Современное состояние развития тренажерных систем и систем поддержки принятия решений при управлении технологическим процессом компримирования газа | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №9 (89) май-1 2015 г.

Дата публикации: 28.04.2015

Статья просмотрена: 235 раз

Библиографическое описание:

Замиховский Л. М., Матвиенко Р. М. Современное состояние развития тренажерных систем и систем поддержки принятия решений при управлении технологическим процессом компримирования газа // Молодой ученый. — 2015. — №9. — С. 232-235. — URL https://moluch.ru/archive/89/17585/ (дата обращения: 23.07.2018).

Рассмотрено современное состояние развития компьютерных тренажерных систем и систем поддержки принятия решений (ИСППР) при управлении технологическим процессом компримирования газа. Проведен анализ разработок, научных трудов и публикаций касающихся проблемной области.

Ключевые слова: система поддержки принятия решений, компьютерная тренажерная система, оперативно-диспетчерский персонал, процесс компримирования газа.

 

С развитием компьютерно-информационных технологий области применения компьютерных тренажерных систем (КТС) и систем поддержки принятия решений (СППР) при управлении технологическими процессами постоянно расширяются. Причина их растущей популярности заключается в возможности реализовать с их помощью принципиально новые и эффективные способы обмена информацией, перевести управление сложными системами и комплексами на качественно новый уровень.

При этом возможности исследования, анализа и запоминания информации в несколько раз превышают традиционные способы обучения. Это достигается благодаря использованию при разработке КТС и СППР современных SCADA-систем (WinCC, Simplicity, Genesis и др.), пакетов моделирования систем (MATLAB, Maple, Modelica и др.), а также профессиональных проблемно-ориентированных пакетов Exsys Corvid, NeuroPro.

Применение КТС имеет большое значение при подготовке и проведению повышения квалификации оперативно-диспетчерского персонала (ОДП), работающего на опасных участках производства и там, где цена ошибки значительно превышает затраты на обучение. Применение СППР при управлении технологическими процессами позволяет ОДП получать дополнительную информацию о технологических ситуациях, возникающих на технических объектах управления и помогает, тем самым, принимать правильные и адекватные решения в конкретный момент времени.

В настоящее время нефтяная и газовая промышленность является крупнейшей отраслью, динамично развивающейся во всем мире. Разрабатываются новые месторождения нефти и газа, строятся новые и реконструируются существующие трубопроводные системы, внедряется новое оборудование.

Несмотря на то, что работа в нефтегазовой промышленности в настоящее время является достаточно высокооплачиваемой, в тоже время она является достаточно сложной и опасной для здоровья обслуживающего персонала. Кроме того, стоимость современного оборудования применяемое в этой отрасли довольно значительная и предполагает наличие высоко квалифицированного обслуживающего персонала. При этом большое значение имеет так называемый «человеческий фактор» и, соответственно, качество профессиональной подготовки оперативно-диспетчерского персонала, поскольку его ошибки могут привести не только к аварийным ситуациям и авариям, ликвидация которых требует значительных материальных затрат, но зачастую и к человеческим жертвам. Для предотвращения возникновения опасных ситуаций на производстве и для обучения ОДП целесообразно использование специальных тренажерных комплексов, а также системы поддержки принятия решений при управлении технологическими процессами.

В данной статье анализируются особенности функционирования известных тренажерных комплексов и систем поддержки принятия решений при управлении технологическим процессом компримирования газа.

Среди рассмотренных ниже систем особого внимания заслуживает разработка ЗАО «АтлантикТрансгазСистема», которая представляет комплексное решение: систему поддержки принятия решений и тренажер диспетчера для повышения надежности АСУТП газодобывающих и газотранспортных предприятий [1,2] в которой диспетчер непосредственно включается в контур управления, а СППР помогает ему принимать решения при оперативном управлении предприятием в штатных и нештатных режимах. Также анализируется режим работы компрессорной станции (КС) на основе информации, поступающей от датчиков, систем автоматики и сравнивается с результатами компьютерного моделирования.

В [2] рассматривается тренажер диспетчера, в основу функционирования которого заложена нестационарная математическая модель трубопроводной системы «Веста-М», включающей КС. Интерфейс диспетчера на тренажере полностью аналогичен реальному интерфейсу АСУТП. При выполнении прогнозного расчета задается так называемый временной масштаб, или коэффициент ускорения, который может варьироваться в диапазоне от 1:1 до 10:1. Анализ решений, предлагаемых обучающимся сотрудникам, проводит экспертная система.

В [3] разрабатываются методы и алгоритмы информационной поддержки диспетчера при штатных и нештатных ситуациях, а также решается задача практической реализации системы ППР диспетчера линейного производственного управления магистральных газопроводов (ЛПУ МГ) на примере моделирования реальной аварийной ситуации с частичным разрывом газопровода.

В работе [4] разрабатывается система ППР при автоматизированном оперативно-диспетчерском управлении объектами добычи и транспорта газа. Разработка такой системы обеспечивает повышение оперативности диагностики состояния производственных объектов, выявление аварийных и нештатных ситуаций, а посредством этого — повышение степени аварийной защиты оборудования, повышение качества управления технологическим процессом и сокращение ошибок диспетчерского персонала при действиях в различных ситуациях за счет информационно-аналитической поддержки и предоставления персоналу подробной информации о состоянии оборудования. При этом рассматриваются вопросы взаимодействия диспетчера газотранспортной системы с АСУТП, и конкретные задачи, которые он решает, контролируя работу газотранспортной системы (ГТС), а также вопросы обоснованности принятия диспетчером управляющих решений при возникновении нештатных ситуаций, определения последовательности управляющих воздействий, максимально нивелирующих неблагоприятное развитие процесса и возвращающих его на стабильный уровень, возможно не оптимальный, но лучший в данной конкретной ситуации, и оценки результата.

В [5] разработано алгоритмическое и программное обеспечение для автоматизированной системы ППР диспетчерами ГТС по решению задачи оперативного планирования режима работы ГТС, которое одновременно является средством исследования качественных и количественных характеристик работы ГТС при различных условиях функционирования. В данном случае ГТС рассматривается как многомерная нелинейная стохастическая система с распределенными параметрами, для которой характерны сетевая многоуровневая структура, наличие непрерывных и дискретных управляющих воздействий, высокий уровень неопределенности структуры, параметров, состояния, а также воздействий со стороны окружающей среды.

Известны также работы, посвященные разработке СППР при управлении КС с использованием средств искусственного интеллекта [6, 7].

В [6] рассматривается методика построения отказоустойчивой системы автоматического управления газотурбинными двигателями с использованием нейронных сетей на основе метода FDI. Для обучения нейросети используются данные, полученные с помощью известных математических моделей ГТД и исполнительных механизмов, с последующей адаптацией полученных нейросетевых моделей к конкретным объектам идентификации. Обученная нейронная сеть помогает принимать решения при управлении ГТД.

В [7] разработано интеллектуальную компьютерную программу диагностирования производительности газовой турбины с использованием искусственной нейронной сети, а также разработана методология, на основе которой можно оценивать техническое состояние не только отдельных узлов ГПА, но и его техническое состояние в целом.

Отдельно рассмотрим функционал специализированных компьютерных учебно-тренажерных комплексов без привязки к системам поддержки принятия решений, а именно: тренажер САУ ГПА «Квант-6" [8], информационно-поисковую програму «КС-39А «У-П-У» [9] и комплексную обучающую систему ГПУ-16 [10].

Тренажер САУ ГПА «Квант-6" [8] создан на базе одной из современных микропроцессорных систем автоматического управления ГПА «Квант-6" и представляет собой операторную компрессорного цеха с агрегатами ГТК-10И (ИР), которая в учебных целях дополнительно оборудована мультимедийным проектором с экраном и рабочей станцией инструктора, что позволяет демонстрировать всей учебной группе действия оператора, который управляет работой ГПА, и неисправности, вводимые инструктором.

В состав тренажера входят:

-          станция инструктора, позволяющая осуществлять контроль за действиями оператора и создавать сценарии нештатных ситуаций;

-          станция оператора для мониторинга и управления агрегатом;

-          станция для отработки навыков системных программистов по работе с программным обеспечением, настройке и конфигурации устройств управления.

Информационно-поисковая программа «КС-39А «У-П-У» (BPPPG «Plenty») разработана специально для Богородчанского ЛПУМГ КС-39 газопровода» Уренгой-Помары-Ужгород " [9].

Данная версия информационно-поисковой системы включает:

-          детализированную технологическую схему блока подготовки топливно-пускового газа;

-          отдельные технологические схемы КС с различной степенью детализации;

-          описание элементов запорной арматуры;

-          описание предохранительных клапанов;

-          описание соединений и конечных выключателей;

-          описание оборудования КИПиА;

-          описание фильтров.

Кроме того, в данной программе реализовано улучшенную навигацию по технологической схеме, быстрое отображение информации по всем типам оборудования, фильтрацию отдельных слоев технологического оборудования [9].

Комплексная учебная система ГПУ-16 используется как для обучения студентов, так и для повышения квалификации, переподготовки и проверки компетентности и аттестации специалистов. Она в полной мере воспроизводит все функции и замеры контролирующих параметров, имитацию типичных отказов и аварийной работы [10].

Учебная система имеет возможность настройки для использования как в групповых, так и в индивидуальных занятиях и состоит из мультимедийного учебного комплекса, модуля проверки знаний и навыков операторов, а также имитатора пульта управления оператора. Отдельные блоки тренажера отражают различные режимы работы и системы ГПА: режимы запуска и остановки агрегата, топливную, пусковую, технологическую и другие системы ГПА.

Среди других КТС, разработанных для ОДП КС можно выделить работу [11].

В ней рассматривается компьютерный учебный тренажер без поддержки интеллектуальных функций, в который закладываются различные математические модели в зависимости от технологического режима: для пуска и остановки используются сети Петри, для аварийных ситуаций — ситуационная модель и для нормального режима — имитационная модель, построенная по блочно-модульному принципу. Особенностью этой работы является то, что помимо разработки математического обеспечения компьютерного тренажера строится также прогнозно-оптимизационная модель оператора.

Выводы

Из незначительного количества рассмотренных существующих и находящихся на стадии разработки СППР и КТС выделяется разработка ЗАО «АтлантикТрансгазСистема» для предприятий группы «Газпром», которая фактически является флагманским продуктом в отрасли построения тренажеров, обучающих систем и систем поддержки принятия решений.

Другие рассмотренные разработки решают более узкие задачи: в одних разработках акцент делается на обучение ОДП, в других — на создание оперативного «помощника» при принятии решений на производстве, в третьих — на осуществлении сбора, хранение и обработки информации для построения математических и эмпирических моделей функционирования КС, в остальных — большее внимание уделяют состоянию готовности человека-оператора.

Таким образом, актуальной остается задача построения интеллектуальной СППР для управления технологическим процессом компримирования газа с включением в ее структуру блока обучения диспетчера.

 

Литература:

 

1.      ЗАО «АтлантикТрансгазСистема». Система поддержки принятия решений и тренажер диспетчера как средство повышения надежности АСУТП газодобывающих и газотранспортных предприятий [Электронный ресурс]. — Томск: Газпром трансгаз, 2010.

2.      Бернер Л. И. Интегрированные системы поддержки принятия решений в многоуровневых АСУ непрерывными технологическими процессами: автореф. дисс. … докт. техн. наук: 05.13.06 / Л. И. Бернер. — Москва, 2010. — 46 с.: ил.

3.      Бухвалов И. Р. Методы и алгоритмы информационной поддержки управления газотранспортной системой: дисс. … канд. техн. наук: 05.13.06 / И. Р. Бухвалов. — Владимир, 2007–133 с.

4.      Балабанов А. А. Система поддержки принятия решений при автоматизированном оперативно-диспетчерском управлении объектами добычи и транспорта газа: дисс. … канд. техн. наук: 05.13.06 / А. А. Балабанов. — Москва, 2008. — 190 с.: ил.

5.      Тевяшева О. А. Оперативне планування режимів роботи автоматизованої газотранспортної системи в умовах невизначеності газоспоживання: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.13.07 / О. А. Тевяшева. — Харків, 2004. — 21 с.

6.      Идрисов И. И. Алгоритмы адаптации и обеспечения отказоустойчивости систем управления газотурбинными двигателями на основе нейросетевых технологий: автореф. дисс. … канд. техн. наук: 05.13.01 / И. И. Идрисов. — Уфа, 2009. — 19 с.: ил.

7.      Горбійчук М. І. Метод інтегральної оцінки технічного стану газоперекачувальних агрегатів [Текст] / М. І. Горбійчук, І. В. Щупак, В. Л. Кімак // Нафтогаз. енергетика. — 2010. — № 2. — С. 38–43.

8.      ОАО «Газпром трансгаз Ухта». Отделение повышения квалификации специалистов и персонала опасных технологий [Електронний ресурс] / Доступ до ресурсу: http://www.ukhta-tr.gazprom.ru/products/cok/otdel1.php.

9.      КС-39А «У-П-У». Інформаційно-пошукова програма КС-39А «У-П-У» [Електронний ресурс].

10.  Комплексна навчальна система ГПУ-16 [Електронний ресурс].

11.  Тулупов В. В. Автоматизированная обучающая система для подготовки оперативно-диспетчерского персонала газотранспортных систем: дисс. канд. техн. наук: 05.13.06 / В. В. Тулупов. — Х., 2003. — 175 с.

Основные термины (генерируются автоматически): система поддержки принятия решений, система, технологический процесс, ситуация, управление, работа, оперативно-диспетчерский персонал, программное обеспечение, газотранспортная система, автоматическое управление.


Ключевые слова

система поддержки принятия решений, компьютерная тренажерная система, оперативно-диспетчерский персонал, процесс компримирования газа.

Похожие статьи

Информационная система оперативно-диспетчерского...

Информационная система оперативно-диспетчерского управления производственными процессами первичной переработки хлопка-сырца.

На предприятиях хлопкоочистительной промышленности осуществляется сравнительно несложный технологический процесс по...

Использование SCADA СИСТЕМЫ WinCC для создания...

В статье рассматриваются актуальные вопросы построения тренажеров для обучения диспетчеров компрессорных станций, что позволит им оперативно принимать управленческие решения в нештатных и аварийных ситуациях управлению процессом транспортировки газа...

Проектирование информационной системы...

Проектирование информационной системы оперативно-диспетчерского управления основными производственными процессами мукомольного предприятия.

Функциональное развитие комплекса оперативных задач...

Существующая Автоматизированная Система Диспетчерского Управления (далее как АСДУ) газотранспортного общества разрабатывалась в течение длительного времени (90-е и 2000-е годы) (Рис. 1).

Мультиагентная система поддержки принятия решений по...

Интегрировавшись с системами управления производством и системами управления проектами и персоналом данная система может в

мультиагентная система, агенты, сети петри, сппр. Похожие статьи. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений.

Информационное обеспечение автотранспортных систем

...системы, технологии поддержки принятия решений, информационное обеспечение.

Интерактивный (диалоговый) режим работы с ПК.

Интегрированность с другими программными продуктами.

Оперативно-диспетчерское управление как связующее звено...

Оперативное управление производством (ОУП) характеризуется принятием управленческим персоналом решений в реально складывающейся или сложившейся производственной ситуации и осуществляется посредством прямых управляющих воздействий на объект...

Проблемы системы управления производственной компании по...

Система поддержки принятия решений предназначена для поддержки многокритериальных решений в сложной информационной среде. При этом под многокритериальностью понимается тот факт, что результаты принимаемых решений оцениваются не по одному...

Методические задачи автоматизации поддержки решений при...

Такие системы управления называются автоматическими. Автоматические военные системы управления не требуют непосредственного участия человека. Он вмешивается в их работу лишь в случае аварийных ситуаций...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Информационная система оперативно-диспетчерского...

Информационная система оперативно-диспетчерского управления производственными процессами первичной переработки хлопка-сырца.

На предприятиях хлопкоочистительной промышленности осуществляется сравнительно несложный технологический процесс по...

Использование SCADA СИСТЕМЫ WinCC для создания...

В статье рассматриваются актуальные вопросы построения тренажеров для обучения диспетчеров компрессорных станций, что позволит им оперативно принимать управленческие решения в нештатных и аварийных ситуациях управлению процессом транспортировки газа...

Проектирование информационной системы...

Проектирование информационной системы оперативно-диспетчерского управления основными производственными процессами мукомольного предприятия.

Функциональное развитие комплекса оперативных задач...

Существующая Автоматизированная Система Диспетчерского Управления (далее как АСДУ) газотранспортного общества разрабатывалась в течение длительного времени (90-е и 2000-е годы) (Рис. 1).

Мультиагентная система поддержки принятия решений по...

Интегрировавшись с системами управления производством и системами управления проектами и персоналом данная система может в

мультиагентная система, агенты, сети петри, сппр. Похожие статьи. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений.

Информационное обеспечение автотранспортных систем

...системы, технологии поддержки принятия решений, информационное обеспечение.

Интерактивный (диалоговый) режим работы с ПК.

Интегрированность с другими программными продуктами.

Оперативно-диспетчерское управление как связующее звено...

Оперативное управление производством (ОУП) характеризуется принятием управленческим персоналом решений в реально складывающейся или сложившейся производственной ситуации и осуществляется посредством прямых управляющих воздействий на объект...

Проблемы системы управления производственной компании по...

Система поддержки принятия решений предназначена для поддержки многокритериальных решений в сложной информационной среде. При этом под многокритериальностью понимается тот факт, что результаты принимаемых решений оцениваются не по одному...

Методические задачи автоматизации поддержки решений при...

Такие системы управления называются автоматическими. Автоматические военные системы управления не требуют непосредственного участия человека. Он вмешивается в их работу лишь в случае аварийных ситуаций...

Задать вопрос