Оценка надежности
АСУ ТП
Екатерина Дубинка
эксперт,
Школа Fine Start
Надежность является одной из наиболее важных характеристик, учитываемых на этапах разработки, проектирования и эксплуатации различных технических систем АСУ ТП.
В данной статье рассмотрим, как осуществляется 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.
Следует отметить, что оценка надежности проводится не только для систем, создаваемых впервые, но и для модернизируемых АСУ ТП. В результате сбора и обработки исходных данных о надежности системы, технических и программных средствах разрабатывают мероприятия по повышению надежности.
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:
- состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом или ее подсистем;
- перечень аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования по надежности, и значения соответствующих показателей;
- требования по надежности технических средств и программного обеспечения;
- 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.
* «Программа обеспечения надежности» должна устанавливать цели расчета на каждой стадии, применяемые при расчете нормативные документы и методики, сроки выполнения расчета и исполнителей, порядок оформления, представления и контроля результатов расчета.
Результаты расчетов надежности вновь разрабатываемой (или модернизируемой) системы согласно Программе отражают в документе «Проектная оценка надежности системы». Требования к содержанию документа по проектной оценке при создании АСУ устанавливает РД 50-34.698-90.
Методы проектной оценки надежности АСУ ТП
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:
- Исходные данные — паспортные и справочные данные элементов АСУ ТП, параметры эксплуатации.
- Методика расчета — обоснование выбора метода расчета.
- Расчет показателей надежности — необходимые вычисления, результаты расчета.
- Анализ результатов расчета — итоговые данные расчета по всем функциям АСУ ТП, выводы о надежности, при необходимости — рекомендации по повышению надежности.
Екатерина Дубинка
Эксперт Школы Fine Start
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Горная электротехника и автоматика» факультета компьютерных информационных технологий и автоматики, ГОУВПО «ДОННТУ».
Заинтересовала статья?
Освоить востребованную профессию в сфере автоматизации производства вы можете в Школе Fine Start. Узнайте детали в каталоге наших профессий