proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Авторские права
  Агентство  ПРоАтом. 27 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[13/03/2014]     Совершенствование подготовки судовых механиков – требование времени

И.И.Костылев, почетный работник Морского Флота, проф., д.т.н.; Ю.Н.Мясников, почетный судостроитель, засл. деятель науки РФ, проф., д.т.н.; В.А.Петухов, профессор, д.т.н.

Статистика сурова, когда говорит, что ежегодно погибает примерно 230 судов мирового флота общим тоннажем 1000000 т, унося 1000 человеческих жизней [1]. В середине прошлого века ежегодно бесследно исчезало примерно 300 судов. Возникает закономерный вопрос, в чем причина столь малых успехов в области обеспечения безопасности мореплавания.


Многочисленные исследования этой проблемы выделяют «человеческий фактор», проявляющийся ошибками экипажа при принятии управляющих решений в аномальных ситуациях. Эти ошибки, являются следствием многих причин: низкой профессиональной подготовки личного состава, физической усталости, психологических моментов в деятельности экипажа судов и т.п. Исходя из этого, судоходные компании планируют мероприятия по повышению безопасной эксплуатации своих судов.

Разделяя данную точку зрения, авторы, тем не менее, считают необходимым обратить внимание на технический и физиологический аспекты этой важной проблемы.

Современное судно является сложным сооружением, впитавшим в себя достижения науки и практики ХХ в., выполняющим различные функции во взаимодействии с другими судами и портовыми объектами. Центральным элементом в структуре системы «судно» является судовая энергетическая установка (СЭУ). Процесс использования СЭУ принципиально отличен от процесса использования оборудования, входящего  в ее состав, и сводится к пониманию системных связей между элементами судового пропульсивного комплекса (ПК): корпус – движитель - передача – главный двигатель на ходовых и маневренных режимах. Более того, внешние эксплуатационные факторы изменяют не только собственные характеристики взаимодействия каждого элемента ПК, но и характеристики взаимодействия этих элементов и общие характеристики комплекса.

За последние десятилетия на мировом флоте произошли коренные технические изменения, касающиеся управления безопасной эксплуатацией судов, одним из которых является автоматизация процессов управления и централизация  процедур контроля за правильным функционированием СЭУ и технических средств судна. Положительный эффект такой эволюции несомненен, но проявляются и негативные моменты, усиливающие «человеческий фактор». Во-первых, всякая автоматизация ведет к усложнению объекта, и обеспечение его надежности требует дополнительных серьезных усилий. Во-вторых, и это главное, автоматизация процессов управления  и контроля реализует вожделенную мечту судовладельца – сокращение экипажа и, в первую очередь, машинной команды. Последнее ведет к утрате органолептической составляющей определения текущего технического состояния оборудования СЭУ, и, как правило, усиливает влияние «человеческого фактора». Почему? Попробуем ответить на этот вопрос.

Анализ современных систем автоматизированного управления и централизованного контроля (рис.1) позволяет сформировать функциональную схему взаимодействия процедур управления, контроля и обслуживания в процессе использования СЭУ [2].


Рис. 1 Система централизованного контроля ЭУ


 В основе схемы лежат семь групп процедур (рис.2):

I, III и IV – функции подсистемы контроля и защиты;

II – функции подсистемы регулирования;

V, VI, VII – функции подсистемы диагностирования.


Рис.2. Процедуры управления, контроля и обслуживания в процессе использования СЭУ
Обозначения: 1. Управление на конечных режимах. 2. Приготовление к действию. 3. Ввод. 4. Вывод. 5. Управление в действии. 6. Воспроизведение уставок регуляторов. 7. Сравнение текущих значений теплотехнических параметров с уставками. 8. Формирование информации о правильном функционировании. 9. Регу­лирование. 10. Непрерывное измерение теплотехнических параметров, вычисле­ние ТЭПов. 11. Выявление тенденций изменения теплотехнических параметров и ТЭПов. 12. Прогнозирование изменения теплотехнических характеристик. 13. Принятие решения об управляющем воздействии. 14. Воспроизведение уста­новок ПС. 15. Сравнение текущих значений теплотехнических параметров с ус­тавкам ПС. 16. Формирование сигнала о выходе за уставку П.С. 17. Установление причины срабатывания ПС. 18. Принятие решения по дальнейшему использова­нию ЭУ. 19. Воспроизведение уставок аварийной сигнализации (АС). 20. Сравнение текущих значений теплотехнических параметров с уставками АС. 21. Формирование сигнала о выходе за уставку АС. 22. Срабатывание средств аварийной защиты. 23. Воспроизведение значений теплотехнических парамет­ров, предшествующих срабатыванию A3. 24. Установление причины срабатыва­ния A3. 25. Принятие решения по дальнейшему использованию ЭУ. 26. ППО. 27. Качественная оценка ТС по качественным показателям. 28. Определение на­работки оборудования. 29. Прогнозирование остаточного ресурса по регламенту. 30. Дефектация. 31. Вывод оборудования из действия. 32. Частичная или полная разработка оборудования. 33. Количественная оценка ТС путем измерения меха­нических параметров. 34. Прогнозирование ТС по данным дефектации. 35. Принятие решения по дальнейшему использованию оборудования и ЭУ.

Общим функциональным признаком рассматриваемых процедур является их способность решать задачи идентификации технического состояния СЭУ и обеспечивать ее управление и обслуживание. Их принципиальным различием является то, что процедуры контроля и защиты решаются системой централизованного контроля и автоматизированы, а реализация процедур диагностирования  (рис.2, проц. V, VI, VII) возлагается на оператора или ремонтную бригаду.

Решение малоизученных и сложных задач «вручную» наталкивается на трудности, вытекающие, во-первых, из необходимости эвристической обработки большого объема информации, во-вторых, из необходимости логического анализа сложных взаимосвязанных процессов (рис.2 проц. V, VI). Более того, решение задач диагностирования (процедуры VII) требует вывода оборудования из действия и частичной или полной его разборки. И то и другое – плохо. В первом случае при высоком уровне автоматизации процессов контроля имеется слабое звено – оператор (рис. 1а), который последовательно включен в автоматизированную цепочку контроля: пульт – оператор – СКИ – СДУ – ИМ – объект диагностики (СЭУ).  Во втором, из-за несвоевременной разборки механизма нарушается приработка сопрягаемых деталей, что приводит к снижению ресурсных характеристик оборудования (рис. 3).



Парадоксально, но автоматизация не исключает «человеческий фактор», а, напротив, усиливает его, так как даже хорошо подготовленный оператор/механик (как показывает физиология, и подтверждает эргономика) способен обработать в реальном масштабе времени информационный поток в 5-10 б/с. Как показывает практика, в аномальных ситуациях информационный поток достигает 30-50 б/с. Оператор, вынужденный принимать решения, как правило, ошибается со всеми вытекающими негативными последствиями (океан ошибок не прощает).


Автоматизированные системы контроля на базе компьютерных технологий

Именно поэтому в 1985 г. Международная конференция (США), впервые обсуждавшая роль «человеческого фактора» при авариях и катастрофах на земле, в море, воздухе, сформировала направления развития автоматизированных систем централизованного контроля на базе внедрения компьютерных технологий, обеспечивающих обработку контролируемых  параметров и представление информации оператору о техническом состоянии объекта в словесно-рекомендательной форме (рис. 1в – ПАК ТД). Компьютерные  технологии потребовали высокой степени формализации операций диагностирования (рис. 2, проц. V, VI, VII) и единообразия в методах написания алгоритмов определения технического состояния СЭУ и прогнозирования его изменения. Фирмы-производители энергетического оборудования, понимая конкурентные преимущества диагностически обеспеченных изделий, развернули исследования и разработку алгоритмов их реализации. К настоящему времени сложилась технологическая цепочка диагностического обеспечения СЭУ, включающая:

- содержательные и формализованные алгоритмы, разрабатываемые изготовителем оборудования и проектантом судна;

- программную реализацию алгоритмов диагностирования в комплексной системе управления техническими средствами судна.

В мировой практике сложились такие тандемы, как:

- МAN-STL;

- Вяртсиля-Autronica, Norkontrol

- ОКБМ им. Африкантова – НПО Аврора и т.п.

 На современном автоматизированном судне программно-аппаратный комплекс технического диагностирования (ПАК ТД) (рис. 1в) стал неотъемлемой частью информационно-измерительной системы, создав не только благоприятные условия для работы механика, но и значимо снизив вероятность его ошибки при принятии решений по управляющему воздействию, повысив тем самым безопасность и надежность сложных энергомеханических систем. Однако ПАК ТД потребовал от механика новых знаний, выходящих за рамки традиционного анализа термодинамических процессов, превратив его в оператора сложной технической системы.


Почему не уменьшается число аварий

Во-первых, вопросы разработки алгоритмического обеспечения наименее изучены, а для ЦКБ-проектантов судов и поставщиков оборудования они до сих пор являются проблематичными из-за отсутствия специалистов, владеющих междисциплинарными технологиями. Отсюда их несовершенство.

Во-вторых, алгоритмы, реализуемые  ПАК ТД, построены на анализе теплотехнических параметров (параметров рабочего процесса), характер и область изменения которых подчиняется единичной импульсной функции [2]
                                                                                                                                                    

Дт(tт(t>T)=0,

т.е. при t >Т ресурсная характеристика (рис. 3, параметр S) попадает в доверительный интервал, определяющий дисперсию физической долговечности оборудования, а это значит, что реализовать процедуру  VII (рис.2) на основе измерения теплотехнических параметров не представляется возможным.

Решение задач безразборного определения технического состояния оборудования СЭУ и общесудовых систем (ОСС) потребовало применения приборов, аппаратуры и систем на новых физических принципах, позволяющих реализовать существенно более сложные алгоритмы. Приоритет в становлении этого направления принадлежит ЦНИИ Морского флота, первые результаты работ которого показали, что спектр физических задач диагностики, перекрываемой мобильной диагностической аппаратурой, превзошел ожидаемые результаты. Сегодня это направление активно развивается, чему способствует и то обстоятельство, что создаваемые приборы и аппаратура позволяют решать задачи диагностики технических средств плавающих и находящихся в постройке судов, для которых не предусматривалось проектное диагностическое обеспечение.

К настоящему времени имеется представительный ряд  мобильных приборов зарубежного и отечественного производства, использующих физические методы диагностирования и позволяющих прямо или косвенно определить уровень износа и повреждения энергомеханического оборудования. Еще в 1986 г. почившее в бозе Балтийское морское пароходство выпустило отраслевой стандарт, декларирующий перевод флота на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию на основе активного внедрения методов и средств технической диагностики. На базе ЦНИИ МФ были организованы регулярные курсы подготовки судовых механиков для грамотного использования диагностических средств.

На фоне близкой исчерпаемости земных кладовых в промышленный оборот всё активнее вовлекается Арктический регион, хозяйствующие субъекты которого должны быть обеспечены экологически чистой энергией. Строительство ПАТЭС и размещение их вдоль северного побережья РФ признается оптимальным вариантом энергоснабжения северных территорий. Высокий уровень автоматизации процессов управления, контроля и диагностики потребует специалистов, владеющих междисциплинарными технологиями.

В работе [3] представлена авторская концепция (технология) диагностического обеспечения плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС). На рис. 4 приведена структурная схема диагностического обеспечения ПАТЭС.


Подготовка современных судовых инженер-механиков

В свете изложенного, объяснение продолжающихся аварий и катастроф «человеческим фактором», мягко говоря, некорректно. Там, где автоматизация управления и централизация контроля (диагностики) сложных энергомеханических систем доведена до логического конца - представления информации оператору в словесно-рекомендательной форме, риск «человеческого фактора» минимален. Но это не значит, что планка подготовки инженера-механика должна оставаться на прежнем уровне. Утрата машинной командой органолептической составляющей определения технического состояния оборудования компенсируется в автоматизированных системах формализованными алгоритмами и комплексом мобильных диагностических  приборов и аппаратуры. Другими словами, современные информационные технологии требуют от старшего механика междисциплинарных знаний нового уровня. Продвинутые судовые специалисты получают их путем самообразования или на курсах переподготовки.

Отвечают ли программы и методики подготовки инженеров-механиков  на факультете судовой энергетики ГУМРФ им. адм. С.О.Макарова современному уровню развития морского судна и требованиям Международных морских организаций в области обеспечения надежного и безопасного мореплавания? К сожалению, приходится констатировать, что действующие программы и методики специальных дисциплин перегружены теорией рабочего процесса тепловых машин, а программы эксплуатационной компоненты СЭУ не отвечают современным требованиям междисциплинарной квалификации судовых инженер-механиков. В первую очередь, это относится к танкерному флоту и особенно газовозам, которые являются наиболее сложными плавучими сооружениями, а перевозимый груз несет огромную угрозу окружающей среде и безопасности мореплавания [4].  


Рис. 4 Структурная схема диагностического обеспечения ПАТЭС

Системы автоматического управления, программно-аппаратные комплексы централизованного контроля и технической диагностики давно стали основным элементом пропульсивного комплекса современного судна, а в программах  подготовки специалистов факультета судовой энергетики они скромно представлены только на одной кафедре.

Объединение в ГУМРФ им. адм. С.О.Макарова судомеханического и электромеханического факультетов в один факультет судовой энергетики, решение не только  правильное, но и обязывающее провести принципиальную корректировку программ и методик обучения будущих морских инженеров, адекватно современному судостроению и требованиям международных морских организаций.

Достаточно оснований считать радикальным решением проблемы совершенствования подготовки судовых механиков образование в составе факультета судовой энергетики системообразующей (выпускающей) кафедры «Автоматика и измерения в пропульсивном комплексе морского судна».

Заключение

1. За последние десятилетия на мировом флоте произошли коренные изменения, касающиеся управления безопасной эксплуатацией судов. Среди основных направлений совершенствования системы технической эксплуатации необходимо выделить внедрение информационных технологий, переход на техническое обслуживание и ремонт судового оборудования по фактическому техническому состоянию. Появление на судах компьютерной техники поставило задачи изменения организационных форм технической эксплуатации, когда к членам экипажа предъявляются требования, выходящие за рамки минимальных требований, принятых конвенцией. Это, в свою очередь, требует от судового механика и технических специалистов судоходных компаний осознанной необходимости в повышении своей квалификации, а от профессорско-преподавательского состава морских учебных заведений постоянного совершенствования учебных планов и программ специальных дисциплин.

2. Радикальным решением проблемы совершенствования подготовки судовых механиков  может стать образование в составе факультета судовой энергетики ГУМиРФ им. адм. С.О.Макарова выпускающей кафедры «Автоматика и измерения в пропульсивном комплексе морского судна».


Библиография

1. Ж. «Морской бизнес Северо-Запада», №3(32), 2013 г.
2. Ю.Н.Мясников, А.А.Иванченко, А.М.Никитин.  «Информационные технологии в пропульсивном комплексе морского судна». Монография. СПб.: ГУМ и РФ им. адм. С.О.Макарова, 2013 г.
3. Ю.Н.Мясников, В.Г.Хорошев «Концепция диагностического обеспечения ПАТЭС» Ж. «Атомная стратегия XXI» № 87, 2014 г., сайт www.proatom.ru 10.02.2014
4. Костылев И.И., Петухов В.А. «Судовые системы». Учебник. СПб.: ГМА им. адм. С.О.Макарова, 2011 г.
5. Костылев И.И., Петухов В.А., «Котельные установки с органическим теплоносителем». Монография. СПб.: ГУМиРФ им. адм. С.О.Макарова, 2013 г.
6. Ж. «Турбины и дизели», №4, 2013 г.
7. Control Engineеring, № 4(46), 2013 г.

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Безопасность и чрезвычайные ситуации
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Безопасность и чрезвычайные ситуации:
О предупреждении аварий на сложном объекте

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.71
Ответов: 7


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 0 Комментарии
Спасибо за проявленный интерес





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 1.21 секунды
Рейтинг@Mail.ru