Оценка результатов деятельности оператора-технолога нефтегазопромысла по данным архива Scada-системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Бояркин, Михаил Александрович

• Бояркин, Михаил Александрович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бояркин, Михаил Александрович

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Описание объекта.

1.2. SCADA-система «ОКО». Функции оператора в современных АСУ ТП.

1.3. Задачи исследования.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка результатов деятельности оператора-технолога нефтегазопромысла по данным архива Scada-системы»

По данным Госгортехнадзора количество аварий на промышленных предприятиях остается стабильно высоким (рис. 1). При этом отмечается, что наибольшее количество аварий происходит на объектах добычи нефти, химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности [14].

450 400 350

385

397

352

Q. оии га g 250 200 § 150 * 100 50 0

332 327

292

312

250

225

243

207

J3 о?Л # ^ ^ с?4,

К> N? К* \ N? \<4 Т>> ^

Года

Рг/с. /. Динамика аварийности на объектах и предприятиях, поднадзорных Госгортехнадзору России

Например, в 2002 г. произошло 207 аварий. При этом материальный ущерб от аварий в виде прямых потерь (без учета ущерба для окружающей природной среды, затрат на ликвидацию последствий и других затрат) превысил 780 млн. руб. [36]. Следует учесть, что приведены лишь официальные данные. В действительности количество аварий, в том числе связанных с серьезными последствиями, скрыто по субъективным причинам [38].

Одну из основных причин аварийности и травматизма на объектах нефтегазодобычи специалисты связывают с неэффективностью организации систем управления (СУ). Таким образом, повышение качества и безопасности систем управления производством остается весьма актуальной задачей. Определение путей повышения эффективности систем управления невозможно без надёжной оценки качества работы системы. Оператор-технолог (далее, оператор) занимает ведущее место в СУ и непосредственно включен в процесс управления. Поэтому при оценке работы всей системы одной из важнейших составляющих является оценка деятельности операторов.

Исследованиям деятельности операторов в СУ и, в частности, оценке их деятельности при ликвидации Аварийных, Предаварийных и Нештатных Ситуаций (АПНС) посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых. Наиболее значимыми теоретическими работами в этой области являются труды Т.П. Зинченко, В.М. Мунипова [34], А.Г. Чачко [53], С.А. Чачко [54], А.Н. Анохина, В.А. Острейковского [1], Г.Е. Панова [40], Ц. Оцука, С. Ёсимура [39]. Обзор работ этих авторов, а также работ, связанных с исследованием архивов SCADA-систем [58] (далее SCADA-архивов), показал, что при оценке операторов не используются возможности современных SCADA-систем.

В то же время одной из важнейших функций SCADA-систем является архивирование и возможность фиксации в SCADA-архиве практически всех действий оператора, реализуемых посредством консоли [4, 65, 66]. При оценке деятельности операторов традиционно используется две группы критериев: субъективные и объективные, - которые в совокупности определяют профессиональную пригодность (рис. 2) [16].

Рис. 2. Классификация критериев профессионализации

Использование фактографических данных SCADA-архивов позволяет объективизировать Оценку Результатов Деятельности (ОРД) операторатехнолога нефтегазопромысла (рис. 2).

Методика визуального отображения процесса деятельности операторов во время АПНС с использованием данных SCADA-архивов была разработана японской компанией Yokogawa и реализована в программе Exaplog [62]. Однако 6 эта методика имеет недостаток - нет количественной и качественной ОРД оператора. Такая оценка играет важную роль, в частности, при объективном сравнении деятельности нескольких операторов и при мотивации высокой готовности их к нештатным ситуациям.

В связи с этим актуальна задача разработки методики ОРД оператора, объективность которой (оценки) обеспечена использованием ретроспективных данных, содержащихся в SCADA-архивах.

Цель работы: оценить результаты деятельности оператора нефтегазопромысла по разработанной методике.

Основные задачи исследования:

1. Разработать модель оценки результатов деятельности оператора.

2. Обосновать возможность использования данных SCADA-архивов для оценки результатов деятельности оператора нефтегазопромысла и разработать методику трансформации SCADA-архивов для выделения данных о деятельности оператора.

3. Разработать методику оценки результатов деятельности оператора нефтегазопромысла по данным SCADA-архива и реализовать ее программно.

При решении поставленных задач использовались методы: системного анализа, математической статистики; теории массового обслуживания и нечетких множеств; программный инструментарий хранения и обработки данных (СУБД). Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Проведен системный анализ данных и структур SCADA-архивов, в результате чего обосновано использование информации архивов для объективизации оценки результатов деятельности оператора.

2. Разработана методика трансформации SCADA-архивов в совокупность данных, пригодных для решения задачи по оценке результатов деятельности оператора.

3. Разработана методика качественной оценки результатов деятельности оператора посредством данных SCADA-архивов.

Практическая ценность работы состоит в том, что программная реализация разработанных методик может быть использована на объектах нефтегазового комплекса (НТК) как компонент SCADA для получения и визуального представления объективизированной (за счет использования ретроспективы SCADA-архивов) ОРД операторов. Такая оценка позволяет исключить как предвзятость со стороны руководства, так и подозрения в ней со стороны оператора при оценке результатов его работы.

Положения, выносимые на защиту

1. Методика трансформации SCADA-архива для получения информации о работе оператора, которая обеспечивает возможность использовать эти данные для оценки результатов деятельности оператора.

2. Информация, полученная из SCADA-архивов, обеспечивает объективность оценки результатов деятельности оператора.

3. Создан прототип модуля SCADA-системы для оценки результатов деятельности оператора.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на международном технологическом семинаре «Устойчивое развитие в нефтегазовой промышленности» (Тюмень, 2004г.), круглом столе «Компьютерная поддержка профессиональной деятельности» м/н конференции «Модернизация образования в условиях глобализации» (Тюмень, 2005г.), конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2005г.), м/н научно-практической конференции «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании» (Тюмень, 2006г.). Результаты исследований были обсуждены и внесены в резолюцию конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2005г.). Различные аспекты работы обсуждались на заседаниях городского научного семинара «Интеллектуальные информационные системы» (ТюмГУ, Тюмень, 2003-2006 гг.).

Всего по теме работы опубликовано 7 работ, в том числе 5 статей, 2 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка используемой литературы, включающего 66 наименований и одного приложения. Общий объем работы: 101 страница текста, 32 рисунка, 32 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Бояркин, Михаил Александрович

Основные выводы

1. Представлена концепция программной системы качественной оценки результатов деятельности операторов.

2. Определены входные и выходные данные системы и ограничения для входных данных, накладываемых разработанной системой.

3. Разработана алгоритмическая база разрабатываемой системы.

4. Разработанная программная система позволяет получить оценку результатов деятельности операторов, объективизированную за счет использования данных SCADA-архивов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последнее время повысилась актуальность задач повышения эффективности управления на предприятиях НТК. Ключевой задачей и первым шагом на пути совершенствования управления персоналом являются: реализация обратной связи, измерение уровня соответствия деятельности работников требованиям их должностей/рабочих мест, иначе - оценка эффективности деятельности сотрудника [45]. Ее решение лежит на стыке множества культур и технологий:

• общей теории управления, системного анализа;

• прикладной математики, методов анализа данных;

• экспертных методов;

• теории надежности;

• управления качеством;

• 1Т-технологий;

• теории менеджмента;

• психологии, психофизиологии, социологии;

• лингвистики, семантики.

В настоящей работе предпринята попытка решения такой задачи в отношении операторов АПСУ ТП НТК. Для этого разработана методика качественной оценки результатов деятельности операторов-технологов по прямым результатам его деятельности. В рамках работы решены следующие задачи.

1. Разработана модель оценки результатов деятельности оператора.

2. Доказана адекватность применения SCADA-архивов для оценки результатов деятельности оператора и разработана методика трансформации SCADA-архивов в массив данных о деятельности оператора.

3. Разработана методика, позволяющая получить оценку результатов деятельности оператора, объективизированную за счет использования данных SCADA-архива.

Современные SCADA-системы представляют собой мощные средства мониторинга и управления производством. В то же время огромные возможности SCADA-систем и средств их проектирования не используются в полной мере. В настоящей работе для объективизации оценки деятельности операторов использовались данные архивов SCADA-систем, которые являются продуктом автоматического мониторинга работы промыслов. Данные таких архивов, как правило, упаковываются в СУБД и служат для «разборки полетов» в случае серьезных прецедентов в функционировании промысла. Вся же содержащаяся в них ценная информация лежит мертвым грузом, отработав только в момент появления нештатных ситуаций. В работе доказана возможность использования данных архивов для объективизации оценки деятельности операторов, а также других важных задач.

Разработанный программный продукт оценки прямой деятельности операторов по данным SCADA-архивов предлагается использовать как прототип соответствующего модуля современных SCADA-систем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бояркин, Михаил Александрович, 2007 год

1. Анохин А.Н. Вопросы эргономики в ядерной энергетике Текст. / А.Н. Анохин, В.А. Острейковский. -М.: Энергоатомиздат, 2001.

2. Ахметсафин Р. Разработка тренажеров и отладки проектов АСУ ТП на базе MMI/SCADA Текст. / Р. Ахметсафин, Р. Ахметсафина, Ю. Курсов // СТА, 1998, №3 - С. 38

3. Бодров В.А. Психология и надежность: человек в системах управления техникой Текст. / В.А. Бодров, В.А. В.Я. Орлов. М.: Институт психологии РАН, 1998.

4. Бояркин М.А. Моделирование деятельности операторов АСУ ТП НТК Текст. / М.А. Бояркин, В.А. Шапцев // Вестник кибернетики. Тюмень: ИПОС СО РАН, 2006. Вып. 5, - С.77-87.

5. Бояркин М.А. Об одном из подходов к решению проблемы «человеческого фактора» на объектах нефтегазового комплекса Текст. / М.А. Бояркин, В.А Шапцев // Вестник кибернетики / Сб.н.трудов. -Тюмень: ИПОС СО РАН, 2004. Вып. 3. - С. 108-116.

6. Виноградов В.А. Эффективность сложных систем. Динамические модели Текст. : / В.А. Виноградов и др.; отв. ред. А.В. Ильичев; АН СССР, Институт проблем кибернетики. М.: Наука, 1989. - 283 с.

7. Гаврилова Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем Текст. / Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский. СПб.: Питер, 2001. - 384 е.: ил.

8. Гасанов Э.Э. Теория хранения и поиск информации Текст. / Э.Э. Гасанов, В.Б. Кудрявцев М.: Физматлит, 2002. - 288с.

9. Горский Ю.М. Информационные аспекты управления и моделирования Текст. / Ю.М. Горский, М.: Наука, 1978. - 226 с.

10. Ю.Грофф Д. SQL: полное руководство Текст. / Д. Грофф, П. Вайнберг К.: Издательская группа BHV, 2001. - 816 с.

11. П.Губанов В.А. Введение в системный анализ Текст. : учеб. пособие / В.А. Губанов; научн. ред. JI.A. Петросян. Л.: ЛГУ, 1988. - 227 с.

12. Гусев С. Ответы на вопросы пользователей SCADA-системы GENESIS32 Текст. / С. Гусев, // СТА, 2002, №3. - С.82 - 87.

13. Диагностика повреждений и утечек при трубопроводном транспорте многофазных углеводородов Текст. / ред. Ю.Д. Земенкова. Тюмень: Вектор Бук, 2002. - 432с.

14. Доклад "О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр Российской Федерации в 2002 году" Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.gosnadzor.ru/ggtn/info/doc 11 .html

15. Дурандин К.П. Методы анализа эффективности функционирования сложных систем Текст. / К.П. Дурандин, В.Д. Ефремов, Д.Н. Колесников. -Л.: СПИ, 1978.-77с.

16. Душков Б.А. Основы инженерной психологии Текст. : учебник для студентов вузов / Б.А. Душков, А.В. Королев, Б.А. Смирнов. М.: Академический проект; Екатеринбург: Деловая книга, 2002. - 576 с.

17. П.Емельянова A.M. Ошибки человека-оператора. (Психологический и кибернетический аспекты) Текст. / A.M. Емельянова, М.А. Котик. М.: Знание, 1988.

18. Железнов И.Г. Сложные технические системы (оценка характеристик) Текст. / И.Г. Железное. М.: Высшая школа, 1984. - 119 с.19.3абродин Ю.М. Вопросы кибернетики. Эффективность деятельности оператора Текст. / Ю.М. Забродин, А.П. Чернышев Москва, 1982.

19. Заде Л. Понятие лингвистической переменнойи его применение к принятию приближенных решений Текст. II Л. Заде, под ред. Н.Н. Моисеева, С.А. Орловского; пер. с англ. М.: Мир, 1976. - 168 с.

20. Заде Л. Человеко-центрический подход в информатизации. Текст. / Л. Заде // Тез. докл. VI-Междун. форум по информатизации МФИ-97, VI-Конгресс "Общественное развитие и общественная информация". М.: 2124 нояб. 1997.-С.67-70.

21. Исследование и моделирование деятельности человека-оператора Текст. / ред. Ю.М. Забродин М.: Наука, 1981.

22. Исследование функциональной структуры исполнительной деятельности Труды ВНИИТЭ. Эргономика №19 Текст. / ред. В.В. Давыдов, В.П. Зинчеко, В.М. Мунипов Москва, 1980.

23. Кокс Д. Статистический анализ последовательности событий Текст. / Д. Кокс, П. Льюис М.: Мир, 1969. - 301 с.

24. Корнеев В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации Текст. / В.В. Корнеев, А. Гареев и др. М.: 2000.- 352 с

25. Коровин С.Я. Информационная нефтепромысловая система нефтегазодобывающей компании Текст. / С.Я. Коровин, Р.А. Артамонов, В.Ю. Назаров // Нефтяное хозяйство. 2002. - № 8. - С.113-118.

26. Кофман А. Ведение в теорию нечетких множеств Текст. / А. Кофман; под ред. С.И. Травкина; пер. с фр. В.Б. Кузьмина, М.: Радио и связь, 1982. -432 с.

27. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. : учебник для вузов / Н.Ш. Кремер, М.: ЮНИТИДАНА, 2003. - 573 с.

28. Кузнецов A. Genesis for Windows графическая SCADA-система для разработки АСУ ТП Текст./ А. Кузнецов // СТА, 1997, №3. - С. 104 - 108.

29. Кузнецов В.В. Всевидящее «ОКО» Текст. / В.В. Кузнецов, Д.И. Орешников // Нефтяное хозяйство. 2004. - № 2. - С.97-100.

30. Литтл Р.Дж.А. Статистический анализ данных с пропусками Текст. / Р.Дж.А. Литтл, Д.Б. Рубин. М.: Финансы и статистика, 1990. - 336 с.

31. М. де Монмоллен Системы "человек и машина" Текст. / М. де Монмоллен; под ред. Д.А. Ошанина; пер. с фр. Н.И. Андроновой М.: Мир, Москва, 1973.

32. Миллер Б.М. Теория случайных процессов в примерах и задачах Текст. / Б.М. Миллер, А.Р. Панков М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 320 с.

33. Мунипов В.М. Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды Текст. / В.М. Мунипов, В.П. Зинченко. М.: Логос, 2000. - 210 с.

34. Панов Г.Е. Эргономика в нефтяной промышленности Текст. / Т.Е. Панов, -М.: Недра, 1979.-278 с.

35. Перегудов Ф.И. Основы системного анализа Текст. / Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко Изд. 3-е. - Томск: НТЛ, 2001. - 396 с.

36. Пешель М. Моделирование сигналов и систем Текст. / М. Пешель; пер. с нем.-М.: Мир, 1981.-304 с.

37. Проблема организации принятия решения. Труды ВНИИТЭ Текст. / под ред. В.М. Гордон, В.В. Давыдов, В.П. Зинченко, В.М. Мунипов, В.Ф. Сидоренко // Эргономика. М.: ВНИИТЭ, - 1983. - №23

38. Психологические проблемы автоматизации организационного управления Тезисы докладов научного совещания-семинара 27-29 июня 1983г Текст. / ред. Б.С. Березкина, Е.Д. Жаркова, В.Е. Лепского Одесса, 1983.

39. Реймаров Г.А. Опыт оценки персонала с использованием системно-аналитического подхода Текст. / Г.А. Реймаров, Р.К. Грицук. // Управление персоналом. 2005. - № 4. - С.30-35.

40. Романов В.П. Интеллектуальные информационные системы в экономике Текст. : учеб. пособие / В.П. Романов; под ред. д.э.н., проф. Н.П. Тихомирова. М.: Экзамен, 2003. - 496с.

41. Самсонов Б.Б Компьютерная математика (основание информатики) Текст. / Б.Б Самсонов, Е.М. Плохов, А.И. Филоненков. Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. - 512с.

42. Советов Б.Я. Информационная технология Текст. / Б.Я. Советов. М.: ВШ, 1994.-368с.

43. Советов Б.Я. Моделирование систем. Практикум Текст. : учеб. пособие для вузов по спец. "Атоматизир. системы обработки информ. и упр." / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев М.: Высшая школа, 1999. - 224 с.

44. Троелсен Э. С# и платформа .NET. Библиотека программиста Текст. / Э. Троелсен- СПб.: Питер, 2004. 796 с.

45. Фишберн Н. Теория полезности для принятия решений Текст. / Н. Фишберн. М.: Наука, 1978. - 352 с.

46. Хан Г. Статистические модели в инженерных задачах Текст. / Г. Хан, С. Шапиро М.: Мир, 1969. - 395с.

47. Чачко А.Г. Подготовка операторов энергоблоков: алгоритмическийподход Текст. / А.Г. Чачко. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 179 с. 54.Чачко С.А. Предотвращение ошибок операторов на АЭС [Текст] / С.А.

48. Чачко. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 219 с. 55.Чумаков Н.М. Оценка эффективности сложных технических устройств Текст. / Н.М. Чумаков, Е.И. Серебряный - М.: Сов. радио, 1980. - 192 с.

49. Шилдт Г. Полный справочник по С# Текст. / Г. Шилдт. М.: Вильяме, 2004. - 752 с.

50. Шимко П.Д. Статистика Текст. / П.Д. Шимко, М.П. Власов. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. - 448с.

51. Эм JI.В. Применение архивов оцененных параметров при циклических расчетах ПВК «ОЦЕНКА» Электронный ресурс. / Л.В. Эм. Режим доступа: http://anares.irk.ru/DOC/A2ISEMl.DOC

52. Bezdek J.C. The fuzzy c-means clustering algorithm Текст. / J.C. Bezdek, R. Ehrlich, W. Full // Computers and Geosciences. 1984. - 10. - P. 191-203.

53. Exaplog от Yokogawa Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.yokogawa.com.ua/page.php?id=161.

54. Fang J.H. Fuzzy modeling and the prediction of porosity and permeability from the compositional and textural attributes of sandstone Текст. / J.H. Fang, H.C. Chen // J. of petroleum Geology. 1997. - V. 20(2). - P. 185-204.

55. Kuehn S. Configurable software helps hold'em and fold'em Электронный ресурс. / S. Kuehn, Режим доступа: http://www.controldesign.com/articles/2005/258.html/.

56. RSView32. Расширение сферы человеко-машинного интерфейса Текст. : Руководство пользователя.

57. SCADA-системы на верхнем уровне АСУТП Электронный ресурс. -Режим доступа: http://www.crnep.ru.