Реализация метода дерева отказов на базе применения программного продукта Anylogic

В связи с высоким ростом аварийных ситуаций природного и техногенного характера и постепенным увеличением количества и масштабов чрезвычайных ситуаций необходимо предвидеть возможные риски и опасности, проводить мониторинг для оценки их состояния и предупреждения угрозы.

Методы оценки техногенного риска опасных производственных объектов, используемые сегодня, имеют как достоинства, так и ряд недостатков, которые, главным образом, заключаются в обобщенном представлении процесса, идеализируя и упрощая его элементы.

Абсолютно новый этап методологической и инструментальной поддержки включает в себя различные варианты решений, первоначально апробированные на аналогах реальных объектов и людей, другими словами, моделях. Вследствие этого, осуществление своевременных решений нуждается в предварительных оценках окончательных результатов с помощью имитационного моделирования, цель которого создание имитационных моделей рассматриваемых систем и проведение имитационных экспериментов с этими моделями. Этим объясняется актуальность данного исследования.

Имитационное моделирование позволяет максимально точно приблизить модель к реальной обстановке. Существующие методы оценки вероятности возникновения аварий являются частью направленного эксперимента с моделью. Необходимость их использования не исключается.

Исследования по изучению процесса имитационного моделирования в России выполняли: Абдрахманов Н.Х., Акимов В.А., Боев В.Д., Девятков В.В. [1, 2, 3, 4].

В данной статье оценка риска аварий будет произведена методом построения дерева отказов, представленное на рисунке 1. На рисунке приведено дерево отказов системы перекачки мазута, составленное с незначительными упрощениями. Данные, полученные в результате предложенного метода, послужат исходными при проектировании имитационной модели.

9,5·10-6

32. Отказ системы перекачки нефтепродуктов из-за незакрытия клапана

5,6·10-5

4,67·10-5

30. Команда на закрытие клапана не поступила

31. Команда на закрытие клалана не осуществлена

0,0028

19. Не подается сигнал на кабель от уровнемера

28. Оператор не смог закрыть клапан

4,66·10-5

29. Оператор не пытался закрыть клапан

5·10-8

0,0027

24. Нет сигнала в ПУГО от датчика аварийного уровня

0,00931

0,0035 I

23. Нет сигнала в ПУГО от уровнемера

0,00581

Символы логических операторов

0,00281

0,0022

«И»

«ИЛИ»

21. Не сработал соленоидный клапан управления гидроприводом

22. Нет давления в гидросистеме

25. Не подается рабочая жидкость гидропривод клапана

27. Клапан не закрылся

5·10-

0,00731

20. Нет сигнала в ПУГО

26. Не сработал гидропривод клапана

Рис. 1. Дерево отказов системы перекачки мазута на ТЭЦ

На основе построенного дерева отказов (рисунок 1) в нотации AnyLogic была сформирована модель. Для ее реализации были использованы следующие стандартные блоки, представленные в таблице 1 [5].

Таблица 1

Название блока	Описание блока
Fluid Source	Генерирует поток. Как правило, является начальным блоком в Библиотеке Моделирования Потоков. Может работать как источник с неограниченной емкостью или как источник с ограниченным начальным объемом, который можно пополнить, вызвав функцию inject (). Данный блок имеет желаемую выходную скорость, при этом фактическая скорость может быть меньше или равна желаемой скорости
Tank	Контейнер для жидкости или сыпучих материалов с конечной вместимостью, ввод сверху и вывод снизу. При желании может содержать некоторую начальную жидкость. Резервуар также может служить источником жидкости или контейнером для утилизации с конечной емкостью.
Fluid Split	Разбивает входной поток на два разных потока; сумма скоростей выходных и входного потоков равны. Может работать в трех альтернативных режимах, в нашем случае использовался пропорциональный режим: Пропорциональный. В Пропорциональном режиме блок применяет дополнительное ограничение: скорость потока на выходе 1 / Доля 1 = скорость потока на выходе 2 / Доля 2, поэтому скорости выходных потоков зависят друг от друга так же, как и от скорости входного потока.
Fluid Convert	Скорость выходного потока данного блока всегда равна скорости входного  потока,  помноженной  на  заданный  "коэффициент

Название блока	Описание блока
	преобразования”. Данный коэффициент может быть как больше 1, так и меньше либо равен 1, так что блок Fluid Convert способен как усиливать, так и ослаблять поток. Данный блок может применяться для моделирования, к примеру, упаковки и распаковки потоков жидкости или дискретных элементов. Обычно, это подразумевает собой смену единиц измерения потоков.

Реализованная модель представлена на рисунке 2:

Рис. 2. Реализация дерева отказов в программном продукте AnyLogic

Анализируя полученные результаты моделирования, сравнивая их с полученными аналитическим методом, можно сделать вывод о том, что разработка дерева отказов в программном продукте AnyLogic дает хорошие результаты. А так же позволяет создавать автоматизированные имитационные модели, которые в значительной степени упрощают взаимодействие с пользователем.