Характеристика проблемы моделирования и оценки надежности АСУ ТП

Надежность современных автоматизированных систем управления технологическими процессами является важной составляющей их качества. Научно обоснованный анализ надежности АСУТП предусмотрен требованиями государственных и международных стандартов. Готовность организаций и предприятий, разрабатывающих и эксплуатирующих АСУТП, выполнять научно обоснованный анализ их надежности является обязательным условием государственной и международной сертификации. Такой анализ необходим практически на всех этапах жизненного цикла АСУТП и, прежде всего, на стадиях проектирования, внедрения и промышленной эксплуатации. Главной конечной целью анализа является своевременное получение достоверной информации, необходимой для выработки и реализации обоснованных решений в области обеспечения требуемой надежности АСУТП.

В основе научного анализа надежности современных сложных и высокоразмерных АСУТП лежат математические модели и компьютерные технологии. С их помощью должны осуществляться расчеты значений необходимых показателей, решаться задачи оптимизации, синтеза, выработки и обоснования управленческих решений. От обеспечения возможности достаточно точно и оперативно решать указанные задачи непосредственно зависит экономичность, ресурсосбережение и конкурентоспособность современного производства.

Как объект анализа, АСУТП современных предприятий можно охарактеризовать рядом особенностей, которые необходимо учитывать в математических моделях их надежности:

1. Современные АСУТП как правило состоят из большого числа элементов (до нескольких сотен и даже тысяч);

2. Структуры современных АСУТП характеризуются высокой сложностью;

3. На различных этапах жизненного цикла структуры АСУТП могут существенно изменяться;

4. Элементы АСУТП характеризуются большим разнообразием типов (механические, электронные, эргатические, программные, обработки сигналов, обработки информации, датчики, исполнительные устройства, переключатели и т.д.);

5. Существенно неоднородными могут быть функциональные связи элементов и подсистем в АСУТП (механические, электрические, информационные, организационные и др.);

6. В АСУТП часто применяются многофункциональные элементы;

7. Возможно наличие элементов АСУТП с более чем двумя состояниями;

8. Могут иметь место стохастические зависимости параметров надежности элементов;

9. Современные АСУТП, как правило, являются многофункциональными, что приводит к необходимости строить модели и анализировать их надежность по каждой функции отдельно и по различным их комбинациям;

10. Отказы элементов могут приводить к возникновению различных аварийных ситуаций. Поэтому надежность АСУТП (в указанном смысле) необходимо анализировать одновременно;

11. Надежность АСУТП может существенно зависеть от наличия и реализации различных видов обеспечения – энергетического, информационного, технического обслуживания, ремонта и др.;

12. Современные АСУТП могут являться как системами I-го типа (имеют два вида состояний – полной работоспособности или полного отказа), так и системами II-го типа (имеют более двух видов состояний работоспособности, отказа и риска функционирования);

13. АСУТП в процессе эксплуатации могут иметь разные режимы технического обслуживания. Поэтому в процессе анализа их необходимо рассматривать и как невосстанавливаемые и как восстанавливаемые системные объекты;

14. Основным способом обеспечения надежности современных АСУТП является введение структурной и функциональной избыточности;

15. Цели, задачи, показатели и методики анализа надежности могут существенно различаться в зависимости от режима, условий работы, этапа жизненного цикла АСУТП (исследование, проектирование, эксплуатация, модернизация) и конкретной области применения (типа, вида, класса АСУТП, предприятия, организации).

Указанные особенности приводят к тому, что моделирование и расчет надежности современных АСУТП становится сложной и во многом еще не разрешенной научной, технологической и методической проблемой. До настоящего времени в организациях и на предприятиях промышленности моделирование и расчет надежности АСУТП не производится ни на стадиях проектирования, ни в процессе эксплуатации.

ЛЕКЦИЯ 4