Оценка надежности АСУ ТП

В современных условиях особенно возрастает актуальность практического решения вопросов оценки и обеспечения надёжности систем управления, поскольку с недостаточной надёжностью связываются серьёзные потери экономического характера.

Недостаточная надежность любого объекта приводит к таким негативным последствиям, как:

• простой машин,
• затраты на его ремонт,
• прекращение снабжения электроэнергией, водой, газом,
• срывы производственных планов, остановки производства,
• иногда к авариям и человеческим жертвам.

Во избежание негативных последствий, обусловленных недостаточной надежностью систем автоматизации следует осуществлять своевременную проектную оценку надежности АСУ ТП. Ее проводят в целях определения основных проектных решений, способных обеспечить необходимый уровень надежности, безотказности и ремонтопригодности системы.

Мероприятия по оценке надежности включают:

• сбор данных об условиях и особенностях работы рассматриваемого объекта,
• определение проектных параметров и числовых показателей,
• выбор критериев эффективности и отказов,
• разработку типовой модели эксплуатации и выявление наиболее уязвимых составных частей системы с целью повышения их надежности,
• оценку уровня надежности в соответствии с техническим заданием, программой обеспечения надежности, договором.

Автоматизированную систему управления, как и любую сложную систему, целесообразно рассматривать как совокупность элементов с определенной взаимосвязью между собой, таких как технические средства автоматизации, программное обеспечение и оперативный персонал.

Приближенно надежность АСУ ТП оценивают с учетом только комплекса технических средств, как оказывающих наиболее существенное влияние на надежность системы в целом.

Тем не менее, опыт разработки и применения АСУ свидетельствует также, что важнейшей проблемой является надежность сложных управляющих программ, работающих в реальном масштабе времени. Из-за наличия скрытых ошибок в программах могут возникать аварийные ситуации и значительно снижаться эффективность АСУ.

Структура требований к автоматизированным системам по надежности определена в ГОСТ 34.602-89. Она включает в себя:

1. состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом или ее подсистем;
2. перечень аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования по надежности, и значения соответствующих показателей;
3. требования по надежности технических средств и программного обеспечения;
4. требования к методам оценки и контроля показателей надежности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.

Надежность объекта рассчитывают по ГОСТ на стадиях жизненного цикла изделия и соответствующих этим стадиям работ, которые также установлены «Программой обеспечения надежности АСУ»* или документами, ее заменяющими.

Программу обеспечения надежности составляют при разработке ТЗ на АСУ и оформляют в виде отдельного организационно-распорядительного документа, являющегося приложением к ТЗ на АСУ.

Проектная оценка надежности АСУ ТП проводится на ранних стадиях проектирования для расчета требуемого уровня безопасности, работоспособности и отказоустойчивости готовой системы и оформляется в виде документа «Проектная оценка надежности системы» (код документа — Б1).

К методам проектной оценки надежности АСУ ТП относят расчетные методы определения надежности (метод структурных схем, метод логических схем, схемно-функциональный метод, матричный метод, метод графов).

Общий порядок оценки надежности регламентирован нормативно-техническими документами: 

• ГОСТ 27.310-95 Надежность в технике;
• РД 03-418-01 Анализ риска опасных производственных объектов;
• ГОСТ Р 27.001-2009 Система управления надежностью; 
• и другими стандартами.

Для обеспечения надежности АСУ проводят работы по определению режимов и параметров технической эксплуатации системы, анализу функций разрабатываемой АСУ, определению методов оценки и выбору состава показателей надежности. Расчет безотказной работы объекта включает 3 вида отказов: внезапные, параметрические, перемежающиеся.

Расчет надежности и безопасности выполняется в 3 этапа:

Этап 1: Разработка моделей функционирования объекта, сценариев возникновения аварийных ситуаций, 

схем надежности;

Этап 2: Формирование логических, математических, аналитических моделей для оценки свойств надежности;

Этап 3: Обоснование проектных, управленческих, эксплуатационных и других решений.

В результате проектной оценки надежности должен быть сформирован документ «Проектная оценка надежности АСУ» со следующими разделами:

1. Исходные данные — паспортные и справочные данные элементов АСУ ТП, параметры эксплуатации.
2. Методика расчета — обоснование выбора метода расчета.
3. Расчет показателей надежности — необходимые вычисления, результаты расчета.
4. Анализ результатов расчета — итоговые данные расчета по всем функциям АСУ ТП, выводы о надежности, при необходимости — рекомендации по повышению надежности.