Областью применения решения «TRIM-Оценка риска» является долгосрочное (год и более) риск-ориентированное планирование:

  • технического обслуживания и ремонта (ТОиР),
  • технического перевооружения и реконструкции (ТПиР).

В основу решения положена идея о списках активов, ранжированных по убыванию риска отказа. При этом риск отказа определяется как произведение вероятности отказа на его последствия.

Каждый элемент списка представляет собой результат разукрупнения находящихся в эксплуатации активов — это может быть производственный объект, группа оборудования в составе объекта, единица оборудования, функциональный узел, являющийся наименьшим элементом списка.

Ценность такого ранжирования состоит в том, что оно позволяет выделить зоны высокого, среднего и низкого риска и установить приоритеты (провести приоритизацию).

В отношении верхней части списка (с высоким и средним риском) далее применяются активные предупредительные меры, а в отношении нижней части списка такие меры сводятся к минимуму.

Этими активными мерами могут быть:

  1. Перераспределение ресурсов в пользу выполнения ТОиР и ТПиР приоритетной части активов, с отменой работ на активах с низким риском.
  2. Анализ коренных причин и пересмотр программ ТОиР и ТПиР приоритетной части активов с корректировкой вида, объема и периодичности воздействий на активы.
  3. Планирование ТОиР и ТПиР активов с низким риском в объеме, необходимом для минимизации их стоимости жизненного цикла.

В первом случае происходит концентрация ресурсов на приоритетных активах, достигается локальный минимум риска отказов при заданных ресурсных ограничениях, не распыляются ресурсы.

Во втором случае имеет место известный подход Risk-Based Maintenance (RBM), который нацелен на достижение глобального минимума вероятности отказа и совокупного риска. При этом пересмотр программ ТОиР и ТПиР может осуществляться по методике RCM (Reliability-Centered Maintenance).

В третьем случае речь идет о достижении минимума суммарных издержек (последствия отказов + затраты на их предупреждение) и определении оптимального бюджета и объема работ.

Решение «TRIM-Оценка риска» (TRIM-Risk assessment) служит основой системы сбора и обработки данных, предназначенной для оценки рисков отказа, технического состояния и степени износа активов на разных уровнях иерархии портфеля физических активов организации.

Оценка технических рисков отказа осуществляется на уровнях:

  • функциональный узел,
  • единица оборудования.

Система позволяет оценивать техническое состояние и степень износа активов на этих же уровнях, а также на более высоких уровнях иерархии активов:

  • группа оборудования,
  • производственный объект,
  • группа объектов,
  • владелец объектов.

Основными элементами такой системы являются:

  • программно-методическая модель риска;
  • программное обеспечение TRIM;
  • иерархический реестр активов;
  • база данных.

Администраторы системы ведут реестр активов, поддерживают актуальность программно-методической модели, актуализируют в базе данных информацию по граничным значениям и составу параметров технического состояния.

Эксперты по видам оборудования и надёжности вносят в базу данных и актуализируют информацию о последствиях отказов на уровне функционального узла и единицы оборудования.

Полевой персонал, находящийся у оборудования, использует мобильные устройства с веб-интерфейсом для сбора информации о фактическом техническом состоянии активов, либо эта информация поступает автоматически из АСУ ТП или диагностических систем.

Информация о состоянии используется моделью риска для расчета вероятности отказа, а в совокупности с данными о последствиях отказа – для расчета технического риска отказа, который определяется как произведение вероятности отказа на его последствия.

Программное обеспечение TRIM взаимодействует с данными таким образом, что изменение данных о техническом состоянии или последствиях отказа на нижнем уровне будет вести к автоматическому (или по команде пользователя) перерасчету вероятностей отказа, износа и технических рисков вверх по уровням иерархии активов.

Архитектура

С точки зрения архитектуры решение включает в себя следующие элементы:

  • сервер данных,
  • сервер приложений,
  • интернет-сервер,
  • клиентская часть.

Основу решения «TRIM-Оценка риска» составляют прикладные модули TRIM:

  • «TRIM-Каталог»,
  • «TRIM-Техобслуживание»,
  • «TRIM-Оценка состояния»,
  • «TRIM-Администратор»,
  • «TRIM-WWW».

Модуль «TRIM-Администратор» обеспечивает управление ролями пользователей.

Модуль «TRIM-Каталог» служит для создания и ведения реестра эксплуатируемого оборудования, его классификации в соответствии с отраслевыми справочниками.

Модуль «TRIM-Техобслуживание» обеспечивает привязку контролируемых параметров состояния к функциональным узлам, управление граничными значениями параметров, управление моделями расчета: привязка, активация, деактивация, переключение моделей расчета в зависимости от наступления условий или событий.

Модели расчета риска формируются в модуле «TRIM-Оценка состояния», функциональность которого позволяет реализовать различные варианты моделей расчета.

Сам расчет вынесен на сервер приложений, что позволило реализовать оперативный перерасчет показателей в случае изменения исходных данных.

Модули «TRIM-Администратор» и «TRIM-Оценка состояния» имеют клиентскую часть. Однако, большинство пользователей получат доступ к функциям системы через web-интерфейс, который обеспечивается модулем «TRIM-WWW». Он позволяет персоналу цехов (операторам, обходчикам), используя мобильный терминал, смартфон или планшет, и посредством браузера вводить и корректировать значения контролируемых параметров, входящих в модель расчета.

Руководители через web-интерфейс осуществляют согласование параметров, получают результаты расчета рисков и пользуются визуальными инструментами аналитики (dashboard).

Примером модели технического риска, реализованной в решении «TRIM-Оценка риска», является модель, применяемая в электроэнергетике.

Методической основой этой модели являются следующие нормативно-методические документы:

  1. Методика оценки технического состояния основного технологического оборудования и линий электропередачи электрических станций и электрических сетей (утверждена приказом Минэнерго РФ от 26.07.2017 г. № 676),
  2. Методические указания по расчету вероятности отказа функционального узла и единицы основного технологического оборудования и оценки последствий такого отказа (утверждены приказом Минэнерго РФ от 19.02.2019 г. № 123),
  3. Методика проведения оценки готовности субъектов электроэнергетики к работе в отопительный сезон (утверждена приказом Минэнерго РФ от 27.12.2017 г. № 1233).

Перечисленные нормативно-правовые акты установили многоуровневую систему показателей состояния и рисков отказа. Программно-методическая модель, реализованная решением «TRIM-Оценка риска», позволяет субъектам электроэнергетики (СЭ):

  • анализировать динамику показателей в реальном масштабе времени,
  • прогнозировать влияние планируемых мероприятий на величину показателей,
  • корректировать планы, направленные на улучшение показателей,
  • оценивать влияние выполненных мероприятий на показатели.

Расчет индексов технического состояния

Средствами «TRIM-Оценка рисков» реализован математический аппарат по расчету индексов технического состояния (ИТС)  — это формулы, а также логические операторы, которые применяются в зависимости от установленных методикой условий.

Для реализации этой функциональности в базу данных системы загружается весь тот обширный справочный материал, который содержится в методике Минэнерго РФ:

  • отраслевой классификатор оборудования и функциональных узлов,
  • параметры их технического состояния и группы параметров (ГП),
  • граничные значения этих параметров и шкалы их пересчета в баллы,
  • весовые коэффициенты параметров и функциональных узлов, отражающие значимость каждой ГП и каждого функционального узла.

Каждая ГП характеризует техническое состояние данного функционального узла определенным образом, и состоит из нескольких измеряемых физических параметров. В системе «TRIM-Оценка рисков» происходит автоматический перевод значений параметров в безразмерные баллы от «0» (наихудшая оценка) до «4» (наилучшая оценка) путем оценки их отклонений от предельно-допустимых значений и применения соответствующих логических операторов, установленных методикой. В итоге группе параметров присваивается балл, наименьший из полученных балльных оценок параметров, входящих в данную группу.

На основе полученных таким образом балльных оценок параметров рассчитывается ИТС каждого функционального узла (ИТСу). В свою очередь, полученные ИТСу используются для расчета ИТС единицы основного технологического оборудования (ИТСео), а полученные ИТСео — для расчета ИТС группы оборудования (ИТСго), например, группа паровых турбин. И так далее вверх по иерархии рассчитываются ИТС объекта — ИТСо (электростанция в целом, подстанция), ИТС группы объектов, принадлежащих одному или нескольким СЭ  (их обособленным подразделениям) – т.е. фактически ИТС субъекта (ИТСсэ). Таким образом, каждый ИТС вышележащего уровня рассчитывается на основе значений ИТС нижележащего уровня, умноженных на весовые коэффициенты.

Результатом расчета является массив ИТС в виде безразмерных величин от 0 до 100, удобных для сравнения. Значение каждого ИТС характеризует техническое состояние того объекта, для которого этот ИТС рассчитан: ИТС≤25 — критическое состояние, 25< ИТС≤50 — неудовлетворительное, 50< ИТС≤70 — удовлетворительное, 70< ИТС≤85 — хорошее, 85< ИТС≤100 — очень хорошее.

Совокупность рассчитанных таким образом ИТС обладает ценным свойством масштабируемости, которое означает, что ИТС принимает одинаковое значение при одинаковом уровне технического состояния на всех уровнях разукрупнения. Это позволяет создать единую шкалу технического состояния объектов на уровне СЭ и на уровне всей отрасли, и привести к ней техническое состояние разнородных объектов, которое характеризуется параметрами разной физической природы и измеряется принципиально разными средствами неразрушающего контроля.

Такая шкала дает возможность на уровне СЭ провести ранжирование всех объектов по величине ИТС и определить приоритеты при планировании ресурсного обеспечения ремонтов, технического перевооружения и реконструкции.

В свою очередь, на уровне Минэнерго РФ производится ранжирование СЭ по величине износа оборудования, который определяется из выражения:

Износ = (1 — ИТСсэ).

Динамика ИТСсэ используется Минэнерго РФ для оценки эффективности ремонтных и инвестиционных программ СЭ и снижения физического износа оборудования.

Расчет вероятностей, последствий и риска отказов оборудования

Средствами «TRIM-Оценка рисков» реализован соответствующий математический аппарат — это выражения, которые активируются и применяются в зависимости от установленных условий.

Функция вероятности отказа функционального узла (функция ненадежности) рассчитывается как функция от прогнозируемых значений ИТСу. При этом для прогноза ИТСу используется линейная экстраполяция уменьшения ИТСу со временем, как предписано методическими указаниями Минэнерго РФ. Это даёт линейную возрастающую функцию вероятности отказа узла.

Вероятность отказа единицы оборудования (ЕО) приравнена к максимальной из вероятностей отказа её функциональных узлов.

Реализована возможность корректировки прогноза изменения ИТСу до и после технического воздействия на объект/ЕО/функциональный узел, на основании оценки фактического значения ИТСу, а также корректировки тангенса угла наклона экстраполирующей линии. Применение этих корректировок приводит к более сложной форме функции ненадежности, более приближенной к ее фактическим значениям.

Последствия отказа учитываются при расчетах в виде суммы составляющих:

  • стоимость замены ЕО,
  • затраты на пуск ЕО после восстановления,
  • затраты на возмещение экологического убытка,
  • затраты на компенсацию нанесенного вреда здоровью и жизни людей,
  • иные составляющие, отражающие различные виды убытков, учитываемые при определенных условиях.

Прогноз технического риска отказа ЕО в системе рассчитывается как произведение вероятности отказа ЕО на его последствия.

Расчет индексов готовности к отопительному сезону

Соответствующая методика Минэнерго РФ задает единые и четкие критерии оценки готовности к отопительному сезону для всех энергокомпаний и позволяет выявлять несоответствия по количественным показателям. Она устанавливает индекс готовности субъекта к отопительному сезону (ИГОС) и определяет порядок его расчета в виде безразмерной величины от 0 до 1.

При этом уровням готовности «Готов», «Готов с условиями» и «Не готов» соответствуют значения ИГОС=1, 0,95< ИГОС< 1, ИГОС< 0,95. По сути ИГОС интегрирует в себе взвешенные оценки множества видов деятельности энергокомпаний по подготовке к отопительному сезону.

Внедрение ИГОС позволило Минэнерго РФ перейти к рейтинговой системе оценки готовности объектов/субъектов электроэнергетики и к непрерывному мониторингу готовности с контролем ее динамики в автоматическом режиме.

В соответствии с указанной методикой, средствами «TRIM-Оценка рисков» сформированы предписанные методикой показатели готовности (ПГ), определены необходимые для их расчета поля данных, к ним привязаны соответствующие расчетные формулы и логические операторы, отличающиеся от показателя к показателю. Создана шкала для перевода в баллы результатов расчета показателей, загружены соответствующие граничные значения показателей и весовые коэффициенты, отражающие значимость выполнения того или иного показателя.

Показатели сгруппированы в условия готовности, а те в свою очередь — в группы условий. В ходе внедрения системы предполагается настройка применяемого набора показателей, условий готовности и групп условий готовности в зависимости от вида деятельности СЭ — производство электроэнергии, энергоснабжение потребителей, передача электрической энергии, оперативно-диспетчерское управление.

Реализован математический аппарат по расчету:

  • индексов выполнения условий готовности объекта,
  • индексов выполнения групп условий готовности объекта,
  • индексов готовности объектов,
  • индекса готовности субъекта.

Иерархичностью и логикой расчета ИГОС похож на ИТС: индексы вышележащего уровня рассчитывается на основе значений индекса нижележащего уровня, и только на нижнем уровне расчет идет на основе взвешенных значений ПГ.

При этом в группе условий «Техническое состояние» в качестве ПГ используется ИТС и вероятность отказа единицы оборудования.