«Проблемы обеспечения качества и безопасности диспетчерского

управления»

Проф. Л.И. Григорьев (РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина),

А.Е.Наумец (ОАО “ Газпромавтоматизация“ )

К.т.н. И.А.Седых (ОАО “ Газпром“)

Структура

• Автоматизированное диспетчерское управление; определение, особенности, проблемы.

• Многоаспектный характер проблемы обеспечения безопасности.

• О необходимости системы аттестации диспетчерского персонала.

• Технологическая опасность и необходимость создания информационных аналитических систем оценки и мониторинга надежности АСДУ.

• Системы управления качеством функционирования процессов нефтегазового комплекса.

• Магистерская программа АСДУ и проблемы реализации

Тенденции развития АСУТП

АСУТПАСУТП

Автоматизированныесистемы диспетчерского

управления

Автоматизированныесистемы диспетчерского

управления

малолюдные технологииуправления (локальными

объектами)

малолюдные технологииуправления (локальными

объектами)

…

АСДУ -гетерогенная система.На уровне ОДУ осуществляются два важных для АСУТП

процесса: интеграция (информации) и централизация (управления).

“АСДУ – это неоднородная (человеко-машинная) система управления технологическим процессом, интегрирующая на АРМе диспетчера профессиональные знания диспетчера с информационно-управляющей системой (ИУС), обеспечивающей автоматический сбор, передачу и отображение информации, а также автоматизирующей все требуемые расчетные процедуры и выполнение управляющих воздействий для достижения поставленной цели в соответствии с заданными критериями “.

Исторический взгляд на эволюцию знаний диспетчера

современный диспетчер - это специалист, знающий:• технологический процесс;• автоматизированные системы управления;

владеющий:• информационными технологиями;• иностранным языком (для экспортных

газонефтепроводов).

ИУС

Эволюция и интеграция

Тенденции, определяющие стратегию развития АСДУ

переход к автоматическому режиму в управлении

локальными объектами и, соответственно, усиление

требований в реализации режима РВ процесса

управления

переход к автоматическому режиму в управлении

локальными объектами и, соответственно, усиление

требований в реализации режима РВ процесса

управления

необходимость качественнонового подхода к подготовке и повышению квалификации диспетчерского персонала

ОАО “Газпром“

необходимость качественнонового подхода к подготовке и повышению квалификации диспетчерского персонала

ОАО “Газпром“

интеграция системы управления (как по вертикали,

так и по горизонтали)

интеграция системы управления (как по вертикали,

так и по горизонтали)

интернационализация взаимодействия диспетчерских

служб, обеспечение безопасности функционирования АСДУ и необходимость перехода

к оценкам качества, рисков

интернационализация взаимодействия диспетчерских

служб, обеспечение безопасности функционирования АСДУ и необходимость перехода

к оценкам качества, рисков

Проблемы АСДУ

Новые функции и проблемы АСДУ

мониторинг функционирования ТП и технического

состояния

мониторинг функционирования ТП и технического

состояния

разработка стандартовразработка стандартов

система аттестации диспетчерского

персонала

система аттестации диспетчерского

персонала

оценка качества функционирования

систем

оценка качества функционирования

систем

оценка и мониторинг надежности

функционирования АСУТП

оценка и мониторинг надежности

функционирования АСУТП

управление (в том числе, принятие

решений) не только в штатных, но и в нештатных и

аварийных ситуациях

управление (в том числе, принятие

решений) не только в штатных, но и в нештатных и

аварийных ситуациях

Многоаспектный характер национальной безопасности

политический факторполитический фактор

международный терроризммеждународный терроризм

технологическая опасность и экологический фактор

технологическая опасность и экологический фактор

социально-экономический аспект

социально-экономический аспект

информационная безопасность

информационная безопасность

негативныйсинергетический

эффект

спусковой механизм

• Темы НИР, обеспечивающих повышение качества функционирования диспетчера, как звена человеко-машинной системы управления транспортом газа:

- имитационная интеллектуальная модель диспетчера;

- система аттестации диспетчерского персонала (с батареей профессионально-психологических тестов);

- нечеткая модель сравнительной оценки организации АСДУ;

- анализ и исследование нештатных и аварийных ситуаций в ДУ транспортом газа;

- оценка качества функционирования информационных систем ДУ ( на основе моделей системной инженерии, комплекса КОК и сетевых технологий).

Инструментально-моделирующий комплекс КОК

Модели для оценки качества функционирования человека в информационно-управляющей системе (комплекс оценки качества – КОК).

Типовые процессы стандарта ISO/IEC 15288 “Системная инженерия – процессы жизненного цикла систем“ получили свое математическое описание (100 математических моделей).

Программный комплекс ”Человеческий фактор“ используются следующие модели:

• “Анализ риска ошибок при контроле “; • “Анализ корректности выполнения функций

обработки “;• “Анализ возможностей по мониторингу “;• “Анализ комплексного функционирования “.

Сравнительная характеристика организации АСДУ в ЛПУ

Оценка качества функционирования АСДУ (как эргатической системы управления)

Основные группы факторов:• факторы, характеризующие качество организации и

работы ИУС;• факторы, позволяющие оценить уровень подготовки

диспетчерского персонала;• факторы, определяющие уровень интеграции, как по

вертикали между диспетчерами, так и по горизонтали между диспетчером и ИУС.

Качество изделия или услуги-

общая совокупность технических, технологических и эксплуатационных

характеристик изделия или услуги,

посредством которого изделие или услуги

отвечают требованиям потребителя при эксплуатации.

Уровень используемых базовых программно-технических средств,

современность

Уровень качества исходной информации

Надежность функционирования

Квалификация, опыт и образование

Статус (реальный) диспетчерской службы

на предприятии

Полнота и качество прикладного программного обеспечения для решения

задач ДУ

Уровень организации взаимодействия

диспетчеров

ИУС ЧФУровень интеграции ЧФ и ИУС

Комплекс факторов-показателей, характеризующих функционирование АСДУ

Соответствие профессионально-психологическим

требованиям

АСДУ

Общая схема моделирования

Эффективность функционирования

АСДУ

ИУС

ЧФ

Уровень интеграции ЧФ и ИУС

Алгоритм Мамдани-

Заде

низкий средний высокий

0 4 7 10

недопустимый

0 257 15 21

низкий средний высокий

Обобщенная оценка:

Факторы:

Результаты

Актуальность внедрения мониторинговых информационно-аналитических

комплексов

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМАОЦЕНКИ И МОНИТОРИНГА НАДЕЖНОСТИ ДЛЯ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫМ ТРАНСПОРТОМ ГАЗА

Актуальность исследования обусловлена:

• повышением требований по безопасности и надежности функционирования газотранспортных систем, (для обеспечения надежности газопоставок в т.ч. экспортные газопроводы);

растущим износом технологического оборудования ЕСГ; отсутствием системы оценки и мониторинга показателей

надежности на основе статистики об отказах

Надежность-фактор безопасности

опасность-свойство, характеризующееся способностью наносить ущерб

безопасность-свойство, характеризующееся способностью объекта препятствовать нанесению ущерба или ограничивать его величину

«приемлемый ущерб» -ущерб, превышение которого приводит к снижению уровня качества объекта ниже приемлемого значения

Риск (R)-вероятность наступления заранее определенных нежелательных последствий, например, аварий с четко оговоренным ущербом. R =Вер{ущерб > допустимый ущерб}.

ISO-9000ИСО 9004-4-93 «общее руководство качества и элементы системы качества. Часть 4:руководящие указания по улучшению качества»

ИАС - базовый элемент системы управления техническим состоянием ГТС

Слайд №21

Проектирование Нормальный режим СтарениеЭксплуатация

время

Система управления«Диспетчер + средства ИУС»

Автоматика и телемеханика

Технологическое оборудованиеОбъект управления

ТО и Р – техническое обслуживание и ремонт

Профилактическое обслуживание

по наработке на отказ по состоянию

Системадиагностики

Информация о состоянии

Контроль и управление техническим состоянием

Информационно-аналитическая система «Оценка и мониторинг надежности для АСДУ (АСУ ТП)»

Резервированиеактивных элементов

ГПА и САУ ГПА

Паспортные характеристикинадежности

Фактическая информация об отказах

Пример использования ИАС в задачах управления

Активные элементы ГТС

Производители ГПА и САУ ГПА

Парк ГПА и САУ ГПА

Эксплуатация активных элементов

Модуль ТОиР ERP

Служба эксплуатации ЛПУ

Планирование ремонтов

Текущее обслуживание

Информационно-аналитическая система «Оценка и мониторинг

надежности для АСДУ (АСУ ТП)»

Диспетчерская служба

Цель:

1. Безотказное функционирование

2. Развитие

Сос

тав

и ст

рукт

ура

обор

удов

ания

Инф

орм

ация

об

от

каза

х

Пл

аны

рем

онто

в

Актуальность создания системы аттестации диспетчерского

персонала в н/г компаниях • Повышение роли оперативно-диспетчерских служб в

управлении технологическими процессами.• Существенный рост требований к профессионально-

психологической подготовке.• Высокая опасность несвоевременных или ошибочных

действий, которые могут привести к значительным материальным, экологическим потерям, а иногда и к человеческим жертвам.

• Общегосударственное значение, которое имеют последствия аварий, которые произошли по вине оперативно-диспетчерского персонала компаний.

Конечная цель:

• Введение на государственном уровне (и в нефтегазовых компаниях ) нормативных документов, определяющих статус оперативно-диспетчерского управления и служб осуществляющих управление;

• Разработка общих требований к подготовке диспетчерского персонала;

• Введение системы аттестации оперативно-диспетчерского персонала.

От статистики к качеству

подрядчики заказчик

повышение качества

резервирование отказыобслуживание и

ремонт

СМК

проектирование разработка эксплуатация снятие с пр-ва

ЖЦ

выход на стандарты и сертификацию по ISO/IEC – 15288, «Газпромсерт»

Некоторые проблемыавтоматизации и информатизации

• Интеллектуализация систем автоматики нижнего• уровня. • Создание научно-методических основ

автоматизированного ОДУ. • Технология построения интегрированных

автоматизированных ИУС.• Переход к многокритериальной системе показателей

(экономические, эколог. Критерии, надежность).• Качество, стандарты и жизненный цикл (15288 –

Системная инженерия и этапы жизненного цикла).Контроль оценки качества.

• Интеллектуальный анализ корпоративных данных и технология построения СППР.

• Развитие систем автоматизированного мониторинга.• Комплексное решение проблем безопасности и

многое другое.

Методика оценки и прогнозирования качества функционирования производственных процессов добычи газа; Интегрированная система оценки качества (ИСОК)

- Технологический процесс добычи газа: скважины- кусты скважин - шлейфы – ЗПА – УКПГ – вход МГ.

- Каждому объекту ставится в соответствие набор ключевых переменных; выбираются интегральные показатели, которые отражают выполнение процесса в целом (объемы газа, подаваемые на вход МГ и качество). - В основу организации ИСОК заложено сравнение информационного образа ситуации с аналогом реальных данных. Для этого осуществляется классификация штатных ситуаций, создаются информационные образы ситуации, определяются границы допустимых отклонений переменных для каждой ситуации.

- В режиме реального времени, эта информация обновляется и сравнивается с информационным паттерном номинального режима штатной ситуации. В случае отклонения одного или нескольких параметров от номинальных режимов, ИСОК должна фиксировать отклонение и приблизительно оценивать потери от отклонения. Кроме того, по совокупности переменных, составляющих информационный образ, следует ввести характеристику качества. Практическая оценка качества и есть оценка эффективности.

- Различаем два режима работы ИСОК: реального времени и прогнозный. В прогнозном режиме, который планируется выполнить с использованием комплекса оценки качества (КОК), оцениваются риски. Сбор за время эксплуатации статистики позволит повысить достоверность прогнозов.

КГС ЗВНиС ТКПГ (УНТС) ПХЗГ

Операторная ГП-1(АСУ ТП)

Диспетчерская (ИУС ДУ)

Данные реального времени

Данные реального времени

Ввод данных

Модуль расчета показателей

эффективности (качества) ПП в

реальном времени

Модуль прогнозирования

(КОК)

Данные реального времени

ИПЭ

Архивные данные

Производственные отделы и службы

Архивные данныеРезультаты

прогнозирования

Результаты прогнозирования

СОЭ ПП (ИСОК)

Уро

вень

газ

овог

о пр

омы

сла

Уро

вень

упр

авл

ения

м

есто

рож

ден

ием

Методика оценки и прогнозирования качества функционирования

производственных процессов добычи газа

1. Определение режимов работы ключевых технологических объектов предприятия.

2. Определение ключевых параметров характеризующих режимы работы технологических объектов.

3. Определение параметров интегрально отражающих выполнение процесса.

Структура основных технологических объектов месторождения с указанием ключевых параметров

ЗВНиС ТКПГ (УНТС) ПХЗГКГС ГСС МГ

Q газа со скважины

Q газа по кусту скважин

Q по нитке

Q метанола (на КГС)

Q метанола

Q газа на выходе из 10ФС-1

Q нк в 10ДР-1

Q газа выветривания 10ДР-1

Q газа на замерной линии

Т газа

Т точки росы

Q газа на свечу 10 ДР-2

Q газа выветривания 10-Е-1

Q метанола

Q жидкости в 20С-1ар

Q жидкости в 20С-2ар

Т газа а АВО 20ВХ-1

Q газа на УМПК

Q газа выветривания 20Д-1

Q жидкости в 20Д-1

Р газа на входе 20ТД-1

Т газа на входе 20ТД-1Р газа на выходе 20ТД-1

Т газа на выходе 20ТД-1

Р газа на входе в компрессор

Т газа на входе в компрессор

Р газа на выходе из компрессора

Т газа на выходе из компрессора

Q газа на выходе из компрессора

Структура и место ИСОК в процессе управления производством

КГС ЗВНиС ТКПГ (УНТС) ПХЗГ

Операторная ГП-1(АСУ ТП)

Диспетчерская (ИУС ДУ)

Данные реального времени

Данные реального времени

Ввод данных

Модуль расчета показателей качества

ПП в реальном времени

Модуль прогнозирования

(КОК)

Данные реального времени

ИПЭ

Архивные данные

Производственные отделы и службы

Архивные данныеРезультаты

прогнозирования

Результаты прогнозирования

ИСОК

Ур

ове

нь г

азо

вого

пр

омы

сла

Ур

ове

нь у

пра

влен

ия

ме

сто

рож

ден

ием

Показатели рисков согласно предлагаемой методики

• Частные риски неполучения необходимой информации на момент принятия решения;

• Риск нераспознавания потенциальной опасности в режиме реального времени;

• Риск неконтролируемого развития критичных ситуаций в режиме реального времени и возникновения аварийной ситуации на участке в течение оцениваемого периода времени вопреки принятым мерам противодействия;

• Интегральный риск аварии для оцениваемого периода времени.

Факторы влияющие на режим эксплуатации скважин

• деформация пористой среды при создании значительных депрессий на пласт, приводящих к снижению проницаемости призабойной зоны, особенно в трещиновато-пористых пластах;

• разрушение призабойной зоны при вскрытии неустойчивых, слабоустойчивых и слабоцементированных коллекторов;

• образование песчано-жидкостных пробок в процессе эксплуатации скважин и их влияние на выбранный режим работы;

• образование гидратов в призабойной зоне и в стволе скважины;

• обводнение скважин подошвенной водой;

• коррозия скважинного оборудования в процессе эксплуатации;

• подключение скважин в общий коллектор;

• вскрытие пласта многопластовых месторождений с учетом наличия гидродинамической связи между пропластками и др.

Характеристики влияющие на нераспознавание потенциальной опасности в части обработки

информации

• объем обрабатываемой информации(кол-во событий, требующих анализа);

• часть принципиальной информации (доля потенциально опасных событий);

• скорость обработки(интерпретации);

• частота ошибок анализа 1-го рода(возможных ошибок диспетчера);

• среднее время наработки на алгоритмическую ошибку;

•  непрерывное время работы аналитика;

• допустимое время обработки информации.

Характеристики влияющие на риск неконтролируемого развития критичных ситуаций

• частота возникновения опасности (появление критичных отклонений);

• время инициализации опасности (среднее время развития критичной ситуации);

• время между диагностиками целостности;

• длительность диагностики и восстановления целостности;

• наработка на ошибку между диагностиками;

• период.

Характеристики влияющие на риска аварии в течение оцениваемого периода вопреки мерам противодействия

• время сохранения эффективности меры;

•  время до очередного адекватного усиления;

•  длительность периода, в течение которого необходимо обеспечить безопасность (длительность периода потенциальной опасности).

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ. И.М. ГУБКИНА

ПРОГРАММА МАГИСТЕРСКОЙ ПОДГОТОВКИ«АСДУ в нефтегазовом бизнесе направление 230100

"Информатика и вычислительная техника"

ПРОГРАММА МАГИСТЕРСКОЙ ПОДГОТОВКИ«АСДУ в нефтегазовом бизнесе направление 230100

"Информатика и вычислительная техника"

Заключение

• Проблема безопасности и управления качеством –актуальна и ее острота усиливается со временем

• Необходима организационная интеграция.

• Проблема аттестации диспетчерского персонала выходит за рамки отдельной компании и имеет государственное значение.

• Предлагается убрать преграды кадровых служб о принятию на работу студентов, проходящих обучение по магистерским программам Например, для магистрантов, обучающихся по программе “АСДУ технологическими процессами в нефтегазовом комплексе“ предлагается организовать проведение научно-производственной практики. На практике магистрант должен работать над актуальной для диспетчерской службы задачей, которая определяет тему его магистерской диссертации. В случае успешного прохождения практики и получения конкретного результата, магистранту предоставляется возможность работать на предприятии. Для этого кадровой службе и производственным подразделениям компании совместно с отделом практик университета новые положение об оплачиваемой научно-производственной практики магистрантов сроком на 1,5-2года. При этом целесообразно предусмотреть контрактные обязательства на работу в компании после окончания унииверситета и получения квалификации магистра техники и технологии.

Совместно разработать программу научных исследований (в области автоматизации, информатизации и автоматизированного диспетчерского управления) для повышения эффективности функционирования АСДУ. Разработанная программа позволит сформулировать темы магистерских диссертаций и требуемые для производства практические результаты. Здесь уместно заметить, что кафедра АСУ на протяжении многих лет успешно сотрудничает с Институтом проблем управления (ИПУ) РАН, являющемся ведущим в области управления институтом Российской Академии Наук. Это сотрудничество позволяет сформировать единую систему, охватывающую как фундаментальные, так и прикладные исследования.