Диссертация (Модели и алгоритмы поддержки адаптивного управления пожарной безопасностью нефтегазовых объектов)

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМИ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙАкадемия Государственной противопожарной службыНа правах рукописиГудин Сергей ВитальевичМОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ПОДДЕРЖКИАДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙБЕЗОПАСНОСТЬЮ НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВСпециальность 05.13.10 – Управление в социальныхи экономических системахДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:кандидат технических наук,доцент Хабибулин Р.Ш.Москва – 2017ОглавлениеВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4ГЛАВА 1.

Проблемы принятия управленческих решений при обеспечениипожарной безопасности на нефтегазовых объектах ................................................ 91.1. Анализ пожаров на производственных объектах нефтегазовой отрасли ... 91.2. Проблемы управления пожарной безопасностью на нефтегазовыхобъектах .................................................................................................................. 161.3. Анализ информационных систем, направленных на поддержку принятияуправленческих решений в области пожарной безопасности .......................... 231.4.Анализнаучныхработпопроблемамуправленияпожарной безопасностью ...................................................................................... 281.5.

Выводы по первой главе ................................................................................ 32ГЛАВА 2. Разработка моделей и алгоритмов адаптивного управления пожарнойбезопасностью на территории нефтегазовых объектов на основериск-ориентированного подхода ............................................................................. 342.1. Формирование списка задач, необходимых для повышения эффективностиуправления пожарной безопасностью нефтегазовых объектов ........................ 342.2. Структура базы данных для хранения мероприятий по управлениюпожарной безопасностью ......................................................................................

352.3. Классификация мероприятий по снижению расчетных величинпожарных рисков ................................................................................................... 402.4. Математическая модель оптимизации поиска комбинации мероприятий поуправлению пожарной безопасностью нефтегазовых объектов....................... 422.5. Математическая модель поиска оптимального расположения новоготехнологического аппарата на территории нефтегазовых объектов ................

622.6. Выводы по второй главе ................................................................................ 65ГЛАВА 3. Компьютерное моделирование для решения задачи поддержкиуправления пожарной безопасностью нефтегазовых объектов ........................... 673.1. Определение требований к системе интеллектуальной поддержкипринятия решений на нефтегазовых объектах ...................................................

673.2. Структура классов в объектно-ориентированной информационной системе“FireRisks”............................................................................................................... 7133.3. Программная реализация информационной системы поддержки принятиярешений для управления пожарной безопасностью на нефтегазовыхобъектах .................................................................................................................. 753.4.Интеллектуальныйблокоптимизациирасчетныхвеличинпожарного риска ....................................................................................................

813.5. Анализ алгоритма поиска комбинации мероприятий по снижению величинпожарных рисков на типовом нефтегазовом объекте ........................................ 833.6. Анализ алгоритма поиска расположения новой технологической установкина примере типовой газораспределительной станции ..................................... 1003.7. Выводы по третьей главе .............................................................................

106ГЛАВА 4. Разработка системы поддержки адаптивного управления пожарнойбезопасностью на нефтегазовых объектах ........................................................... 1084.1. Структура и функции системы поддержки управления пожарнойбезопасностью нефтегазовых объектов.............................................................

1084.2. Определение вида и количества информации необходимой для лица,принимающего решение во время управления пожарной безопасностью .... 1144.3. Выводы по четвертой главе ......................................................................... 115ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 116Список литературы ................................................................................................. 118Приложение А.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ –Геоинформационная исследовательская web-система управления пожарнымирисками на производственных объектах "Firerisks" ........................................ 132Приложение Б. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ –Программа оптимизации комбинации мероприятий для управленияпожарными рисками на территории нефтегазовых объектов с использованиемгенетических алгоритмов .................................................................................... 133Приложение В.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ –Программа оптимизации расположения нового технологического аппарата натерриториинефтеперерабатывающихобъектовсиспользованиемгенетических алгоритмов .................................................................................... 134Приложение Г. Листинг программного кода .................................................... 135Приложение Д. Акты внедрения ........................................................................

1634ВВЕДЕНИЕАктуальность исследования. Статистические данные аварий и пожаров,происходящих на нефтегазовых объектах, показывают снижение их количестваза последние 5 лет. Однако материальный ущерб в результате пожаров остаетсязначительным и может составлять до 50% от суммарного ущерба от всехпожаров. В то же время анализ научных публикаций показал, что одна изосновных проблем предупреждения и возникновения пожаров лежит в областиуправления пожарной безопасностью таких объектов.В результате анализа проблем принятия решений при управлениипожарной безопасностью нефтегазовых объектов выявлено, что из-за большогоколичества возможных мероприятий, а также значительного числа параметров,влияющих на конечные значения пожарных рисков, сложно определитьэффективные с технической и экономической точек зрения комбинациимероприятий, направленные на управление пожарной безопасностью безиспользования современных инструментов поддержки принятия решений.Сложностьсравнениякомбинациймероприятийтакжеобусловленанеобходимостью адаптивно изменять параметры систем обеспечения пожарнойбезопасности при динамически меняющихся значениях пожарных рисков, таккак любое изменение объекта защиты при принятии управленческих решенийтребует пересчета расчетного массива пожарных рисков, что в свою очередьведёт к снижению производительности труда.Отсутствие моделей и алгоритмов в современных программных продуктахподдержки принятия решений на нефтегазовых объектах приводит к тому, чтолицо принимающее решение (ЛПР) не может объективно оценить весь спектропасностейиопределитьоптимальнуюкомбинациюмероприятийпоуправлению пожарной безопасностью.

В большинстве случаев, в настоящеевремя, при принятии управленческих решений полагаются на мнения экспертов.Совокупность приведенных фактов свидетельствует о недостаточномисследовании в области адаптивного управления пожарной безопасностью на5нефтегазовых объектах, в частности поддержки принятия управленческихрешений.Такимобразом,подтверждаетсяактуальностьразработкиинтеллектуальных методов и алгоритмов поддержки принятия решений и ихинтеграции в современные информационные системы управления пожарнойбезопасностью.Степень разработанности.

В основе настоящей диссертационной работылежат результаты научной деятельности многих отечественных и зарубежныхученых, занимающихся вопросами исследования и разработки системподдержки принятия решений, а также ученых занимающихся вопросамиисследования методологии поддержки принятия решений, оценки и управленияпожарными рисками, таких как: Топольский Н.Г., Мешалкин Е.А., Прус Ю.В.,Членов А.Н., Брушлинский Н.Н., Соколов С.В., Присяжнюк Н.Л., Шебеко Ю.Н.,Гордиенко Д.М., Швырков С.А., Кончаренко С.Н, Дементьева Е.В, Быков А.А.,Федоров А.В., Хабибулин Р.Ш., Aven T., Caputo A., Abrahamsen E., Merci B.,Pelagagge P.

и др.Объект исследования – система управления пожарной безопасностьюна нефтегазовых объектах.Предмет исследования – модели и алгоритмы поддержки принятиярешений в управлении пожарной безопасностью на нефтегазовых объектах наоснове риск-ориентированного подхода.Цель исследования – разработка модели и алгоритма информационноаналитической поддержки адаптивного управления пожарной безопасностью нанефтегазовых объектах на основе риск-ориентированного подхода.Для достижения цели поставлены следующие задачи:– анализ проблем поддержки принятия решений при управлении пожарнойбезопасностьюнанефтегазовыхобъектахсиспользованиемриск-ориентированного подхода;– разработка модели и алгоритма, направленного на определениеоптимальной комбинации мероприятий по адаптивному управлению пожарнойбезопасностью нефтегазовых объектов;6– проведениекомпьютерногомоделированиясцельюоценкиэффективности предложенных модели и алгоритма в управлении пожарнойбезопасностью нефтегазовых объектов;– разработка структурной и функциональной схем, информационноаналитического и специального программного обеспечения системы поддержкиуправления пожарной безопасностью нефтегазовых объектов.Научная новизна.