автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Разработка рекомендаций по совершенствованию обслуживания систем пожарной сигнализации

6

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

МВД РОССИИ

Измаилов Руслан Абдул-Хамитович

РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ.

Специальность: 05.13.10 "Управление в социальных и экономических

системах"

На правах рукописи

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Бабуров В.П.

подпись соискателя

МОСКВА 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение......................................................................................4

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ...........................................................................9

1.1. Анализ организации эксплуатации СПС..................................9

1.2.3начение технического обслуживания для обеспечения

надежности СПС.....................................................................12

1.3. Анализ методов организации ТО распределенных объектов.........17

1.4. Анализ существующих методов построения математических моделей технического обслуживания ...........................................27

1.5. Аналитическое исследование организации ТО СПС с применением теории массового обслуживания ................................................38

1.6. Основные направления по повышению уровня ТО СПС на основе результатов математического моделирования.................................58

1.7. Задачи исследования...........................................................61

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СПС.........................................64

2.1. Разработка математических моделей ТО СПС в регионе методами теории массового обслуживания ................................................64

2.2. Исследование потока требований поступающих в организацию

ТО СПС...............................................................................90

2.3. Исследование времени обслуживания организацией поступающих требований...........................................................................97

3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ТО СПС В РЕГИОНЕ...................................................................................102

3.1. Состояние по внедрению и организации эксплуатации систем пожарной сигнализации в области.............................................102

Стр.

3.2. Анализ качества организации обслуживания систем ПС в регионе с применение математической модели.............................109

3.3. Расчет рекомендуемых параметров обслуживания СПС организациями по ТО на основе критериев эффективности..............117

3.4. Расчет рекомендуемых показателей организации обслуживания СПС при различной периодичности плановых ТО.........................135

3.5. Разработка рекомендаций по организации обслуживания СПС .. ..146

Выводы......................................................................................157

Литература..................................................................................161

Приложение 1 . Пакет проверки гипотезы пуассоновости потока входящих

требований (для программы "MathCad").............................................167

Приложение 2 . Пакет проверки экспоненциальности закона распределения

времени занятости бригад (для программы "MathCad")..........................178

Приложение 3 . Таблица организаций занимающихся обслуживанием СПС в

Воронежской области.....................................................................192

Приложение 4 . Разработанный пакет модели ТО с неограниченным числом

входящих заявок (для программы "MathCad")......................................195

Приложение 5 . Акты внедрения.......................................................257

ВВЕДЕНИЕ.

Противопожарная защита объектов имеет важное значение и является радикальным средством безопасности находящихся в них людей и материальных ценностей. Важнейшую роль в повышении эффективности противопожарной защиты играют системы пожарной автоматики (СПА). Особое место среди различных СПА занимают системы пожарной сигнализации (СПС), так как именно они получают наибольшее распространение на различных объектах в регионах. При этом эффективность принятой защиты будет определяться степенью технологической и параметрической надежности используемых СПС. К сожалению на практике, при эксплуатации этих систем на объектах, данным параметрам не уделяют достаточного внимания.

Вопросам технической эксплуатации систем пожарной сигнализации посвящено множество работ. Существует ряд фундаментальных трудов по изучению надежности различных установок ПС, их деталей, работе системы в различных эксплуатационных условиях. Разработано немало предложений по периодичности и системе планово-предупредительных работ, организации технического обслуживания (ТО) и обеспечения оптимальной ремонтопригодности пожарной сигнализации. Но с каждым годом рост и совершенствование СПС ставит новые вопросы и задачи включающие в себя оптимизацию ее эксплуатации и совершенствование организации ТО.

Все это говорит о том, что вопросам технического обслуживания необходимо уделять постоянное внимание даже при наличии полностью автоматизированных систем с элементами контроля и самодиагностики. При эксплуатации таких систем приходится периодически выполнять различные снаряжательные операции, профилактические осмотры и ремонты, проверять работоспособность технических устройств, устранять отказы и т.д.

При этом необходимо четко различать процессы технического обслуживания и процессы массового обслуживания. Процессом технического об-

служивания принято считать выполнение системы мероприятий по подготовке установки ПС к применению. Сюда относятся предложения при создании и проектировании СПС, улучшения ее ремонтопригодности. Основным показателем при этом является общая надежность систем, определяемая по безотказности их срабатывания, интенсивности отказов в процессе эксплуатации и интенсивности восстановления отдельных элементов, блоков.

При рассмотрении задачи теории массового обслуживания речь уже идет о результатах применения СПС, при так называемой «случайной» потребности в них. Поэтому теория массового обслуживания является, в сущности, теорией удовлетворения случайных потребностей, возникающих при необходимости проведения очередного планово-профилактического мероприятия, восстановительных работ после срабатываний ПС или ремонта после очередного отказа.

Актуальность исследования. Для систем пожарной сигнализации, где на основе научных исследований строго определены периодичности технического обслуживания, четкое соблюдение этих интервалов является одной из основных задач для организации ТО. Ранее проведенные попытки увеличить периодичность ТО не дали ожидаемых результатов, при этом возрастала интенсивность аварийных вызовов и надежность обслуживаемых систем значительно понижалась. На современном этапе развития появились новые системы, обладающие более надежными элементами, а так же оснащенные специальными блоками автоматического контроля состояния своих узлов. Это диктует рассмотрения нового подхода к политике профилактических работ и организации самого обслуживания.

Основным элементом, влияющим на соблюдение периодичности обслуживания СПС, служит дополнительный поток аварийных вызовов генерируемый от обслуживаемых установок в случае отказа. Этот поток является приоритетным по сравнению с обычным плановым ТО, так как указывает на то, что установка явно находится в неработоспособном состоянии и потому

требует немедленного обслуживания. В случае выезда на ее ремонт очередное требование на ТО, стоящее в плане-графике, будет обслужено уже с некоторой задержкой, что при регламентном методе обслуживания недопустимо. Таким образом, возникает задача сбалансировать систему ТО так, чтобы при некотором числе аварийных вызовов поступающих в систему соблюдался период обслуживания плановых работ. Кроме того, общий подход в выборе периодичности профилактического обслуживания для различных СПС не всегда является рациональным и оптимальным, как для обслуживаемого объекта, так и для самой организации обслуживания, особенно при неправильной организации ТО.

Постоянный рост внедряемых систем пожарной сигнализации все острее ставит вопрос систематического и научно обоснованного технического обслуживания, т.к. при плохо организованном ТО имеющиеся на объектах системы ПС могут оказаться бесполезными.

Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по совершенствованию эксплуатации СПС в регионах на основе математической модели организации их технического обслуживания.

Задачи исследования. Исходя из выше изложенной цели, перед диссертационной работой ставились следующие задачи:

- анализ существующих методов организации технического и профилактического обслуживания;

- исследование количественных показателей надежности различных типов СПС в регионе;

- исследование организации обслуживания СПС в регионе;

- разработка математической модели ТО СПС в регионе и рекомендаций по ее модернизации;

- установление оптимальных соотношений параметров обслуживания (численности обслуживающих аппаратов, дисциплина обслуживания и т.д.) для обеспечения научно-обоснованной эксплуатации СПС в регионе;

- разработка рекомендаций по совершенствованию эксплуатации

СПС.

Научная новизна работы:

предложена математическая модель технического обслуживания СПС в регионах на основе теории массового обслуживания ТМО), позволяющая оценить организацию обслуживания с точки зрения «критериев эффективности» при различных дисциплинах обслуживания;

предложены различные варианты модификации дисциплины обслуживания и для каждой рассчитаны оптимальные параметры работы системы ТО на основе «критериев эффективности»;

разработаны рекомендации по совершенствованию организации обслуживания СПС в регионах;

Практическая значимость. Полученные результаты диссертационной работы позволяют уменьшить субъективный характер принимаемых решений при организации обслуживания СПС в регионах, более полно анализировать состояние и работу обслуживающей системы. Разработанные рекомендации позволяют в зависимости от внешних условий определить наиболее оптимальные варианты обслуживания.

Результаты работы применены на заводе Медицинской техники и товаров народного потребления - филиал ГКНПЦ им. М.В. Хруничева в городе Москве; в учебном процессе кафедры пожарной автоматики МИПБ МВД РФ (имеются подтверждающие акты внедрения).

Апробация материалов диссертации проведена на Научно-практической конференции «Пожарная безопасность - 97» (Москва, 1997 г.); Седьмой международной конференции «Системы безопасности» - СБ98 (Москва, 1998г.); Научно-практической конференции «Противопожарная защита жилого комплекса города Москвы» (Москва, 1998г.).

Публикации по работе. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и приложений. Общий объем диссертации составляет 258 страниц, в том числе 21 рисунок, 32 таблицы, список литературы из 70 наименований и 5 приложений.

На защиту выносится:

- математическая модель технического обслуживания СПС в регионе;

- обоснование целесообразности применения различных модификаций системы ТО;

- результаты проведенных расчетов по оптимизации системы обслуживания;

- разработанные рекомендации по усовершенствованию обслуживания СПС в регионах.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ организации эксплуатации СПА .

Высокая степень энерговооруженности современных промышленных предприятий, наряду с концентрацией крупных запасов сырья и промышленной продукции, является одной из главных причин, что возникающие пожары приводят к крупным ущербам. При таких условиях борьба с пожарами значительно затрудняется, а в некоторых случаях становится невозможна с помощью обычных передвижных средств. Тем более на таких предприятиях и учреждениях, в особенности при наличии большего количества людей, остро стоит вопрос быстрого обнаружения и оповещения о возникшем пожаре. Поэтому все больше распространяются системы пожарной автоматики (СПА). Они обнаруживают, оповещают и тушат пожар без непосредственного участия человека [1].

Подавляющее большинство современных промышленных предприятий, а также места хранения больших материальных ценностей и объекты с большим пребыванием людей были оборудованы системами обнаружения и тушения пожаров в различных областях за сравнительно небольшой промежуток времени. Например по данным в Воронежской области, число монтируемых установок в год там превышает 400 шт. начиная с 1973г. И уже в 1995г. всего по области насчитывалось порядка 19481 систем пожарной автоматики из которых:

— установок автоматического пожаротушения 826 шт.;

— установок пожарной сигнализации 7406 шт.;

— установок охранно-пожарной сигнализации 11249 шт.;

Как видно из приведенных выше данных значительный рост установок пожарной автоматики обусловлен в первую очередь широким применением

систем пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Такая тенденция внедрения СПА просматривается также по данным работ [2, 3] рис. 1.1. и сохранена практически на сегодняшний день.

наибольшее развитие и появляющихся в России особенно на современном этапе ее развития.

Наибольшее количество систем пожарной и охранно-пожарной сигнализации внедрено на объектах с высокой концентрацией материальных ценностей (базах, складах, объектах торговли) [2], культурно-зрелещных учреждений и объектах коммунально-бытового обслуживания.

Анализ статистических данных свидетельствует о том, что темпы внедрения установок пожаротушения (УПТ), как и других видов установок пожарной автоматики (УПА), также повышается. Число монтируемых УПТ возрастает из года в год. Основное число этих установок эксплуатируется промышленными предприятиями. Это объясняется тем, что установки пожаротушения, как одно из средств системы пожарной защиты, предусматриваются в тех случаях, когда пожары в начальной стадии могут получить интенсивное

развитие [3], что в итоге может привести к взрывам, обрушению строительных конструкций, выходу из строя технологического оборудования и вызвать нарушение нормального режима работы ответственных систем защищаемого объекта, причинить большой материальный ущерб, а также из-за выделения токсичных веществ затруднить ликвидацию пожара обычными передвижными средствами [4, 5].

Наряду с внедрением новых систем пожарной автоматики, с каждым годом все острее становится вопрос по обеспечению надежности и эффективности их функционирования. Ведь внедрение СПА базируется на той концепции, что затраты на пожарную автоматику окупятся в течении некоторого времени за счет сокращения ущерба от возможных пожаров. Однако, как показывает анализ статистических данных, в ряде случаев в моменты возникновения пожаров системы оказываются неработоспособными или могут отказать при тушении пожара. Поэтому чтобы получить экономический и технологический эффект от средств, вложенных в СПА, необходимо обеспечить их надежную работу [1]. К тому же, в настоящее время, кроме систем имеющих серьезные неполадки в результате неправильной эксплуатации, на различных объектах имеется большое количество установок, выработавших свой ресурс и требующих капитального ремонта.

Анализы пожаров с тяжелыми последствиями показывают, что в большинстве случаев они происходят на объектах, где смонтированные установки обнаружения и тушения пожаров должным образом не эксплуатируются и находятся в неработоспособном состоянии [6].

Успешное решение выше перечисленных проблем в значительной мере определяется совершенством системы технического обслуживания и ее уровнем^]. Кроме того, для практики большое значение имеет изыскание путей снижения затрат на эксплуатацию и обслуживание систем пожарной автоматики.

В связи с этим вопросы четкой организации эксплуатации СПА являются одними из определяющих на сегодняшний день.

Само понятие эксплуатации включает в себя: хранение, транспортировку, подготовку и использование установок по назначению, их техническое обслуживание и ремонт. СПА используются по назначению потребителями, но подготовку к использованию и техническое обслуживание осуществляют как потребители, так и специализированные подразделения. Однако необходимо отметить, что потребители, в большинстве случаев, не могут обеспечить техническое обслуживание СПА на уровне, как это делают специализированные организации, которые имеют значительный опыт и более квалифицированных специалистов по эксплуатации этих систем. Поэтому основная нагрузка по обслуживанию СПА ложиться именно на эти специализированные подразделения.

Как и у всех организаций занимающихся обслуживанием, у подразделений обслуживающих пожарную автоматику существуют схожие задачи по обеспечению качественной и эффективной работы своей системы обслуживания.

В связи с этим было решено исследовать организацию системы обслуживания СПА соответствующими подразделениями и разработать реко�