Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности

Коэффициент функциональной безопасности технологического процесса и УО по одному диагностируемому параметру оценивается на стадии эксплуатации как инверсия модуля взвешенного отклонения текущей величины параметра от его номинального значения, где весовая функция — функция соответствия норме. Функцио...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2019
Hauptverfasser:	Багацкий, В.А., Багацкий, А.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2019
Schriftenreihe:	Проблемы управления и информатики
Schlagworte:	Технические средства для измерений и управления
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/180837
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности / В.А. Багацкий, А.В. Багацкий // Проблемы управления и информатики. — 2019. — № 5. — С. 106-113. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-180837
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1808372021-10-21T01:26:50Z Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности Багацкий, В.А. Багацкий, А.В. Технические средства для измерений и управления Коэффициент функциональной безопасности технологического процесса и УО по одному диагностируемому параметру оценивается на стадии эксплуатации как инверсия модуля взвешенного отклонения текущей величины параметра от его номинального значения, где весовая функция — функция соответствия норме. Функциональная безопасность инерционного процесса по одному параметру рассчитывается как средняя текущая сумма коэффициентов безопасности каждого отсчета диагностируемого параметра. Для многопараметрического процесса коэффициент функциональной безопасности равен произведению коэффициентов функциональной безопасности каждого диагностируемого параметра. Предложенный подход позволяет оценить функциональную безопасность технологического процесса и УО на стадии эксплуатации в каждый данный момент времени или за заданный временной интервал в виде одного числа, причем коэффициент самого высокого уровня безопасности равен единице, при снижении уровня безопасности коэффициент уменьшается, а при отказе коэффициент становится равен нулю. Виконано аналіз стандарту з функціональної безпеки. Чисельна оцінка рівня повноти безпеки технологічних процесів і керованого обладнання за відмовами, які не діагностуються і є випадковими, проводиться відповідно до стандарту на стадії їх проектування з використанням імовірнісних методів. Мета роботи — розробка методів чисельної оцінки рівня безпеки технологічного процесу і керованого устаткування на стадії експлуатації за відмовами, які діагносту-ються в кожен момент часу. Вважається, що рівень функціональної безпеки технологічного процесу і керованого обладнання найвищий, якщо контрольований параметр дорівнює своєму номінальному значенню, і дорівнює нулю при виході контрольованого параметра за гранично припустимі відхилення, тобто при відмові. У даній роботі запропоновано в зоні гранично припустимих відхилень оцінювати (діагностувати) функціональну безпеку технологічного процесу і керованого обладнання за одним параметром як інверсію модуля зваженого відхилення контрольованої величини від її номінального значення. Використовується діапазонне вікно з ваговими ступеневими параболічними функціями. Функціональна безпека інерційного процесу за одним параметром розраховується як середня поточна сума коефіцієнтів безпеки кожного відліку параметра, який діагностується. Для багатопараметричного процесу коефіцієнт функціональної безпеки дорівнює добутку коефіцієнтів функціональної безпеки кожного параметра, який діагностується. Запропонований підхід дозволяє оцінити функціональну безпеку технологічного процесу і керованого обладнання на стадії експлуатації на даний момент часу або за заданий часовий інтервал у вигляді одного числа, причому коефіцієнт найвищого рівня безпеки дорівнює одиниці, при зниженні рівня безпеки коефіцієнт зменшується, а при відмові дорівнює нулю. The analysis of the standard for functional safety was done. The numerical assessment of the level of safety completeness of technological processes and equipment under control (EUC)] for non-diagnosed random failures is made in accordance with the standard at the design stage using probabilistic methods. The purpose of the work is the development of numerical evaluation methods at the operational stage of the safety level of the technological process and equipment under control by diagnosed failures at any given time or for a given time interval. It is assumed that the level of functional safety of the process and the equipment under control is the highest when the monitored parameter is equal to its nominal value and is 0 when the monitored parameter leaves the tolerance limits, i.e. on failure. In this work, it is proposed to evaluate (diagnose) the functional safety of the process and the equipment under control in one tolerance zone by one parameter as the inversion of the module of the weighted deviation of the monitored value from its nominal value. A band window with weight power parabolic functions is used. The functional safety of the inertial process for one parameter is calculated as the average current sum of safety factors of each sample of the parameter being diagnosed. For a multiparameter process, the functional safety factor is equal to the product of the functional safety factors of each diagnosed parameter. The proposed approach allows to evaluate the functional safety of the process and the equipment under control at the operation stage at any given time or for a given time interval as a single number, with the coefficient of the highest level of safety equal to 1, when the level of safety decreases, the coefficient decreases while the failure the coefficient is equal to zero. 2019 Article Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности / В.А. Багацкий, А.В. Багацкий // Проблемы управления и информатики. — 2019. — № 5. — С. 106-113. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0572-2691 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/180837 004.9 + 681.51 ru Проблемы управления и информатики Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Технические средства для измерений и управления Технические средства для измерений и управления
spellingShingle	Технические средства для измерений и управления Технические средства для измерений и управления Багацкий, В.А. Багацкий, А.В. Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности Проблемы управления и информатики
description	Коэффициент функциональной безопасности технологического процесса и УО по одному диагностируемому параметру оценивается на стадии эксплуатации как инверсия модуля взвешенного отклонения текущей величины параметра от его номинального значения, где весовая функция — функция соответствия норме. Функциональная безопасность инерционного процесса по одному параметру рассчитывается как средняя текущая сумма коэффициентов безопасности каждого отсчета диагностируемого параметра. Для многопараметрического процесса коэффициент функциональной безопасности равен произведению коэффициентов функциональной безопасности каждого диагностируемого параметра. Предложенный подход позволяет оценить функциональную безопасность технологического процесса и УО на стадии эксплуатации в каждый данный момент времени или за заданный временной интервал в виде одного числа, причем коэффициент самого высокого уровня безопасности равен единице, при снижении уровня безопасности коэффициент уменьшается, а при отказе коэффициент становится равен нулю.
format	Article
author	Багацкий, В.А. Багацкий, А.В.
author_facet	Багацкий, В.А. Багацкий, А.В.
author_sort	Багацкий, В.А.
title	Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности
title_short	Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности
title_full	Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности
title_fullStr	Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности
title_full_unstemmed	Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности
title_sort	степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности
publisher	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
publishDate	2019
topic_facet	Технические средства для измерений и управления
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/180837
citation_txt	Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности / В.А. Багацкий, А.В. Багацкий // Проблемы управления и информатики. — 2019. — № 5. — С. 106-113. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Проблемы управления и информатики
work_keys_str_mv	AT bagackijva stepenʹsootvetstviâtehnologičeskogoprocessanormekakpokazatelʹfunkcionalʹnojbezopasnosti AT bagackijav stepenʹsootvetstviâtehnologičeskogoprocessanormekakpokazatelʹfunkcionalʹnojbezopasnosti
first_indexed	2025-07-15T21:10:49Z
last_indexed	2025-07-15T21:10:49Z
_version_	1837748820414300160
fulltext	© В.А. БАГАЦКИЙ, А.В. БАГАЦКИЙ, 2019 106 ISSN 0572-2691 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ И УПРАВЛЕНИЯ УДК 004.9 + 681.51 В.А. Багацкий, А.В. Багацкий СТЕПЕНЬ СООТВЕТСТВИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НОРМЕ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Ключевые слова: технологический процесс, степень соответствия норме, функ- циональная безопасность, показатель функциональной безопасности. Введение Как правило, большинство технологических процессов осуществляется с по- мощью специального управляемого оборудования (УО), которое поддерживает необходимые для протекания процесса параметры. В качестве системы управле- ния УО используются средства автоматики и вычислительной техники с соответ- ствующим программным обеспечением. Компьютерные системы управления УО все чаще применяются для выполнения функций обеспечения безопасности [1, 2], так как отклонение параметров технологических процессов от номинальных зна- чений может приводить к появлению опасных ситуаций, аварий и даже техноген- ных катастроф. В настоящее время существуют стандарты разработки, построения и обслу- живания систем обеспечения безопасности на всех стадиях их жизненного цикла. Это международный стандарт IEC 61508-2010 «Functional safety of electrical/elec- tronic/programmable electronic safety-related systems» и полностью идентичный рос- сийский стандарт ГОСТ Р МЭК 61508 – 2012 «Функциональная безопасность си- стем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью». Стандарты состоят из семи частей, в каждой функциональная безопасность рассматривается с определенной стороны, начиная со словаря тер- минов, безопасности аппаратных и программных средств, обзора методов и средств повышения функциональной безопасности. Суммарный объем всех ча- стей стандарта — 450 страниц. Анализ стандарта по функциональной безопасности Базовыми понятиями стандарта являются риск, отказ, функциональная без- опасность, уровень полноты безопасности. Риск — это сочетание вероятности события причинения вреда и тяжести это- го вреда. Тяжесть вреда разбита на четыре качественные группы. Тяжелые по- следствия с многочисленными человеческим жертвами, большим вредом для окружающей среды и экономики — четвертая группа. Незначительные послед- ствия, мелкие травмы у оператора — первая группа. Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2019, № 5 107 Отказом называется прекращение способности функционального блока выполнять свою функцию. Отказы бывают опасные и безопасные, диагности- руемые и недиагностируемые. Опасные диагностируемые отказы считаются бе- зопасными. Функциональная безопасность — часть общей безопасности, обусловленной применением УО. Создание системы безопасности требует значительных расхо- дов. Поэтому если необходимо обеспечить безопасность технологического про- цесса, отказы в котором могут привести к тяжелым последствиям, то уровень полноты безопасности должен быть высоким с низкой частотой отказов, а для процессов, отказы в которых приносят незначительный вред, уровень полноты безопасности может быть значительно ниже. Например, для систем функциональной безопасности, которые работают в непрерывном режиме контроля безопасности, наивысший уровень полноты без- опасности (SIL4, УПБ4) требует разработки такой системы, для которой средняя частота опасных недиагностируемых отказов была бы не выше, чем 10 – 8 –10 –9 1/ч. Для систем с незначительными последствиями отказа средняя частота опасного отказа (SIL1, УПБ1) должна быть не выше, чем 10 – 5 1/ч. Эти цифры являются нормой, которую необходимо соблюдать на стадии про- ектирования аппаратных средств, и характеризуют среднюю интенсивность слу- чайных недиагностируемых отказов. Если расчетные значения на стадии проек- тирования не удовлетворяют нормам, то необходимо применять специальные ме- ры по снижению интенсивности отказов. Обзор методов и средств по снижению интенсивности отказов приведен во второй и седьмой частях упомянутых норма- тивных документов. Таким образом, численная оценка уровня полноты безопасности технологи- ческих процессов и УО по недиагностируемым случайным отказам производится на стадии их проектирования с использованием вероятностных методов. В стандарте рассмотрены виды отказов и методы снижения их интенсив- ности для различных групп аппаратуры. Параметры большинства технологи- ческих процессов являются аналоговыми величинами, поэтому в соответствии со стандартом рассмотрим виды отказов датчиков, аналогового входа/выхода, исполнительных элементов, источников питания. У этих элементов УО, как и в технологических процессах, существуют отказы типов отклонений и колеба- ний при постоянном токе, неисправностей при постоянном токе, дрейфов и колебаний. Основными методами диагностирования таких отказов является мониторинг и текущий контроль аналоговых сигналов в режиме on-line, а так- же сравнение входных данных и использование эталонных датчиков [1, 2]. Текущий контроль аналоговых данных в режиме on-line или сравнение вход- ных аналоговых данных — это хорошо известный допусковый контроль. Допусковый контроль Любой технологический процесс и УО характеризуются номинальными зна- чениями параметров, а также их допустимыми отклонениями, при которых про- цесс или УО остаются в работоспособном состоянии. Наиболее важные парамет- ры процессов и УО постоянно контролируются с помощью методов и устройств допускового контроля, т.е. определяется, произошел отказ или нет. Контроль каждого отдельного параметра реализуется в соответствии с выра- жением (1)       ,если,0 ,если,1 )( maxmin minmax bb bb c xxx xxx xy (1) где x — аналоговая контролируемая величина, xbmax, xbmin — верхняя и нижняя допустимые границы изменения x, yc(x) — функция контроля. 108 ISSN 0572-2691 График функции контроля изображен на рис. 1. На оси абсцисс графика находится нормированная к номинальному значению xnom контролируемая аналоговая величина, а по оси ординат — значе- ния функции контроля. Если функция контроля равна нулю, то произошел отказ. Изображенная функция контроля является прямоугольным окном с допустимым ± 10 %-м отклонением по диапазону контролируемого сигнала. При та- кой функции известны только значения верхней и нижней допустимых границ изменения контролируемой величины, но невоз- можно определить, где в пределах окна она находится. Результаты многопараметрического контроля технологического процесса или УО в целом вычисляются как конъюнкция цифровых результатов контроля от- дельных параметров (2) ,......21all kj yyyyy  (2) где ally — функция многопараметрического контроля, yj — значения функции контроля j-го параметра, k — количество диагностируемых параметров. При контроле нет необходимости знать значения контролируемой величины. С этой точки зрения контроль является операцией сжатия информации, устране- ние ненужных в данном случае сведений об объекте контроля [3]. На уровне однопараметрического контроля аналоговый контролируемый па- раметр превращается в цифровую величину объемом в один бит, что значительно сжимает аналоговую информацию. На многопараметрическом уровне двоичная информация по каждому параметру снова сжимается до одного бита и определя- ется, работоспособны ли в целом технологический процесс и УО. В стандарте нет сведений о возможности численной оценки на стадии эксплуа- тации уровня безопасности технологического процесса и УО по диагностируемым отказам в каждый момент времени или за заданный временной интервал. Цель публикации — разработать методы численной оценки уровня безопас- ности технологического процесса и управляемого оборудования на стадии экс- плуатации по диагностируемым отказам в каждый момент времени или за задан- ный временной интервал. Функции соответствия и коэффициент соответствия норме При допусковом контроле на стадии эксплуатации отказ возникает одномо- ментно, при переходе контролируемой величины через верхнюю или нижнюю границу допустимых отклонений. Полагаем, что уровень функциональной без- опасности технологического процесса и УО наивысший при равенстве контроли- руемого параметра своему номинальному значению и равен нулю при выходе контролируемого параметра за границы допустимых отклонений, т.е. при отказе. В данной работе в зоне допустимых отклонений предлагается оценивать (ди- агностировать) функциональную безопасность как инверсию модуля взвешенного отклонения контролируемой величины от ее номинального значения. Если контролируемая величина равна номинальному значению, то оценка равна единице. Если отклонение от номинального значения не больше допустимых отклоне- ний, то, в зависимости от величины отклонения, оценка может быть в диапазоне от единицы до нуля. Если контролируемая величина превышает или равна допустимым отклоне- ниям, то оценка равна нулю. 1,2 0,8 0,4 0,9 1,1 1,2 1,3 1 0 yc x/xnom Рис. 1 Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2019, № 5 109 Для реализации подобного предложения диапазонное окно должно отличать- ся от прямоугольного окна допускового контроля. При цифровом преобразовании Фурье периодических сигналов используется понятие временного окна [4]. В окне реализуется весовая функция. Есть тре- угольная (Бартлетта), косинусно-квадратичная (Ханна), взвешенно-косинусная (Наттола), усеченная (Гаусса), равноволновая (Чебышева) весовые функции. У них всех в середине окна коэффициент взвешивания равен единице, а по краям окна равен или близок нулю. Применение каждой функции имеет свои преимуще- ства и недостатки. Например, окно Наттола имеет минимальный уровень боковых лепестков в частотной области, но достаточно широкий основной лепесток, у Че- бышевского окна все боковые лепестки одинакового уровня, а основной лепесток самый узкий и т.д. [4]. В данной работе используется не временное, а диапазонное окно. Процессы, из-за которых возникают отказы при изменении аналоговых вели- чин, не являются периодическими. Поэтому желательно применять не весовые синусно-косинусные функции, а более простые — алгебраические. Кроме этого, целесообразно использовать функцию, форму которой можно достаточно просто изменять с помощью изменения одного параметра, т.е. функция должна быть до- статочно универсальной. Рассмотрим параболические степенные функции вида ,)( 2 mm p cbxaxy  в которых m может быть заданным от 0 до ∞. Если показатель степени m изменя- ется от единицы до нуля, то m py будет стремиться к прямоугольной функции кон- троля, в которой отклонение параметра от номинального до максимально допу- стимого значения не меняет значения весовой функции. Если m изменяется от 1 до ∞, то степенная функция будет стремиться к дельта-функции, в которой при малейшем отклонении параметра от номинального значения весовая функция становится равной нулю. На рис. 2 приведены графики степенных параболичес- ких функций ,)( 2 mm p cbxaxy  с m = 1/8, m = 1, m = 8 для диапазонного окна с допустимым отклонением от номинального значения ±20 %. На рис. 3 показаны синусно-квадратичная функция Ханна и две степенные параболические функции. Как видно из рисунка, функция 2 py подобна функции Ханна, а 5 py подобна взвешенно-синусной функции Наттола, что свидетельствует о достаточной универсальности степенной параболической функции. Функции, которые характеризуют положение контролируемого параметра в области допустимых значений, будем называть функциями соответствия норме, или сокращенно — функциями соответствия. Степенная параболическая функция соответствия описывается соотношениями 1,2 0,8 0,4 0,8 0,9 1,1 1,2 1,3 1 0 yc x/xnom Рис. 2 0,7 8 py 8/1 py py 1,2 0,8 0,4 0,8 0,9 1,1 1,2 1,3 1 0 yc x/xnom Рис. 3 0,7 5 py x2sin 2 py 110 ISSN 0572-2691          .если,0 ,если,])/()/([ если,1 )( maxmin minmax 2 bb bb m nomnom nom m p xxx xxxcxxbxxa ,xx xy (3) где a, b, c, m — задаваемые параметры степенной параболической функции, x — значение контролируемого параметра, xnom — номинальное значение конт- ролируемого параметра, )(xym p — степенная параболическая функция соот- ветствия. Функция контроля показывает, находится контролируемый параметр в зоне допустимых отклонений или произошел отказ, а функция соответствия норме определяется как инверсия взвешенного модуля отклонения контролируемого параметра от номинального значения. Ее значения могут изменяться в диапазоне от единицы до нуля. Вне зоны допустимых отклонений функция соответствия равна нулю. Значение функции соответствия для каждого конкретного значения диагно- стируемого параметра будем называть коэффициентом соответствия параметра нор- ме или коэффициентом функциональной безопасности .SK Наивысшему уровню безопасности по диагностируемому параметру соответствует значение ,1SK а от- казу — .0SK Функциональная безопасность многопараметрического процесса Коэффициент соответствия норме или коэффициент функциональной без- опасности многопараметрического процесса и УО в целом определим как произ- ведение коэффициентов функциональной безопасности по каждому диагностиру- емому параметру , 1    k j SjSall KK (4) где j — номер диагностируемого параметра, k — количество диагностируе- мых параметров, SjK — значение коэффициента функциональной безопасно- сти по j параметру, SallK — значение коэффициента функциональной без- опасности многопараметрического процесса и УО по всем диагностируемым параметрам в целом. Коэффициент SallK — это число, которое характеризует уровень функцио- нальной безопасности по всем диагностируемым параметрам технологического процесса и УО в целом в каждый данный момент времени. Если значение диагностируемого параметра находится в зоне допустимых отклонений, то информация сжимается от данных о полном значении отсчета до данных о величине отклонения. На многопараметрическом уровне после умноже- ния коэффициентов функциональной безопасности по отдельным параметрам объем информации также уменьшается до одного числа. Отказ по одним параметрам процесса может привести к катастрофическим последствиям, а по другим — к небольшому ухудшению качества процесса. Важ- ность параметров для общего уровня безопасности учитывается с помощью выбо- ра показателя степени m для функции соответствия каждого параметра. У наибо- лее важных параметров m должны быть больше единицы, а у параметров меньшей важности — меньше единицы. Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2019, № 5 111 Оценка уровня безопасности инерционного процесса Технологические процессы в УО протекают в течение определенного време- ни. За это время в цепях контроля могут возникать помехи. Для того чтобы избе- жать влияния помех, сигнал о выходе параметра за зону допустимых отклонений, т.е. сигнал об отказе должен возникать только после того, как два, три или четыре последовательных отсчета оказываются за пределами допустимого отклонения [5]. Некоторые процессы протекают достаточно длительное время. При этом ос- новной задачей обеспечения безопасности является не диагностирование отказа во время протекания процесса, а принятие решения о профилактическом ремонте УО или перенастройке параметров процесса из-за их общей разбалансировки еще до того, как какой-либо параметр выйдет за пределы зоны допустимых отклонений. Для оценки уровня безопасности по каждому диагностируемому парамет- ру за заданный временной интервал целесообразно применять текущее сред- нее суммы значений коэффициентов безопасности для каждого измерения. Те- кущий средний коэффициент безопасности SaiK рассчитывается по формуле ,)/1( 1    l i SiSai KiK (5) где i — номер измерения значения диагностируемого параметра, l — заданное ко- личество измерений (временной интервал), SiK — коэффициент безопасности параметра во время i-го измерения, SaiK — рассчитанный текущий средний ко- эффициент безопасности во время i-го измерения [6]. Текущий средний коэффициент функциональной безопасности многопара- метрического инерционного процесса оценивается как произведение текущих средних коэффициентов для каждого параметра по формуле , 1    k j SaijSaiall KK (6) где i — номер измерения значения диагностируемого параметра, j — номер диа- гностируемого параметра, k — количество диагностируемых параметров, SaijK — текущий средний коэффициент безопасности по j-му параметру во время i-го из- мерения, SaiallK — текущий средний коэффициент функциональной безопасно- сти многопараметрического процесса во время i-го измерения по всем диагности- руемым параметрам в целом (6). Предположим, что диагностируемый параметр xi измеряется через равные промежутки времени в диапазоне допустимых отклонений от 0,8·xnom до 1,2·xnom. Тогда для разных весовых функций, приведенных на рис. 2, текущие средние зна- чения коэффициентов безопасности в каждый момент времени показаны на рис. 4. Предположим, что технологический процесс характеризуется тремя параметра- ми, причем для оценки уровня безопасно- сти по первому параметру используется па- раболическая степенная функция соответ- ствия с m = 1/8, по второму параметру — с m = 1, а по третьему параметру — с m = 8. Тогда на момент получения 17-го отсчета для первого параметра текущий средний коэффициент безопасности бу- дет равен 0,84, для второго — 0,62, а для Рис. 4 0,9 0,6 0,3 0,8 0,9 1,1 1,2 1,3 1 0 x/xnom 0,7 ka ka 1/8 ka 1 ka 8 112 ISSN 0572-2691 третьего — 0,11. Коэффициент безопасности для всего процесса в целом по диа- гностируемым параметрам будет равен SaiallK = 0,057, т.е. коэффициент безопас- ности для процесса в целом будет всегда либо равен худшему, либо хуже худшего из коэффициентов безопасности для отдельных параметров. Заключение Коэффициент функциональной безопасности технологического процесса и УО по одному диагностируемому параметру оценивается на стадии эксплуатации как инверсия модуля взвешенного отклонения текущей величины параметра от его номинального значения, где весовая функция — функция соответствия норме. Функциональная безопасность инерционного процесса по одному параметру рас- считывается как средняя текущая сумма коэффициентов безопасности каждого отсчета диагностируемого параметра. Для многопараметрического процесса коэффициент функциональной без- опасности равен произведению коэффициентов функциональной безопасности каждого диагностируемого параметра. Предложенный подход позволяет оценить функциональную безопасность технологического процесса и УО на стадии эксплуатации в каждый данный мо- мент времени или за заданный временной интервал в виде одного числа, причем коэффициент самого высокого уровня безопасности равен единице, при снижении уровня безопасности коэффициент уменьшается, а при отказе коэффициент ста- новится равен нулю. В.О. Багацький, О.В. Багацький СТУПІНЬ ВІДПОВІДНОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ НОРМІ ЯК ПОКАЗНИК ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ БЕЗПЕКИ Виконано аналіз стандарту з функціональної безпеки. Чисельна оцінка рівня повноти безпеки технологічних процесів і керованого обладнання за відмова- ми, які не діагностуються і є випадковими, проводиться відповідно до стандар- ту на стадії їх проектування з використанням імовірнісних методів. Мета робо- ти — розробка методів чисельної оцінки рівня безпеки технологічного процесу і керованого устаткування на стадії експлуатації за відмовами, які діагносту- ються в кожен момент часу. Вважається, що рівень функціональної безпеки те- хнологічного процесу і керованого обладнання найвищий, якщо контрольова- ний параметр дорівнює своєму номінальному значенню, і дорівнює нулю при виході контрольованого параметра за гранично припустимі відхилення, тобто при відмові. У даній роботі запропоновано в зоні гранично припустимих відхи- лень оцінювати (діагностувати) функціональну безпеку технологічного процесу і керованого обладнання за одним параметром як інверсію модуля зваженого відхилення контрольованої величини від її номінального значення. Використо- вується діапазонне вікно з ваговими ступеневими параболічними функціями. Функціональна безпека інерційного процесу за одним параметром розрахову- ється як середня поточна сума коефіцієнтів безпеки кожного відліку параметра, який діагностується. Для багатопараметричного процесу коефіцієнт функціона- льної безпеки дорівнює добутку коефіцієнтів функціональної безпеки кожного параметра, який діагностується. Запропонований підхід дозволяє оцінити функ- ціональну безпеку технологічного процесу і керованого обладнання на стадії експлуатації на даний момент часу або за заданий часовий інтервал у вигляді одного числа, причому коефіцієнт найвищого рівня безпеки дорівнює одиниці, при зниженні рівня безпеки коефіцієнт зменшується, а при відмові дорівнює нулю. Ключові слова: технологічний процес, ступінь відповідності нормі, функціо- нальна безпека, показник функціональної безпеки. Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2019, № 5 113 V.A. Bagatsky, A.V. Bagatsky DEGREE OF CONFORMITY OF TECHNOLOGICAL PROCESS TO NORM AS AN INDICATOR OF FUNCTIONAL SAFETY The analysis of the standard for functional safety was done. The numerical assess- ment of the level of safety completeness of technological processes and equipment under control (EUC)] for non-diagnosed random failures is made in accordance with the standard at the design stage using probabilistic methods. The purpose of the work is the development of numerical evaluation methods at the operational stage of the safety level of the technological process and equipment under control by diagnosed failures at any given time or for a given time interval. It is assumed that the level of functional safety of the process and the equipment under control is the highest when the monitored parameter is equal to its nominal value and is 0 when the monitored parameter leaves the tolerance limits, i.e. on failure. In this work, it is proposed to evaluate (diagnose) the functional safety of the process and the equipment under con- trol in one tolerance zone by one parameter as the inversion of the module of the weighted deviation of the monitored value from its nominal value. A band window with weight power parabolic functions is used. The functional safety of the inertial process for one parameter is calculated as the average current sum of safety factors of each sample of the parameter being diagnosed. For a multiparameter process, the functional safety factor is equal to the product of the functional safety factors of each diagnosed parameter. The proposed approach allows to evaluate the functional safety of the process and the equipment under control at the operation stage at any given time or for a given time interval as a single number, with the coefficient of the high- est level of safety equal to 1, when the level of safety decreases, the coefficient de- creases while the failure the coefficient is equal to zero. Keywords: technological process, degree of conformity to norm, functional safety, index of functional safety. 1. Международный стандарт IEС 61508-2010. Functional safety of electrical/electronic/program- mable electronic safety-related systems. 2. ГОСТ Р МЭК 61508 – 2012. Функциональная безопасность систем электрических, элек- тронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Ч. 1–7. М. : Стан- дартинформ, 2014. 3. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы . М. : Энергоатомиздат, 1985, 439 с. 4. Марпл.мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М. : Мир, 1990. 584 с. 5. Управляющие вычислительные машины в АСУ технологическими процессами. Под ред. Т. Харрисона. М. : Мир, 1978. 2. 533 с. 6. Багацький В.О., Багацький О.В. Патент на винахід №119554, Україна, МПК (2019.01) G05B 23/00. Спосіб визначення ступеню відповідності інерційного багатофакторного процесу нормі. Заявники та патентовласники: ІК НАН України, Багацький В.О., Багацький О.В., за- явка № а 201609824, заявл. 26.09.2016. Опубл. 10.07.2019., бюл.№13. Получено 04.06 2019 Статья представлена к публикации чл.-корр. НАН Украины Боюном В.П.

Степень соответствия технологического процесса норме как показатель функциональной безопасности

Institution

Ähnliche Einträge