Цифровизация предприятий и электронная паспортизация оборудования опасных производственных объектов

DOI:

Стабильная безаварийная работа промышленных предприятий с опасными производственными объектами во многом зависит от надежной работы основного (технологического) оборудования, что обеспечивается проведением своевременных освидетельствований, технических обслуживаний и ремонтов в рамках автоматизированных систем управления техническим обслуживанием и ремонтами оборудования опасных производственных объектов (АСУ ТОиР ОПО). В этом плане электронная паспортизация оборудования или иначе создание электронных ремонтноэксплуатационных паспортов (РЭП) является важнейшей составной частью работ по созданию АСУ ПБ.

Создание ремонтно-эксплуатационных паспортов оборудования обусловлено необходимостью цифровизации и охвата всего жизненного цикла работы оборудования: от установки до его списания. Ремонтно-эксплуатационный паспорт оборудования ОПО является источником информации по всем па- раметрам эксплуатации: технического облу-живания, ремонтов, причин и продолжительности простоев, замен узлов и деталей, модернизации и передвижениях оборудования, финансовых затрат, аналитических выводов по различным срезам.

Остановимся на двух технологиях планирования ремонтов оборудования:

– первый из них, ремонт по техническому состоянию, базирующийся на информации о фактическом состоянии узлов и деталей оборудования. При этом контроль технического состояния выполняется с периодичностью и в объеме, установленными в нормативно-технической документации, а объем и момент начала ремонта определяется техническим состоянием изделия;

– вторая технология основана на учете наработок оборудования и его составных узлов (элементов). В этом случае остановка на ремонт осуществляется в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

Отметим, что в обоих случаях необходимо структурирование технологического оборудования на блоки, узлы, детали. Как правило, каждый узел, каждый элемент имеют свои номинальные ресурсы работы. Например, если оборудование состоит из сотен или нескольких тысяч элементов и узлов, то налицо наличие ровно такого же числа номинальных сроков службы. Для решения задачи автоматизированного учета наработки элементов и узлов оборудования необходимо в первую очередь воссоздать в памяти ЭВМ взаимосвязанную структуру узлов и деталей соответствующего технологического оборудования.

Отсюда ясно, что главные факторы сложности данного уровня производственных модулей – это прежде всего структурная сложность, недостаточное развитие методов математического моделирования технологического оборудования, отсутствие удобных с точки зрения использования ЭВМ моделей, позволяющих учитывать изменения в реальном масштабе времени наработок и остаточных ресурсов узлов и деталей и реализации автоматического мониторинга состояния оборудования, оптимального планирования и ремонтов оборудования [1–8].

Отмеченные выше обстоятельства подчеркивают особую актуальность исследований по созданию структурных методов моделирования, анализа и синтеза проектируемых и внедряемых в промышленности интегрированных автоматизированных систем управления и их взаимосвязанных внутриуровневых и межуровневых компонентов (систем).

В зависимости от целей моделирования могут быть синтезированы математические модели разных типов. В данной статье рассматриваются особенности построения теоретико-множественных графовых математических моделей, позволяющих воспроизвести в памяти компьютера оборудование и технологические сети (комплексы оборудования) ОПО как соответствующие иерархически упорядоченным взаимосвязанным множествам элементов с учетом изменения их эксплуатационных показателей во времени. Построенные в соответствии с этим принципом математические модели являются основой для решения на компьютере задач автоматизации процессов планирования и управления ремон- тами, прогнозирования состояния оборудования на основе автоматического формирования динамически изменяющихся электронных баз данных (БД), учитывающих изменения эксплуатационных показателей.

Структурирование технологического оборудования ОПО

Воссоздание в памяти компьютера структуры оборудования, множеств взаимосвязанных узлов и деталей с соотнесенной к ним информацией о сроках службы (номинальных ресурсах), а также алгоритмов учета динамики простоев, наработок, остаточных ресурсов является необходимой основой для решения проблемы прогнозирования состояния оборудования, оптимизации планирования и управления ремонтами на базе разработанных информационного и программного обеспечений.

Принципы структурирования оборудования

В основу структурирования оборудования положены следующие основные принципы:

• 1.    Оборудование для целей математического моделирования рассматривается с теоретико-множественных позиций.

• 2.    Оборудование представляется в виде многоуровневой иерархической структуры.

• 3.    Структурирование оборудования осуществляется до уровня далее неделимых элементов.

• 4.    Каждому элементу (узлу) оборудования ставится в однозначное соответствие его идентификационный номер.

• 5.    Помимо идентификационного номера каждый элемент (узел) оборудования имеет свои отличительные признаки, количественные или весовые характеристики, номинальный ресурс.

• 6.    В качестве адекватной понятию «структура» и теоретико-множественной форме представления оборудования принимается ориентированный граф.

• 7.    Структура технологической сети определяется как объединение множества графов единиц технологического оборудования.

С учетом вышеизложенного, можно предложить в качестве достаточно универсальной семиуровневую схему структуриро- вания единиц технологического оборудования (см. рисунок).

Количество уровней 7:

• –    блок (1-й уровень);

• –    основное оборудование (2-й уровень);

• –    вспомогательное оборудование (3-й уровень);

• –    узлы (4-й уровень);

• –    узлы (5-й уровень);

• –    детали (6-й уровень);

• –    условный 7-й уровень – ГСМ.

Стандартизация формы представления информации о технологическом оборудовании

Воссоздание в памяти ЭВМ структуры и состава технологического оборудования требует упорядочения информации в рамках стандартных таблиц, задающих однозначное соответствие между оборудованием, узлами, деталями и характеризующими их показателями. Возможная структура стандартизованной таблицы с учетом структурирования оборудования имеет вид (см. таблицу).

Паспорт технического устройства, безусловно, является основным эксплуатационным документом. В случае его утери (уничтожения) паспорт ТУ, его характеристические сведения должны быть обязательно восстановлены. Наличие основной эксплуатационной документации (паспортов, формуляров), сопровождающей техническое устройство в течение всего периода его эксплуатации, достоверность и грамотность ведения такой документации крайне важны для обеспечения продуктивного мониторинга технического состояния ТУ в течение всего назначенного срока службы, а возможно, и сверх такого срока. Мониторинг технического состояния оборудования, на опасных производственных объектах необходим не толь-

Макросхема многоуровневой схемы моделирования оборудования ( а ); граф-модель макросхемы ( б )

ко для контроля функционирования технических устройств в соответствии с их технологическим назначением, но и для поддержания необходимого уровня производственной безопасности на опасных производственных объектах.