Нужен не подвиг, а «Советчик» оператора

Ю.Н.Мясников, д.т.н., заслуженный деятель науки РФ, профессор

История развития отечественного атомного подводного флота полна взлётов и трагических событий. Вклад первопроходцев стратегического атомного флота СССР в совершенствование подводных ракетоносцев огромен. Тем не менее, на ПЛА III поколения аварии и катастрофы были не так уж и редки, а их анализ показывает удивительную повторяемость причин недостаточной надежности оборудования и систем.

Нельзя сказать, что конструкторские и технологические промахи не учитывались при новом проектировании, строительстве и модернизации ПЛА. Многие годы, начиная с 1960-х годов, шла целенаправленная работа по обеспечению увеличения ресурса основного оборудования ПЛА (программы «Ресурс I», «Ресурс II», «Ресурс III»). Не прекращалась работа по централизации управления и контроля атомной энергетической установки. Существенно увеличилось количество контролируемых параметров, представляемых на пульт оператора. Если на I поколении ПЛА было (в относительных величинах) 1.0 измеряемых параметров, то на II – их уже 1.7, на III – 2.8, а на IV (по проекту) – 4.0.

Однако увеличение ресурсных и информационных характеристик главной энергетической установки (ГЭУ) принципиально не повысило показатели надежности и безопасности ПЛА.

Полученный опыт убеждает в том, что никакие конструктивные и технологические мероприятия не способны исключить аварийные ситуации, так как в процессе проектирования, создания и отработки технических средств невозможно учесть все внутренние и внешние разрушающие факторы, действующие в процессе эксплуатации на элементы оборудования корабля. Задача состоит в том, чтобы предвидеть отрицательное действие этих факторов и путем своевременного технического обслуживания восстанавливать работоспособное состояние оборудования или энергетической установки в целом.

Обслуживание по фактическому состоянию

Мировая тенденция ориентирована сегодня на обслуживание машин по фактическому техническому состоянию. Но переход от регламентного обслуживания по календарному времени или по наработке, используемый до настоящего времени в ВМФ, к обслуживанию по фактическому техническому состоянию требует изменения стратегии формирования системы централизованного контроля (СЦК) ГЭУ на основе современных информационных технологий, использующих возможности средств технического диагностирования, создаваемых, в первую очередь, на основе измерения физических полей, сопутствующих работе оборудования ГЭУ. Для бюро-проектантов и разработчиков комплексных систем управления техническими средствами корабля (КСУ ТС) эта задача пока остается неосвоенной.

Дело в том, что для сложных энергомеханических систем, в том числе для ЭУ ПЛА, системы централизованного контроля разрабатываются и строятся до сих пор на идеях 60-х годов прошлого века. В этих системах при высоком уровне централизации и автоматизации процессов контроля оператор включен последовательно в автоматизированную цепочку контроля (рис. 1): пульт – оператор – система командной информации – система дистанционного управления – исполнительный механизм – объект контроля. Поэтому при анализе аварий (и не только в ВМФ), как правило, основную долю причин списывают на ошибки оператора. Справедливо ли это?

Американцы в 1970-х годах ввели термин «человеческий фактор», который характеризует физиологические возможности человека. Возможности тренированного оператора оцениваются его способностью обработать информационный поток в 5–10 бит/сек. В аварийных ситуациях информационный поток достигает 30–50 бит/сек. В этих условиях оператор, вынужденный принимать управляющие решения, не успевает анализировать складывающуюся аномальную ситуацию, совершает ошибки, ускоряющие аварийный процесс, и винить оператора в данной ситуации нельзя.

Интеллектуальная поддержка оператора

Для совершенствования СЦК необходимы новые информационные технологии, обеспечивающие интеллектуальную поддержку оператора в реальном масштабе времени, а также позволяющие прогнозировать изменения технического состояния оборудования на долговременную перспективу.

Начиная с 1990 г. на всех энергоблоках (в том числе на ПЛА) в США, Франции, ФРГ, Японии начали устанавливать подобные средства. В результате: если ранее на АЭС США происходило в год на каждом реакторе 27–30 потенциально опасных событий, то сегодня 0,05–0,1 остановов на реактор в год. При этом резко снизилась психологическая нагрузка на оператора и вероятность принятия им ошибочных решений со всеми вытекающими последствиями.

«Советчик» оператора автоматически решает задачи идентификации вида технического состояния ЭУ, выявления причины нарушения ее работоспособности, формирования рекомендаций по управлению ЭУ, что существенно уменьшает риск принятия оператором ошибочных решений.

Для определения технического состояния оборудования ЭУ в текущий момент, в том числе прогнозирования его остаточного ресурса, необходимо расширение метрологической базы на основе измерения физических полей, сопутствующих работе оборудования.

Мировой рынок реализует эту идею в форме универсальной переносной аппаратуры и приборов, позволяющих с глубиной до узла или отдельной детали без разборки и демонтажа оборудования производить оценку его технического состояния. Эта концепция диагностического обеспечения технических средств кораблей была разработана Минсудпромом и ВМФ в рамках госпрограмм «Диагноз-1» и «Диагноз-2» (середина 1980-х гг.) и принята к внедрению ЦКБ – проектантами кораблей. Однако в 1990-е годы финансирование работ было приостановлено.

В условиях резкого сокращения масштабов ВМФ и уменьшения финансирования его содержания, эксплуатация каждой боевой единицы требует значительного повышения эффективности использования оборудования на основе регулярного мониторинга его технического состояния.





Диагностическое обеспечение кораблей будущего

Диагностическое обеспечение кораблей будущего должно быть автоматизированным и создаваться на базе средств диагностирования, непосредственно включенных в контур управления техническими средствами корабля. Диагностическая система должна состоять из 2-х подсистем. Первая подсистема решает задачи оперативного диагностирования ЭУ на информационной основе системы централизованного контроля, параллельно отбирая информацию с датчиков теплотехнического контроля. В этом случае требуется разработка алгоритмов поиска (ППНР) причин нарушения работоспособности ЭУ, реализуемых в специальном программно-аппаратном комплексе технического диагностирования (ПАК ТД) и являющихся составным элементом комплексной системы управления техническими средствами корабля. Решение задачи ППНР в функционирующей ЭУ заканчивается представлением оператору на видеоконтрольном устройстве ПАК ТД словесного транспаранта, содержащего информацию о причине нарушения работоспособности ЭУ и рекомендацию по управляющему воздействию на ЭУ для локализации неисправности. Вторая подсистема физически развязана с первой подсистемой. Их объединяет только информационная компонента, и базируется она на комплексе универсальных переносных средств технического диагностирования. Задачей этой подсистемы является идентификация текущего технического состояния оборудования ЭУ и прогнозирование его остаточного ресурса. Эффективность применения переносной диагностической аппаратуры резко повышается в случае объединения ее в самостоятельный информационно-измерительный комплекс, в составе которого находится ПЭВМ для отработки полученной информации и накопления банка данных по техническому состоянию конкретного оборудования.

В зависимости от типа, назначения корабля, степени его автоматизации и наличия вычислительных средств, информационно-измерительный комплекс может быть организован либо непосредственно на корабле, либо за его пределами в виде передвижного диагностического комплекса.

В мировой практике предпочтение, как правило, отдается последнему варианту. При создании таких комплексов необходимо разработать их алгоритмическое и программное обеспечение, структуру и приборный состав, программы диагностирования и прогнозирования остаточного ресурса типового оборудования. В организационном плане должно быть урегулировано взаимодействие диагностических служб с существующей системой технического обслуживания кораблей.

Экономика боеготовности

Внедрение диагностической программы на ВМФ позволит обеспечить проектный уровень безотказной работы технического оборудования в течение всего срока службы, создать безопасные условия мореплавания при одновременно высокой боеготовности флота. Немаловажным фактором в условиях стесненного финансирования является также и экономический эффект. По данным из мировой практики, в том числе и НАТО, техническое обслуживание флота по фактическому состоянию более чем на 40% снижает стоимость и трудоемкость восстановительных работ, на 15% повышает коэффициент оперативного напряжения и на 5% сокращает расход топлива, что в современных условиях хронического недофинансирования содержания оставшихся боевых единиц является весьма своевременным подспорьем.

Как в любом живом организме, информационно-диагностический комплекс на корабле создаст надежную обратную связь о состоянии «здоровья» его технических систем, гарантируя всей команде возможность четкого выполнения задания без человеческих жертв и вынужденных подвигов, компенсирующих недостаток информации, сохранит стране ее «человеческий капитал», так не по-хозяйски растрачиваемый нашей человекозатратной экономикой.

Журнал «Атомная стратегия» № 29, март 2007 г.

назад

Материалы из архива

12.2008 Лучшей заменой АЭС в Литве будет газ

Константин Симонов, генеральный директор Фонда национальной энергетической безопасности: - Атомные станции очень сложно и дорого строить. Есть опасения, что заявленные "советские" темпы - по два реактора в год - соблюдаться не будут, тем более в условиях кризиса. У нас в этой сфере достаточно много проблем - и в машиностроении, и у всех остальных участников производственной цепи. Надо понять, кто будет строить реакторы, кто будет строить станции, и надо помнить, что мощностей для строительства реакторов очень мало,..

11.2007 «Западные ценности» в обмен на энергоресурсы

Э.П.Щербинина, специалист по мировой экономике, Санкт-Петербург, shcherbinina@bigmir.net Анализ событий, происходящих в течение последних нескольких лет в мире и, особенно на Ближнем и Среднем Востоке, однозначно указывает на намечающиеся крупные сдвиги в соотношении политических сил на мировой арене. Мир постепенно движется к многополярности, причем весьма заметную роль в нем начинают играть представители незападных цивилизаций...

2.2008 Повышение КПД преобразования тепловой и ядерной энергии в электрическую

В.Т.Ворогушин, Г.Б.Тельнова, К.А.Солнцев, Институт физико-химических проблем керамических материалов РАНУвеличение потребности в электроэнергии при неэффективном сжигании топлива приводит к истощению полезных ископаемых и к экологическим проблемам. Поэтому необходимо развивать возобновляемую энергетику и повышать КПД тепловых и атомных электростанций. С начала запусков первых искусственных спутников земли появилась необходимость в создании источников тока, удовлетворяющих требованиям космической энергетики.