УДК 004.896+331.45
КОМПЛЕКСНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОТОВНОСТИ ПЕРСОНАЛА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ К ДЕЙСТВИЯМ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
© Панов Борис Васильевич; Шабалов Виктор Александрович, канд. техн. наук Череповецкий государственный университет.
Россия, 162600, Череповец, пр. Луначарского, 5. Тел.: +7 (8202)55 65 97, e-mail: chsu@chsu.ru Статья поступила 13.08.2009 г.
Рассмотрены вопросы комплексной автоматизации процесса обеспечения готовности персонала металлургических предприятий к действиям в аварийных ситуациях на основе использования современных интеллектуальных информационных технологий, позволяющих снизить временные и финансовые издержки на подготовку персонала к действиям по планам локализации аварий, повысить качество подготовки и, как следствие, минимизировать последствия возможных аварий.
Ключевые слова: комплексная автоматизация; план локализации аварий; интеллектуальная информационная поддержка; онтология; агент.
В настоящее время на металлургических предприятиях, включающих в себя большое число опасных производственных объектов (ОПО), продолжает эксплуатироваться устаревшее, выработавшее свой ресурс оборудование. Кроме того, даже новое оборудование может выйти из строя, следствием чего являются аварии.
Аварийные ситуации на ОПО являются стихийными процессами, которые протекают непредсказуемо, быстротечно. При этом персонал за короткое время должен воспринять большое количество информации и принять верное решение по недопущению дальнейшего развития аварии. Цена неправильных действий при локализации аварии высока и может выражаться в повреждении и уничтожении дорогостоящего имущества, загрязнении окружающей среды, гибели людей.
Снижение совокупного техногенного риска, особенности работы в условиях чрезвычайных ситуаций связаны с решением многих проблем фундаментального и прикладного характера и в первую очередь с созданием эффективной системы планирования и оперативного управления комплексами мероприятий по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций [1].
Чрезвычайные условия, имеющие место в реальной аварийной ситуации, в значительной степени затрудняют оказание информационной поддержки при принятии решений в режиме реального времени непосредственно в процессе развития аварии. В связи с этим особое значение приобретает задача планирования решений (и действий на их основе) во время аварийной ситуации на ОПО. Для всех лиц, задействованных в решении конкретной управленческой задачи (локализация аварии), необходима тщательная подготовка к предстоящему решению в форме планирования. В основе такого планирования лежат планы локализации аварий (ПЛА), определяющие действия производственного персонала, сервисных служб и аварийно-спасательных формирований по локализации аварий на отдельных стадиях их развития. Разработка ПЛА обязательна для организа-
ций, которые эксплуатируют взрывопожароопасные и химически опасные производственные объекты, независимо от организационно-правовых форм и формы собственности [2].
Процесс разработки и сопровождения ПЛА является сложным, трудно формализуемым и, как следствие, слабо автоматизированным. Кроме того, процесс подготовки персонала к действиям по ПЛА в традиционном виде вызывает ряд трудностей:
- ограничение по объему «бумажных» ПЛА затрудняет описание всех возможных аварийных ситуаций, а агрегирование ситуаций в один сценарий затрудняет их понимание;
- обучение по «бумажным» ПЛА сводится к простому заучиванию текстов, в то время как необходимо формировать навыки правильных действий по локализации аварий и устранению их последствий, формировать знания типовых последовательностей действий;
- отсутствие четкой методики оценки готовности персонала металлургических предприятий к действиям в аварийных ситуациях затрудняет анализ эффективности принимаемых организационно-технических мер в области промышленной безопасности.
Существующие разработки по подготовке персонала к действиям в аварийных ситуациях носят фрагментарный характер и затрагивают отдельные аспекты данной проблемы. Слабо освещены вопросы интеграции знаний в области промышленной безопасности, вопросы комплексной автоматизации процесса обеспечения готовности персонала металлургических предприятий к действиям в аварийных ситуациях.
Следовательно, актуальна задача разработки автоматизированной информационно-обучающей системы (АИОС), которая включает в себя два разно- § плановых, но взаимосвязанных аспекта обеспечения ? готовности персонала металлургических предприя- ^ тий к действиям в аварийных ситуациях: разработка • ПЛА и обучение персонала на основе разработанного | ПЛА. Основными отличиями рассматриваемой АИОС 5 от известных систем подобного рода являются: г
- комплексная автоматизация процесса обеспечения готовности персонала металлургических предприятий к действиям в аварийных ситуациях, охватывающая все наиболее сложные в плане реализации процессы: разработка, актуализация и оценка качества ПЛА, а также подготовка и оценка готовности персонала к действиям по ПЛА;
- интеллектуальная информационная поддержка принятия управленческих решений в процессе обеспечения готовности персонала металлургических предприятий к действиям в аварийных ситуациях на основе формализации и интеграции знаний в области промышленной безопасности с использованием современных методов искусственного интеллекта.
При разработке АИОС использован мульти-агентный подход к разработке информационных систем [3, 4] - стремительно развивающееся направление в области создания информационных систем, позволяющее строить распределенные интеллектуальные системы. АИОС представляется в виде совокупности взаимосвязанных, но относительно автономных программных модулей (агентов). Часть агентов может общаться с человеком-оператором, принимая от него команды и запросы и выдавая результаты, тем самым автоматизируя его деятельность, а другая - работать без взаимодействия с человеком, выполняя лишь поручения остальных агентов.
Разработка ПЛА предусматривает следующие этапы автоматизации:
• Разработка онтологии
• Генерация ПЛА
• Оценка качества ПЛА.
Первый этап предполагает создание онтологического описания [5] на основе продукционно-фреймового представления знаний. При этом используется особая информационная структура - фрейм-концепт, позволяющая объединить статический и динамический аспекты описания концептов онтологии, а также связей между ними [3]. Выделены пассивные и активные фрейм-концепты. Пассивный фрейм-концепт рассматривается как инфообъект, задающий некоторый термин предметной области, в то время как активный фрейм-концепт обладает собственным поведением и рассматривается как агент-исполнитель.
В рамках рассматриваемой предметной области в роли агентов-исполнителей (далее просто агенты) выступают лица, обеспечивающие выполнение мероприятий, предписываемых ПЛА, а в качестве инфообъектов (среды агентов) — их окружение (производственные помещения, оборудование, средства защиты и пр.). При этом среда функционирования агентов является зам-§ кнутой (может быть исчерпывающе описана конечным ? множеством инфообъектов), полностью наблюдаемой ^ (состояние любого инфообъекта полностью доступно • для агентов) и управляемой (любой инфообъект может | быть переведен агентами в требуемое состояние). < С помощью понятия «агент» естественным обра-
г зом описываются действия производственного пер-
сонала и специальных подразделений по локализации аварии в виде набора достаточно простых правил (продукций) вида «ЕСЛИ (условие) ТО (действие)». При этом не требуется знание поведения всей системы в целом, достаточно описать поведение каждого агента.
Онтология как форма представления знаний о реальном мире в цифровом формате составляет основу базы знаний АИОС и представляет собой формализованное описание знаний, необходимых для разработки ПЛА: нормативные требования; технологические схемы; знания специалистов. Для удобства составления онтология представляется в графической форме -в виде онтологических диаграмм.
На втором этапе осуществляется генерация ПЛА. Данный процесс рассматривается как эксперимент на имитационной модели, заданной мультиагентной системой в виде онтологии. При этом для каждой возможной аварии по каждому ОПО инициируется процесс взаимодействия агентов, имитирующих действия ответственных лиц по локализации аварии.
Считается, что действие, имеющее больший порядковый номер, должно быть выполнено не ранее (после или одновременно) действия, имеющего меньший порядковый номер. Конкретный временной интервал между действиями, как правило, не задается. В то же время агенты в мультиагентной среде предста-вимы в виде параллельно функционирующих сущностей. Разработан алгоритм генерации ПЛА, который позволяет преобразовать набор асинхронных, параллельных во времени актов взаимодействия агентов в упорядоченную последовательность синхронных действий в соответствии с формой ПЛА.
Алгоритм основан на дискретно-событийном подходе к моделированию. Все входящие сообщения помещаются в очередь сообщений, организованную по принципу FIFO. Все сообщения, находящиеся в очередях сообщений агентов в рамках одного цикла исполнения, считаются одновременными. Все действия, выполняемые агентами, считаются совершаемыми мгновенно.
Любой агент может посылать сообщения, в том числе и самому себе. Продукции, задающие действия, исполняются в порядке их указания. Если результатом исполнения продукции является изменение состояния агента, то управление передается следующему агенту.
Алгоритм запускается для каждого определенного онтологией аварийного события, для каждого ассоциированного с ним ОПО. При этом исходное событие (авария на ОПО) помещается в очередь сообщений ассоциированного с ним агента. Как правило, этим агентом является универсальный агент «Первый заметивший аварию», который, обладая поведением, заданным в виде набора продукционных правил, посылает сообщения другим агентам и таким образом запускает всю дальнейшую цепочку взаимодействия. В свою очередь, остальные агенты, обладая своим поведением, общаются с другим
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.