автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оценка результатов деятельности оператора-технолога нефтегазопромысла по данным архива Scada-системы

На правах рукописи

БОЯРКИН МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРА-ТЕХНОЛОГА НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛА ПО ДАННЫМ АРХИВА БСАПА-СИСТЕМЫ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05 13 01 - системный анализ, управление и обработка информации (нефтегазовая отрасль)

00305Э4ЭЭ

Тюмень 2007

003059499

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» на академической кафедре технической кибернетики (ТюмНЦ СО РАН)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Шапцев Валерий Алексеевич

Официальные оппоненты доктор физ -мат наук, профессор

Борзых Владимир Эрнестович

кандидат технических наук Хартьян Денис Юрьевич

Ведущая организация ООО "Гипротюменьнефтегаз",

г Тюмень

Защита состоится 31 мая 2007 г в 1530 часов на заседании диссертационного совета Д 212 273 08 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу 625039, г Тюмень, ул Мелышкайте, 72, конференц-зал, каб 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного нефтегазового университета по адресу 625039, г Тюмень, ул Мельникайте, 72

Автореферат разослан 30 апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Т Г Пономарева

Общая характеристика работы Актуальность темы. По данным Госгортехнадзора количество аварий на промышленных предприятиях остается стабильно высоким При этом отмечается, что наибольшее количество аварий происходит на объектах добычи нефти, химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности

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 447 млн руб Следует учесть, что приведены лишь официальные данные В действительности количество аварий, в том числе связанных с серьезными последствиями, скрыто по субъективным причинам

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 надежной 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 оператора

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, А Г Чачко, С А Чачко, А Н Анохина, В А Острейковского, Г Е Панова, Ц Оцука, С Есимура Обзор работ этих авторов, а также работ, связанных с исследованием архивов 8САЕ)А-систем (далее БСАОА-архивов), показал, что при оценке операторов

не используются возможности современных БСАОА-систем

з

В то же время одной из важнейших функций ЗСАБА-систем является архивирование и возможность фиксации в БСАВА-архиве практически всех действий оператора, реализуемых посредством консоли При оценке деятельности операторов традиционно используется две группы критериев субъективные и объективные, которые в совокупности определяют профессиональную пригодность (рис 1)

Рис 1 Классификация критериев профессионализации

Использование фактографических данных ЗСАОА-архивов позволяет объективизировать Оценку Результатов Деятельности (ОРД) оператора-технолога нефтегазопромысла (рис 1)

В связи с этим актуальна задача разработки методики ОРД оператора, объективность которой (оценки) обеспечена использованием ретроспективных данных, содержащихся в ЗСАОА-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 БСАБА-архивов для оценки результатов деятельности оператора нефтегазопромысла и разработать методику трансформации БСАЛЭА-архивов для выделения данных о деятельности оператора

3 Разработать методику оценки результатов деятельности оператора нефте-газопромысла по данным БСАОА-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 ЗСАБА-архивов, в результате чего обосновано использование информации архивов для объективизации оценки результатов деятельности оператора

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

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

Практическая ценность работы состоит в том, что программная реализация разработанных методик может быть использована на объектах нефтегазового комплекса (НТК) как компонент 8САРА для получения и визуального представления объективизированной (за счет использования ретроспективы БСАОА-архияов) ОРД оператора 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 БСАБА-архива для получения информации о работе оператора, которая обеспечивает возможность использовать эти данные для оценки результатов деятельности оператора

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

3 Создан прототип модуля БСЛОА-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» международной конференции «Модернизация образования в условиях глобализации» (Тюмень, 2005г ), конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2005 г), международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании» (Тюмень, 2006г) Различные аспекты работы обсуждались на заседаниях городского научного семинара «Интеллектуальные информационные системы» (ТюмГУ, Тюмень, 2003-2006 гг )

По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ 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

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, сформулированы цели и задачи работы, указаны методы исследования, приведены выносимые на защиту научные положения, структура исследований

В первом разделе проведен анализ особенностей современных АСУ ТП, функций оператора в структуре АСУ, существующих методов оценки деятельности операторов Определен перечень задач, требующих решения

В последнее время все более актуальным становится повышение эффективности организационного управления Ключевой задачей и первым шагом на пути создания систем управления персоналом являются реализация обратной связи, измерение уровня соответствия деятельности работников требованиям к их должности, к рабочим местам или иначе оценка (Г А Рей-

маров, Р К Грицук) Вместе с тем прием на работу и оценка деятельности

6

операторов, как правило, сводится к наличию документа об образовании, субъективного мнения руководителя, периодической аттестации и подготовки на тренажерах Соответствующие показатели относятся к косвенным характеристикам работы персонала и не отражают реальную оценку результатов работы оператора

Модель оценки результатов деятельности оператора по данным SCADA-архива состоит из пяти основных этапов (рис 2)

1 Анализ SCADA-архива на предмет адекватности его использования для задачи ОРД оператора Следует отметить, что архив содержит различного рода нечеткости и не дает представление о требуемых данных в явной форме Для этой задачи использовались методы статистического ана-

анализа

2 Выделение из SCADA-архива количественных данных о деятельности оператора Для

решения этой задачи в рамках исследовательской работы создана методика трансформации архива

3 Преобразование количественных показателей деятельности оператора в качественные Для этой задачи использовались методы нечетких множеств

4 Формирование из полученных данных качественной ОРД оператора средствами нечеткой логики

5 Визуальное отображение оценки для представления ее операторам и руководителям

Данные этапы отражают весь процесс проведенного исследования Во втором разделе проводится анализ представления данных в SCADA-архиве Рассмотрены возможности формирования архивов современными средствами проектирования SCADA-систем на примере пакета

RSView32 и Trace Mode 6 04, фрагменты реальных архивов некоторых пред-

7

Рис 2 Модель оценки

результатов деятельности оператора

приятии нефтегазового комплекса В результате делается вывод об адекватности использования SCADA-архивов для ОРД оператора, подтвержденный теоретическими и практическими результатами Описывается разработанная методика трансформации SCADA-архивов с целью выделения данных по оценке результатов деятельности оператора

В диссертации проанализированы структуры и наполнение архивов SCADA-систем нескольких предприятий Были определены общие для всех архивов информационные поля, отображающие данные о технологическом процессе на предприятии дата и время поступления события, тип события, источник события, описание события Исследование ретроспективы функционирования АСУ ТП проведено на фрагменте архива, созданного SCADA-системой в процессе функционирования объекта управления (реальный архив Alarm History) В нем - 290 678 записей, полученных в период с 03 02 2003 по 25 04 2004 Каждая запись имеет 6 полей (табл 1 )

Таблица 1

__ Фрагмент архива Alarm History__

I Тип | Качество | Дата/время | Источник | Состояние | Сообщение ~j

Дискретное HBO 7 Агрегат

Состояния Норма 13 02 03/4 23 L5_Di01_3 состояние остановлен

Дискретное НВО 2 Агрегат

Состояния Норма 13 02 03/9 50 L5_Di04_2 состояние остановлен

Факты вмешательства оператора в процесс управления определялись по записям поля «Тип» Если Тип = «Взаимодействие», то вмешательство оператора в процесс управления осуществлено с его рабочего места Ненормальные режимы работы объекта идентифицированы аварийными состояниями дискретных датчиков или предупредительными и аварийными уровнями аналоговых датчиков (Состояние = «Дискретное состояние» или «Выход за предел»), а также содержанием поля «Сообщение»

Была разработана методика и программа получения данных из БСАОА-архива для оценки результатов деятельности оператора АСУ по трем пара-

метрам время квитирования - адекватность действий - А, время реализации действий оператором, направленных на устранение аварии - Т Методика извлечения данных для показателя время квитирования содержит 6 основных этапов (рис 3) Методика реализована программно Адекватность действий и общее время ликвидации аварии

Режим работы оператора-технолога определяется требованием немедленного реагирования на информацию, поступившую на пульт управления При этом действия, выполняемые оператором при возникновении нештатных или аварийных ситуаций, регламентируются инструкциями, которые содержат типовой набор ситуаций и решений Фрагмент такой инструкции «План ликвидации возможных аварий» (ПЛВА) одного из предприятий НГК ХМАО приведен в табл 2

Таблица 2

Фрагмент плана ликвидации возможных аварий

Вид аварии и ее место Мероприятия по спасению людей и ликвидации аварии Ответственный

Полная остановка УПН 11 Квитировать сигналы консоли Оператор

1 2 Сообщить в центральную инженерно-технологическую службу (№ тел ), руководству цеха, технологу Оператор

1 3 Согласовать с операторами УПСВ"Б",УПСВ"С", УПСВ"2а" свои действия, закрыть задвижки № 4, 2, ,122 Оператор, технолог

1 4 Остановить печи ПТБ-10, отключить электродегидраторы Оператор

1 5 Остановить технологические насосы 300\ 120 Оператор

1 6 Закрыть задвижку № 259 Оператор

1 7 Стравить давление в аппаратах Оператор

Наличие такой инструкции дает возможность извлечь данные из

ЭСАОЛ-архива, позволяющие определить А и 7" во время ликвидации аварии

Последовательность действий приведена на рис 4

9

Рис 3 Последовательность действий для извлечения данных о

Рис 4 Последовательность действий для извлечения данных о А и Т

Методика апробирована на архиве БСАОЛ-системы предприятия НГК и реализована программно

В третьем разделе приведена разработанная методика ОРД оператора по трем параметрам ¡ь А, Т

Для оценки качества работы операторов существуют две группы показателей объективные и субъективные (рис 1) Для каждого вида деятельности эти показатели специфичны Исходя из показателей качества системы человек-машина, зависящих от результатов деятельности операторов, выделены три показателя эффективности деятельности операторов

1 Время реакции оператора на АПНС (4),

2 Адекватность действий оператора при ликвидации аварий - полнота и последовательность действий согласно регламенту (А),

3 Время реализации действий оператором, направленных на устранение аварии (Т)

Эти показатели относятся к результатам деятельности операторов (рис 1)

ОРД оператора по данным электронного архива базируется на величинах, связанных с совокупностью значений всех показателей О, (время квитирования), Ол (адекватность), От (время при решении задачи ликвидации аварии), - за определенный период времени При этом учитываются

1 специфика деятельности оператора-технолога принято, что все показатели 4 А, Т, - имеют одинаковый «вес»

2 разные размерности показателей требуют приведения их значений к

безразмерному и нормированному виду

10

3 разнообразие шкал измерения показателей

Проблема разных шкал решена использованием теории нечетких множеств и лингвистических переменных

Нечеткое лингвистическое моделирование основано на наборе лингвистических правил и оперирует понятием лингвистической переменной (ЛП) ОРД оператора во время АПНС представлена лингвистической переменной Ее значениями являются не числа, а лингвистические термы неудовлетворительная {Неуд ), удовлетворительная (Уд ), хорошая (Хор ) ОРД является функцией оценок частных показателей

М=Р(0„0А,0т) Ниже приведены методики оценок по трем показателям Методика получения персональных оценок деятельности Показатель - «время квитирования» (О,) Задано вид функций принадлежности термов, порог П значений ФП для принятии решения о значении ЛП, область значений ЛП (аргументов ФП) I Формируется таблица соответствия между значением оцениваемого параметра и его лингвистическим термом (табл 3)

Таблица 3

Соотношение значений параметра и лингвистических термов_

Терм —► Неуд Уд Хор

Границы сек —> ь >г2 п< >к<Г2 и<г,

Пороги задаются коллегиально методом экспертного анализа

где I & [1,т],_/ = 1,2, т - число экспертов, Эи - значение_/-го порога, задаваемое г-м экспертом, а,у - весовой коэффициент, отображающий степень доверия 1-му эксперту

II Определяется процент квитирований, соответствующих каждому терму

Таблица 4

Пример распределения квитирований по термам_

Оценка Неуд Уд Хор

% квитирований 5 6 89

III Получение значений функций принадлежности

Правило вывода (конкретизация значения) ЛП О, формализовано методом нечеткой логики Базовое терм-множество (область значений) О, составляют термы Неудовлетворительно, Удовлетворительно, Хорошо Область рассуждений X = [0, 100][%] Функции принадлежности p(x) для каждого лингво-терма заданы трапециидально

Ь-х

а<х<Ь

Ь-а 1, bSx<c

1- —, cfixsrf d-с

О, в остальных случаях

На рис 5 приведено графическое отображение значений ЛП 0( (совокупность ц(х) для каждого терма представлена на одном графике) м

^ Неудовлетворительно Удовлетвори!

08 06 04 02

ительно Хорошо

р?5

■—v7 к

/I

VI

' \ • | 85

\-L

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 х %

Рис 5 Графическое отображение лингвистической переменной О, Механизм принятия решения демонстрирует следующий пример Для х = 85% nt(x) - 0 - степень принадлежности терму «Неудовлетворительно», ц2(х) - 0,25 - степень принадлежности терму «Удовлетворительно», ц¡(х) = 0,75 - степень принадлежности терму «Хорошо» Решение выглядит так «Хор » (0,75), «Уд » (0,25), «Неуд» (0) IV Определение значения Ot по совокупности правил

Правило 1 Определяется терм, степень принадлежности к которому максимальна fJ,(x) = max (i) В нашем случае - это терм «Хорошо»

Правило 2 Задается условие если для некоторого i их ц, (х) < К, где К -заданный экспертами порог степени принадлежности, то ЛП Ot равна терму, степень принадлежности которого максимальна из оставшихся двух О, <= мах(j ¡) //, (х), Иняче О, равна терму, степень принадлежности которого fj/x) г К и максимальна

Оцецка оператора по параметру «общее время» реализуется аналогичным способом. Разница заключается в том, что лингвистическая оценка формируется (пункт 1) для каждой отдельно взятой аварии (предаварии) по проценту превышения нормативного времени ее ликвидации

Рри опенке адекватности действий оператора определяется процент неадекватных действий оператора, затем методом экспертных оценок формируется таблица соответствия между количественным значением параметра и его лингвистическим термом Границы определяются аналогично лингвистической оценке tk - О, Формирование интегральной оценки

В результате по каждому показателю получена оценка в виде одного лингвотерма Неуд , Уд или Хор При равной значимости (веса) показателей деятельности построена алгебра лингвистических величин задается операция сложения нижеследующей таблицей

Таблица 5

Слагаемые Неуд. Уд. Хор.

Неуд. Неуд Неуд Неуд

Уд. Неуд Уд Уд

Хор. Неуд Уд Хор

В этом случае Неуд+Уд+Хор = Неуд, Хор+Хор+Уд = Уд и тд Эта оценка может быть получена как за определенный интервал времени, так и за время ликвидации одной аварии На рис 6 представлена блок-схема процесса формирования ОРД оператора

ПЕРЕХОД К ПИНГВОТЕРМАМ ДЛЯ КАЖДОГО ПОКАЗАТЕЛЯ

ПОЛУЧЕНИЕ ОРД В

ВИДЕ ; ЛИНГВИСТИЧЕСКОЙ ПЕРЕМЕННОЙ

Рис б Блок-схема получения ОРД оператора-технолога

Оценка является действительной, если по вине оператора не произошло ни одной аварии, повлекшей за собой человеческие жертвы, длительный останов технологического процесса и выход из строя дорогостоящего оборудования Методики получения частных и интегральной оценок реализованы программно

В четвертом разделе представлена структура программной реализации оценки деятельности оператора (рис 7) Входной информацией являются архив ЭСАПА-системы, полнотекстовая база «План ликвидации возможных аварий» - ПЛВА (табл 2) Далее уточняются интервал времени, за который необходимо оценить работу оператора, дата и время первой рабочей смены оператора, порядок расположения полей ЗСАОА-архива и ПЛВА, график работы оператора

Необходимо, чтобы Архив обязательно содержал поля дата и время, сообщение, источник (тег), тип события При этом описание аварии в поле «Сообщение» должно совпадать с описанием этой же аварии в ПЛВА Формулировки поля «Сообщение» должны соответствовать записям поля «Мероприятия по спасению людей и ликвидации аварии» Обязательно наличие в ПЛВА информации о времени, за которое необходимо выполнить каждое из оговариваемых в нем действий

Рис 7 Структура системы обработки ииформации при оценке результатов деятельности оператора АСУ ТП НГК Результатом работы программного комплекса являются следующие данные

1 Таблица оценок результатов деятельности группы операторов за выбранный интервал времени (неделя, текущий месяц, квартал),

2 Таблицы оценок результатов деятельности группы операторов по отдельным показателям (А, Т, /*) за выбранный интервал времени,

3 Визуальное представление ОРД каждого оператора

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1 Разработана модель оценки результатов деятельности оператора

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

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

Результаты исследований рекомендованы для использования на предприятиях НГК с повышенным уровнем аварийности Основные положения диссертации опубликованы в работах:

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

2 Бояркин М А Предварительное исследование данных архивов автоматического мониторинга объектов нефтегазового комплекса / М А Бояркин, В А Шапцев // Вестник кибернетики / Сб н трудов - Тюмень ИПОС СО РАН, 2005 -Вып 4 - С 60-73

3 Бояркин М А Опыт работы с имитационной моделью «оператор-консоль» // Модернизация образования в условиях глобализации Круглый стол «Компьютерная поддержка профессиональной деятельности» Тюмень, 14-15 сентября 2005г - Тюмень ТюмГУ, 2005 - С 17-19

4 Бояркин М А Моделирование деятельности операторов АСУ технологического процесса нефтегазового комплекса / МА Бояркин, В А Шапцев II Горные ведомости - Тюмень ОАО СибНАЦ, 2006 - Вып 24 - С 58-65

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

6 Бояркин М А, Методика оценки деятельности операторов АСУ ТП нефтегазопромыслов по данным БСАОА-архивов / М А Бояркин, В А Шапцев // «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании» Сб материалов II Международной научно-практической конференции -Тюмень ТюмГНГУ,2006 - С 16-18

7 Бояркин М А Исследование деятельности оператора-технолога нефте-газопромысла по данным архива БСАОА-системы / М А Бояркин, В А Шапцев // Известия высших учебных заведений Нефть и газ - Тюмень ТюмГНГУ, 2007 - Вып 3, - С 96-103

Подписано к печатную CÍГознак

Заказ № Уч - изд л /, Г

Формат 60x84 '/16 Уел печ л /,С

Отпечатано на RISO GR 3770 Тираж -/('í экз

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» 625000, Тюмень, ул Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет» 625039, Тюмень ул Киевская 52

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.

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.

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.

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.