Создание и перспективы развития нформационно-аналитических систем мониторинга качества в газовой промышленности

УДК 681.5.03

А. К. Келесбаев, С. Ю. Гармонов, С. М. Горюнова СОЗДАНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА В ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ключевые слова: газовая промышленность, мониторинг качества, информационно-аналитические системы.

Газовая промышленность - отрасль топливно-энергетического комплекса, включающая разведку, разработку и эксплуатацию месторождений природного газа, его комплексную переработку, подземное хранение, транспортирование по магистральным трубопроводам, а также поставку различным отраслям промышленности и коммунально-бытовому хозяйству для использования в качестве источника энергии и химического сырья. Одна из важнейших задач предприятий газовой промышленности - транспортировка и учет газа.

Keywords: gasindustry, quality monitoring, information-analytical systems.

The gas industry is the industry of fuel and energy complex, including exploration, development and operation of natural gas fields, its complex processing, underground storage, transportation through pipelines, as well as the delivery of various industries and the utilities sector for use as an energy source and chemical feedstock. One of the most important tasks of the enterprises of the gas industry - transportation and gas accounting.

Эффективность (качество) функционирования технологических процессов определяется как выбранным технологическим оборудованием, так и качеством используемых систем автоматического и автоматизированного управления и степенью их интеграции. Динамизм развития современного общества требует в настоящее время в дополнение к оперативному контролю технологического процесса, организацию мониторинга значений технико-экономических показателей для принятий своевременных решений при их отклонении от плановых. В этих условиях актуально создание нового класса информационных систем - мониторинговых информационно-аналитических систем (ИАС), обеспечивающих слежение за качеством функционирования технологически опасных объектов газовой промышленности.

Современные тенденции развития программно-технических средств газотранспортных предприятий «ориентированы, на повсеместный переход к управлению» производственно-технологическим комплексом в режиме реального времени, при котором в режиме реального времени обеспечивается автоматизированный контроль и управление основными и вспомогательными технологическими процессами транспортировки газа через систему магистральных газопроводов [1].

В условиях острой конкуренции критерий качества должен стать определяющим при организации производства на этапах проектирования и принятия решений. Для газовой промышленности актуальность перехода к критерию качества усиливается повышенным уровнем опасности: технологической, экологической, террористической и др.

Старение технологического оборудования Единой системы газоснабжения определило необходимость реконструкции и технического перевооружения газотранспортных систем, правила осуществления которых должны базироваться на текущих и прогнозируемых значениях показателей эксплуатационной надежности базовых объектов газотранспортных систем Единой системы газоснабжения.

Указанные обстоятельства делают актуальным построение и введение в автоматизированную систему диспетчерского управления транспортом газа автоматизированной подсистемы мониторинга, анализа, расчета и прогнозирования основных показателей эксплуатационной надежности базовых объектов газотранспортных систем Единой системы газоснабжения. В настоящее время в газотранспортных предприятиях имеющаяся информация об отказах носит фрагментарный характер и не в полной мере используется для расчета показателей эксплуатационной надежности и их прогнозирования.

Требования к обеспечению энергетической безопасности усиливаются с каждым годом, поэтому становится важным не только оценивать выбранные показатели надежности, но и проводить мониторинг надежности выполнения, отдельных функций автоматизированного управления и надежности функционирования базовых объектов газотранспортных систем Единой системы газоснабжения.

Оценка надежности в этих условиях должна проводиться на основе статистической информации об отказах оборудования и систем автоматизации, а также их технического состояния [2].

Процесс создания информационно- аналитической системы мониторинга качества включает в себя следующие этапы:

1 этап. Экспресс обследование промышленного предприятия.

2 этап. Математическое моделирование основных технологических процессов и энергетических систем.

3 этап. Разработка программного обеспечения.

4 этап. Разработка проектной документации.

5 этап. Поставка и монтаж необходимого оборудования.

6 этап. Наладка и запуск системы в промышленную эксплуатацию.

Применение информационно-

аналитических систем позволяет снизить потребление энергоресурсов на 10-15%, а также добиться снижения себестоимости продукции на 5-10% (при

сохранении заданных объемов производства). Применение информационно-аналитических систем в процессе управления производством позволит иметь всю необходимую информацию для принятия оптимальных (наиболее эффективных) управленческих решений.

Безусловным преимуществом предлагаемой информационно-аналитической системы является наличие Интернет-технологии оперативной поддержки принятия решений по управлению качеством и рисками. Возможность виртуального математического моделирования через Интернет превращает эту методику в мощный и существенно более дешевый механизм решения задач управления конкурентоспособностью. Пользователю через Интернет предлагаются не дорогостоящие программные средства, а результаты моделирования в виде аналитического отчета объемом 50-70 листов в электронном виде, формируемом в автоматическом режиме. Отчет включает постановку задачи в понятных терминах, описание применяемой модели, выполнение сложных моделирующих расчетов, всесторонний анализ поведения системы по показателям качества и рисков в многочисленных сценарных условиях, отличающихся от заданных в диапазоне -50% +100%, выбор наиболее рациональных вариантов построения и функционирования системы, перечень стандартизованных терминов-определений.

Решение проблемы оценки и мониторинга надежности автоматизированной системы диспетчерского управления должны охватывать следующие уровни:

- технологический уровень (газоперекачивающие агрегаты, трубопроводные системы и др.);

- уровень автоматизации управления (системы автоматического управления газоперекачивающих агрегатов, системы линейной телемеханики и др.);

- уровень человеко-машинного управления (система диспетчер - информационно-управляющая система), включающий надежность функционирования диспетчера, средства вычислительной техники и связи, программное обеспечение и др., т.е. всю цепочку элементов, обеспечивающую выполнение некоторой функции автоматизированного диспетчерского управления.

Актуальность поставленной в статье проблемы, обусловлена необходимостью обеспечения растущих требований к надежности систем поставок газа в условиях недостаткаспециализированных информационных систем, интегрирующих, информацию об отказах и математические модели оценки и прогнозирования показателей надежности.

ИАС мониторинга качества для газовой промышленности. В настоящее время на предприятиях газового сектора экономики активно ведутся работы по автоматизации и информатизации производственно-технологических процессов. При этом большое внимание уделяется вопросам качества функционирования, как объекта управления, так и внедряемых, либо реконструируемых систем управления. В связи с этим особую актуальность приобретают методические подходы к оценке и обоснова-

нию действенных способов повышения качества функционирования подобного рода систем.

В [3-5] представлены различные подходы управления качеством в газовой отрасли. В [3] предложена методика, которая позволяет интегрировать основные позиции управления проектами, менеджмента качества и многоаспектный анализ данных. В [5] рассмотрены подходы к построению интегрированной системы оценки качества производственно-технологических процессов добычи углеводородов.

Подход по созданию подсистемы оценки и мониторинга качества функционирования, описанный в данной статье, предлагается ввести по отношению к системе транспортировки газа. Оценивая качество производственно-технологических процессов транспортировки газа, первостепенными задачами становятся обеспечение эффективности и безопасности. Эффективность определяется соблюдением регламента работы технологических объектов предприятия. В свою очередь безопасность определяется рисками, возникающими из-за ошибок персонала, или конструктивными недостатками автоматизированных систем управления. Для своевременного обнаружения отклонения значений показателей эффективности и безопасности предлагается использовать методики оценки качества технологических процессов транспортировки газа и оценки рисков транспортировки газа.

Ураюспь ишжжмстралынгхсг

* ^ Урвеень ЛПУ

,; Да.нны« рмльногсЛ времени _---'

асу ти

_Оиддмвям

_

Рис. 1 - Структура и место ИАС мониторинга качества в процессе управления производством

Рассмотрим модуль расчета рисков возникновения аварийных ситуаций в заданный период времени. Суть данного модуля состоит в том, что для эффективного управления рисками необходимы адекватные меры сбора и обработки информации, ее мониторинга и контроля и рациональные меры упреждающего противодействия. Если все эти меры оцениваются объективными количественными показателями частных рисков, то возможно рассчитать потенциальный ущерб и относительный вес в этом ущербе от используемых мер. Тем самым выявляются «узкие места» системы. Управляющие воздействия направляются на снижение частных и интегрального рисков таким образом, чтобы интегральный риск оказался ниже допустимого. Если все ре-

альные способы снижения частных рисков исчерпаны, его уровень признается неснижаемым. В итоге интегральный риск также может оказаться практически неснижаемым. Если неснижаемый риск выше допустимого, он признается недопустимым с соответствующими выводами относительно будущего анализируемой системы [6].

Рис. 2 - Схема процедуры расчетов ИАС мониторинга качества

Для того чтобы управление рисками было обоснованным, осуществляется количественная оценка эффективности реализуемых систем сбора и обработки информации, мониторинга и контроля ситуации, применяемых мер противодействия рискам. На основании этих систематических оценок эффективности обосновываются упреждающие воздействия, применение которых обеспечит целенаправленное снижение рисков или их удержание в допустимых пределах. При этом эффективность применяемых способов сбора и обработки оперативной информации, мониторинга и контроля ситуации и мер противодействия рискам напрямую зависит от затрат на их реализацию (чем более эффективные меры используются, тем, как правило, выше затраты). Тем не менее, из-за опасности самого производства при наступлении аварийных ситуаций имеют место ущербы. В итоге применения настоящего методического подхода руководство объекта сможет обладать сравнительной информацией о текущем и прогнозном уровне риска для оцениваемого участка и объекта в целом и о возможном при этом уровне ущерба в сравнении с затратами на используемые системы сбора и обработки информации, средства и технологии мониторинга и контроля ситуации, предусмотренные меры противодействия рискам.

После этого, сравнивая риски и возможные ущербы со значениями приемлемых уровней, а также затраты на обеспечение безопасности, руково-

дство опасного производственного объекта получает возможность управлять рисками[7].

Учитывая особенности пользователей, ИАС мониторинга качества необходимо реализовывать на основе интеграции математических программных модулей и моделей в существующую на предприятие 8СЛБЛ-систему, с возможностью доступа пользователей системы к расчетной информации по средствам ЖББ-технологий.

На рисунке 1 представлены типовая структура и место ИАС мониторинга качества в процессе управления производством.

На рисунке 2 отражена предлагаемая типовая процедура расчетов с использованием ИАС мониторинга качества в процессе управления производством на предприятии газовой промышленности Республики Казахстан.

Решение задачи оценки качества для производственных отделов и служб предлагается осуществлять на основе прогнозных оценок качества работы рассматриваемых ими систем и оборудования, с целью выявления слабых и уязвимых мест в их структуре, для определения мест дальнейших капиталовложений, направленных на повышение качества и безопасности функционирования производственно-технологического комплекса предприятия в целом.

Литература

1. Седых, И.А.Информационно-аналитическая система оценки и мониторинга надежности для автоматизированного диспетчерского управления трубопроводным транспортом газа. - М., 2011. - 140 с.

2. Информационно-аналитические системы мониторинга качества в нефтегазовом комплексе.Костогрызов, А.И., Григорьев, Л.И., Бурцева, А.Е. Труды РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина № 3 (268) 2012. - 140 с.

3. Григорьев, Л.И., Кершенбаум В.Я. Системные основы управления конкурентоспособностью в нефтегазовом комплексе. - М.: Изд-во НИНГ, 2010. - 374 с.

4. Мясоедов, П.В. Разработка и внедрение методов управления качеством ведения крупных нефтегазовых проектов // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. - 2009. С. 10-12.

5. Киташов, Д.Ю. Информационная система оценки качества производственно-технологических процессов нефтегазовой отрасли (на примере добычи углеводородов) // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - 2012. - № 2.

6. Управление качеством экосистемы на основании оперативных данных расчетного экологического мониторинга. Новикова, С.В., Тунакова, Ю.А., Шагидуллина, Р.А., Мухаметшина, Е.С.К. Вестник КНИТУ. - 2012. № 4-1. С. 264-270.

7. Костогрызов, А.И., Степанов, П.В. Инновационное управление качеством и рисками в жизненном цикле систем. - М.: Изд-во ВПК, 2008. - 400 с.

© А. К. Келесбаев - магистрант каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КНИТУ, a.kelesbaev@yandex.ru; С. Ю. Гармонов - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, serggar@mail.ru; С. М. Горюнова - канд. хим. наук, доц. той же кафедры.

© A. K. Kelesbaev - Magistracy student of Analytical Chemistry, Certification and Quality Management Department of KNRTU, a.kelesbaev@yandex.ru; S. Yu. Garmonov - Doctor of Chemical Sciences, Professor of the same department, serggar@mail.ru; S. M. Goryunona - Ph.D., Associate Professor of the same department.

24б