СИСТЕМА ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА
SYSTEM FOR EVALUATING SAFETY AND EFFICIENCY OF DESIGN SOLUTIONS TO ENSURE SAFETY OF HAZARDOUS PRODUCTION FACILITY

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления безопасностью опасного производственного объекта на этапах проектирования опасного производственного объекта и может быть использовано на этапе предпроектных проработок, этапе выработки основных технических решений, этапе выдачи технических заданий на монтажное проектирование и оснащение процесса КИП, этапе монтажного проектирования и оснащения КИП, этапе оценки функциональной безопасности блоков и узлов, этапе оценки пожарной безопасности опасного производственного объекта, этапе комплексной оценки безопасности проектируемого объекта.
Известен способ проектирования системы комплексной безопасности объекта [Патент №2219576, МПК G06F 17/00, оп. 2002 г.], в котором с использованием ЭВМ строят модель охраняемого объекта, выбирают тип и количество датчиков системы с учетом предполагаемых угроз безопасности объекта, на модели размещают датчики системы в пространстве охраняемого объекта, обеспечивая охват этого пространства зонами обслуживания датчиков, и проводят экспертную оценку проектируемой системы, согласно изобретению в памяти ЭВМ создают базу данных, содержащую математические модели датчиков, описывающие зоны обслуживания и особенности работы датчиков, формируют с помощью ЭВМ модель системы комплексной безопасности путем размещения на модели охраняемого объекта моделей датчиков с использованием баз данных, осуществляют тестирование работы сформированной модели комплексной системы безопасности путем введения в нее тестирующих воздействий, осуществляют обработку результатов тестирования при помощи статистических методов и получают оценку работы модели системы, сравнивают ее с заданным значением оценки, изменяют размещение датчиков системы и/или их типы и количество до получения в результате обработки результатов тестирования заданного значения оценки.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Основным недостатком прототипа является то, что изобретение направлено на выработку проектных решений, нацеленных на защиту объекта только от одного типа угроз, а именно от несанкционированного проникновения, в то время как заявляемое изобретение позволяет оценить не только безопасность, но и эффективность функционирования проектируемого объекта, определить способы достижения заданных величин эффективности и безопасности, а также оценить целесообразность принятых проектных решений.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задач повышения эффективности процесса проектирования опасных производственных объектов.
Поставленные задачи решаются за счет того, что в систему оценки безопасности и эффективности проектных решений по обеспечению безопасности опасного производственного объекта, содержащую рабочие станции операторов с программным обеспечением, позволяющим строить модели безопасного функционирования объекта, рабочую станцию ГИП с программным обеспечением для проведения анализа и оценки эффективности проектных решений, сервер-1 - сбора, обработки и хранения данных, построения моделей, сервер-2 - оценки эффективности и принятия проектных решений, устройства сбора, обработки и ввода данных для моделирования, локальную вычислительную сеть, устройства вывода и отображения информации, коммутатор - для связи сервера-1 и сервера-2, рабочие станции операторов и устройств сбора, обработки и ввода данных для моделирования, включены подсистема сбора и обработки данных в составе: блока ввода данных по показателям и критериям эффективности функционирования объекта; блока сбора и обработки данных по параметрам и режимам функционирования технологического процесса; блока сбора данных по технологическому оборудованию, элементам РСУ, АСУ ТП, ПАЗ и другим системам безопасности, блок сбора и обработки данных по количеству и распределению опасных веществ; блок сбора и обработки данных по опасным составляющим объекта, авариям и аварийным инцидентам; банк данных в составе: базы данных по показателям и критериям эффективности, базы данных по параметрам и режимам технологических процессов, базы данных по оборудованию, элементам АСУ ТП, РСУ, ПАЗ, элементам систем безопасности и защиты, базы данных по опасным веществам, базы данных по опасным составляющим объекта, базы данных комплексной модели обеспечения безопасности, базы данных результатов расчета, базы данных проектных решений по безопасности; подсистема моделирования, состоящая из: блока выбора показателей и установления критериев оценки эффективности, установления логических критериев, блока разработки (корректировки) моделей безотказного функционирования систем (подсистем), блока разработки (корректировки) моделей сценариев развития аварий, блока разработки (корректировки) моделей протекания технологических процессов, блока разработки (корректировки) моделей безопасного функционирования блоков и узлов объекта, блока разработки и корректировки моделей для оценки риска; расчетная подсистема, состоящая из: блока расчета критических параметров, блока расчета показателей надежного и безопасного функционирования, блока расчета последствий аварий, блока расчета показателей риска, блока расчета показателей эффективности; подсистемы анализа и принятия решений в составе: блока визуализации результатов моделирования; блока анализа и оценки результатов моделирования и расчета показателей; блока выработки альтернативных технических решений и блока принятия решения.
Техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью признаков, является анализ установленных показателей надежности, безопасности и риска в проекте с помощью комплексной модели обеспечения безопасности, сравнение альтернативных вариантов проектных решений, выработка предложений по внесению изменений в проект на основе выявленных «слабых» мест в проекте систем обеспечения безопасности объекта, определение элементов РСУ, АСУ ТП, ПАЗ, технологического оборудования, и других систем безопасности, требующих замены на более надежные, требующих дублирования, резервирования и перераспределения функций, а также внесение изменений в структуру систем и подсистем, которые выполняют функции по обеспечению функциональной безопасности объекта.
Предлагаемая система оценки безопасности и эффективности проектных решений по обеспечению безопасности опасного производственного объекта с использованием комплексной модели обеспечения безопасности иллюстрируется схемами, представленными на фиг.1-2.
На этапе проектирования опасного производственного объекта с помощью блока 1 - сбора и обработки информации осуществляется сбор необходимой для информации для построения комплексной модели обеспечения безопасности. Информация по проекту заносится в базы данных 2 для проектирования объекта. На основе собранной по проекту информации в блоке моделирования 3 с помощью программного обеспечения строится комплексная модель обеспечения безопасности опасного производственного объекта. При этом в блоке 3.1 разрабатываются модели безотказного функционирования систем и подсистем, выполняющих определенные функции обеспечения безопасного функционирования объекта. На основе моделей безотказного функционирования систем и подсистем в блоке 3.2 разрабатываются модели безопасного функционирования блоков и узлов объекта. В блоке 3.3 разрабатываются модели возможных сценариев развития аварий при отказе функционирования систем и подсистем, смоделированных в блоках 3.1 и 3.2. В блоке 3.4 на основе моделей безопасного функционирования блоков и узлов объекта и моделей сценариев развития возможных аварии строятся модели для оценки риска. Все разработанные в блоке 3 модели заносятся в базу данных 2.2. для комплексной модели обеспечения безопасности.
Для расчета показателей надежности и безопасного функционирования систем и подсистем в базу данных 2.3 через блок 1.3 вводятся статистические данные по показателям надежности функционирования элементов РСУ, АСУ ТП, ПАЗ и технологического оборудования. Для проведения расчетов последствий аварий в базу данных 2.4 по опасным составляющим объекта с помощью блока 1.4 вводятся данные по свойствам и количествам опасных веществ, участвующих в авариях, по размещению оборудования объекта и распределению персонала на объекте.
После ввода исходных данных, используя комплексную модель обеспечения безопасности, в расчетном блоке 4 осуществляются расчеты основных и частных показателей безопасности и риска эксплуатации объекта. В частности, в блоке 4.1 осуществляется расчет показателей надежности и безопасного функционирования объекта. В блоке 4.2 осуществляется расчет последствий аварий. В блоке 4.3 осуществляется расчет показателей риска.
В блоке 5 осуществляется визуализация результатов моделирования, оператор может отобразить на экране комплексную модель обеспечения безопасности и ее составные элементы, результаты расчетов основных и частных показателей безопасности и риска, минимальные сечения отказов для каждой выбранной аварийной ситуации, графики «значимости», «положительного и отрицательного вкладов» элементов, график зависимости вероятности безотказной работы системы, вероятности возникновения аварии в блоке или узле объекта от времени непрерывной работы объекта.
В блоке 6 осуществляется анализ и оценка результатов моделирования и расчета показателей безопасности и риска. Основные показатели безопасности и риска сравниваются с установленными в техническом задании, специальных технических условиях и других нормативных документах значениями. Частные показатели безопасности и риска ранжируются в порядке убывания. На основе анализа минимальных сечений отказов определяются наиболее вероятные сценарии отказов элементов и оборудования систем и подсистем обеспечения безопасности, приводящие к авариям.
В случае несоответствия основных показателей безопасности и риска требуемым значениям в блоке 7 осуществляется выработка альтернативных технических решений. С этой целью в блоке 7 анализируются частные показатели безопасности и риска с наиболее высокими показателями «значимости» и «положительными и отрицательными вкладами» элементов в безопасность функционирования системы. На этой основе определяются элементы и оборудование, требующие дублирования, резервирования, перераспределения функций, а также необходимость внесения изменений в структуру системы или подсистемы.
Выработанные в блоке 7 альтернативные технические решения вносятся в комплексную модель обеспечения безопасности в подсистеме 3. В результате корректировки соответствующих моделей в блоках 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4. В блоке 4.4 расчетного блока осуществляется расчет показателей эффективности технических решений. В блоке 6 производится оценка рассчитанных показателей эффективности и на основе анализа осуществляется выбор наиболее эффективного технического решения. Если после внесения в комплексную модель обеспечения безопасности новых технических решений основные показатели безопасности и риска стали соответствовать требуемым, то данная комплексная модель утверждается и заносится в базу данных 2.2. Если основные показатели безопасности и риска опять не соответствуют требуемым, то операции, описанные выше в блоках 7, 3, 4 и 6 повторяются до достижения требуемых значений.
После утверждения и записи в базу данных комплексной модели обеспечения безопасности в блоке 8 - принимаются и утверждаются решения, направленные на обеспечение безопасности на следующих этапах жизненного цикла объекта. В частности, вырабатываются решения по содержанию разработки планов локализации и ликвидации аварий на объекте, определению необходимого объема мониторинга для СМИС объекта, обеспечения безопасности возможных режимов ввода в эксплуатацию объекта.
В целях оценки эффективности предлагаемых мероприятий по обеспечению безопасности из всего комплекса предлагаемых организационно-технических мероприятий в блоке 7 осуществляется выбор тех решений, которые необходимо внести в комплексную модель обеспечения безопасности. После корректировки комплексной модели в блоке 3 с учетом предлагаемых решений в блоке 4.4 осуществляется расчет показателей эффективности предлагаемых решений. Анализ и оценка полученных результатов в блоке 6 позволит сравнить эффективность предложенных мер. В блоке 8 утверждаются окончательные решения по обеспечению безопасности объекта в процессе вывода его из эксплуатации.