Управление потенциально опасными технологиями

Компания"ПластиЭнтерпрайз"
Федеральныйцентрдвойныхтехнолоий"Союз"

О.Г.Тюрин,В.С.Кальниций,
Е.Ф.Жеров

УПРАВЛЕНИЕ
ПОТЕНЦИАЛЬНООПАСНЫМИ
ТЕХНОЛОГИЯМИ

Начноепособие

Инфра-Инженерия
Мосва
2011

Справочниеолоанефтеазоразведи:нефтеазопромысловаяеолоияиидроеолоия
УДК62-5:66.0
ББК32.965-35
Т98

ТюринО.Г.,КальницийВ.С.,ЖеровЕ.Ф.
Т98
Управлениепотенциальноопаснымитехнолоиями.-Мосва:
Инфра-Инженерия,2011.-288с.

ISBN978-5-9729-0038-1

Вмонорафииприводитсясистемныйобъетно-ориентированныйанализ
проблемыправленияпотенциальноопаснымитехнолоичесимипроцессами
(ПОТП).Наосновееемоделированиясозданаметодолоиярешенияпроблемы
птемразработиметодовисредствинтеллетализацииалавнооиэффетивнооинстрментариядляоранизацииисснооправленияПОТП.
Напримеретехнолоичесихпроцессов(ТП)переработивысооэнеретичесихматериалов(ВЭМ)визделияпоазано,анапратиеможноосществитьинтеллетализациюправленияопаснымТП.Сэтойцельюпредставленысодержаниеимеханизмреализациипроцессасозданияначно-технолоичесихосновобеспеченияправляемостиТПивцеломвсейинтеллетальной
базыввидесовопностиобъетно-ориентированныхматематичесихитехнолоичесихмоделей,алоритмовиспециализированныхприборовистройств
дляправленияпереработойВЭМаврежимахнормальноофнционирования,таивнештатныхситациях,спомощьюсовременныхпрораммнотехничесихомплесов(ПТК).
Приведенырезльтатыисследованийстатииидинамиипроцессов,ситационныемоделиобеспеченияихбезопасностииачестваизделий.Разработанные
приладныеалоритмыпредставленыввидеонретныхстртрныхсхем,позволяющихвреальноммасштабевремениосществлятьспомощьюПТКнетольо
релированиеотдельныхпараметров,нотажеоптимизациютехнолоичесихрежимовимнооцелевоеправлениеТПпереработи,обеспечивающеееобезопасность,заданноеачествоизделийимасимальнюпроизводительность.
Главныйацентвниесделаннаеепратичесоеприложениеаначное
изданиеипособие-птеводительпосложнымлабиринтампостроенияинтеллетальнооправленияпотенциальноопаснымитехнолоиями,сцельюпоазать,
чтоианеобходимосделатьреально,чтобыдействительноовладетьнастоящим
иссствомэффетивнооправлениясложнымтехнолоичесимобъетом.
Монорафияпредставляетинтересдляспециалистов,аспирантовистдентов,занимающихсявопросамиправления,моделирования,алоритмизациии
автоматизацииПОТП;можетбытьиспользованатажевачествечебноопособияпосоответствющимнаправлениям.

©ТюринО.Г.,КальницийВ.С.,ЖеровЕ.Ф.,авторы,2011
©Издательство«Инфра-Инженерия»,2011

ISBN978-5-9729-0038-1

Справочниеолоанефтеазоразведи:нефтеазопромысловаяеолоияиидроеолоия
СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................. 6
ЧастьI.ПРИНЦИПЫРЕШЕНИЯПРОБЛЕМЫУПРАВЛЕНИЯ
ПОТЕНЦИАЛЬНООПАСНЫМИТЕХНОЛОГИЯМИ ................... 14
Глава1.МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕОСНОВЫУПРАВЛЕНИЯ
ПОТЕНЦИАЛЬНООПАСНЫМИТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ ............................................................. 14
Сщностьиатальностьрешенияпроблемыправления
потенциальноопаснымипроцессами ......................................... 14
Системныйанализимоделированиепроблемы ........................ 20
Стртрнаямодельинтеллетализацииправления ........... 26
Методолоичесиевопросыматематичесоомоделирования
иидентифиациитехнолоичесихобъетовправления ........ 36
Особенностиалоритмизациипотенциально
опасныхпроцессов .....................................................................48
Выводыполаве ........................................................................51
ЧастьII.ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯБАЗАДЛЯОБЪЕКТИВИЗАЦИИ
УПРАВЛЕНИЯПОТЕНЦИАЛЬНООПАСНЫМИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИПРОЦЕССАМИПЕРЕРАБОТКИ
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВИИЗДЕЛИЙ ........ 54
Глава2.ОСОБЕННОСТИФИЗИКО-ХИМИИ,
ТЕХНОЛОГИЙИУПРАВЛЕНИЯПРИПРОИЗВОДСТВЕ
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВИИЗДЕЛИЙ ........ 54
Физио-химичесиеитехнолоичесиеаспеты ....................... 54
Физичесиеиматематичесиемоделибезопасности
процессаформованияиачестваизделийизВЭМ .................. 66
Выводыполаве ........................................................................83
Глава3.НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕОСНОВЫОБЕСПЕЧЕНИЯУПРАВЛЯЕМОСТИТППЕРЕРАБОТКИВЭМ ............. 84
Информативныетехнолоичесиепараметры
иритериибезопасностииачества .......................................... 88
Взаимосвязьритериевбезопасности,ачества
иправляющихвоздействий ......................................................98

3

Справочниеолоанефтеазоразведи:нефтеазопромысловаяеолоияиидроеолоия
ВопросыоптимизациисчётомособенностейТПпереработи ...... 101
Концептальнаямодельинтеллетальнооправления
процессомпереработи .............................................................. 107
Выводыполаве ........................................................................113
ГЛАВА4.СИТУАЦИОННЫЕМОДЕЛИИАЛГОРИТМЫ
ДЛЯОБЕСПЕЧЕНИЯБЕЗОПАСНОСТИИКАЧЕСТВА
ПРИФУНКЦИОНИРОВАНИИТПВНЕШТАТНЫХСИТУАЦИЯХ ... 114
Эспериментальныеисследованияпроцесса
формованияизделий..................................................................114
Модельидентифиациизонбезопасностииачества ............... 128
Ситационныемоделииалоритмыпронозирования,
распознаванияистранениянештатныхситаций
побезопасностииачествприформованииизделий .............. 133
Выводыполаве ........................................................................144
ГЛАВА5.ДИНАМИЧЕСКИЕМАТЕМАТИЧЕСКИЕМОДЕЛИ
ИАЛГОРИТМЫДЛЯУПРАВЛЕНИЯТППЕРЕРАБОТКИ
ВРЕЖИМАХШТАТНОГОФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ................. 145
Математичесаямодельитехнолоичесийалоритм
дляправленияформющимпрессом ........................................145
Математичесаямодельиалоритмдляправления
сшильно-пластифицирющимаппаратом ..................................153
Новыйметод,математичесаямодельиалоритмсинхронизации
производительностейтехнолоичесихаппаратов ....................... 156
Cтртрныесхемыалоритмовдляреализации
АСУТПпереработи .....................................................................177
Выводыполаве ........................................................................185
ЧАСТЬIII.ПРОМЫШЛЕННАЯРЕАЛИЗАЦИЯИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГОУПРАВЛЕНИЯТППЕРЕРАБОТКИВЭМ ........................ 187
ГЛАВА6.СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННЫЕПРИБОРЫИУСТРОЙСТВА
ДЛЯКОНТРОЛЯИУПРАВЛЕНИЯТППЕРЕРАБОТКИ ............ 187
Комплесспециализированныхизмерителейтемператры .......187
Измерителидавлениямассывразличныхзонахаппаратов ..... 190
Измерительсоростивыходаизделий(производительности) ... 192
Измерительсоростивращениявала......................................... 195
Измерителировня .....................................................................198

4

Справочниеолоанефтеазоразведи:нефтеазопромысловаяеолоияиидроеолоия
Автоматичесиестройстваопределенияонцентрации
ипроизводительностивпроцессеприотовления
оллосилино-воднойвзвеси(КВВ) ...........................................202
Элетронныйдететориэвааторметаллаизсыпчих
транспортныхпотоов(металлоотсеатель) ...............................211
Выводыполаве ........................................................................219
ГЛАВА7.ОСНОВНЫЕПРИНЦИПЫИПРОГРАММНОТЕХНИЧЕСКАЯРЕАЛИЗАЦИЯИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО
УПРАВЛЕНИЯТЕХНОЛОГИЯМИПЕРЕРАБОТКИ
ВЭМВИЗДЕЛИЯ........................................................... 222
Основныепринципыоранизацииправления
ТПпереработи ...........................................................................222
Кратаяхаратеристиаистртрасистемыправления .......... 226
АрхитетраисоставАСУТП.........................................................233
Техничесиесредстванижнеоровня ...................................... 235
Техничесиесредстваверхнеоровня .....................................237
Стртрапрораммноообеспечения ....................................... 239
Выводыполаве ........................................................................246
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................... 248
СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ ....................... 252
ПриложениеА.Бло-схемаобобщённоо
технолоичесооалоритма"Качество" ....................... 260
ПриложениеБ.Бло-схемаобобщённоо
технолоичесооалоритма"Безопасностьпроцесса" .... 267
Бло-схемаобобщённооалоритмаправления
процессомпереработи .............................................................. 275
Бло-схемаалоритма"Псблоавработ" ............................277
Бло-схемаалоритма"Штатноезавершениеработыблоа" ... 279

5

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Целью книги является знакомство читателя со сложным, многогранным, постоянно развивающимся и потому чрезвычайно интересным 
для познания феноменом, каким является процесс управления в любых 
сферах деятельности и конкретно – в технике и технологиях. Он до сих 
пор не поддается детерминированной формализации, несмотря на тысячелетний опыт, накопленный человечеством  и отраженный во многих 
оригинальных и полезных книгах, монографиях, статьях и учебниках.  
В этой связи, авторы ни в коем случае не претендуют на истину 
в последней инстанции, однако надеются, что их многолетний жизненный, производственный и научный опыт может внести новый, дополнительный штрих в богатую палитру уже имеющихся знаний в 
данной области и тем самым быть полезным специалистам, работающим в области управления технологическими производствами в реальном секторе экономики нашей страны. 
Существует много трактовок термина «управление» как философской категории и энциклопедического понятия. Имеют место как 
объективные, так и порой субъективные интерпретации. Вместе с тем, 
не умаляя заслуг известных ученых, остановимся на современных 
формулировках Института проблем управления им. В. А Трапезникова РАН (ИПУ РАН). На наш взгляд, они наиболее полно отражают 
многогранную содержательную сущность указанного понятия применительно к конкретным задачам организации эффективного функционирования технических и технологических процессов:  
− управление как наука  – система упорядоченных знаний 
в виде концепций, теорий, принципов, способов и форм воздействия на объект. 
− управление как искусство – способность эффективно 
применять данные науки управления в конкретной ситуации для 
принятия нетривиальных решений при дефиците информации и 
времени. 
− управление как процесс (алгоритм)  – совокупность и 
последовательность действий, обеспечивающих достижение поставленных целей путем преобразования ресурсов на «входе» в 
продукцию «на выходе». 
− управление как функция системы управления – целенаправленное воздействие на объект (личность, коллектив, тех

нологический процесс, предприятие, государство) для достижения оптимальных результатов при наименьших затратах ресурсов и времени.  
В этой связи следует отметить, что большинство специалистов в 
данной области сходится во мнении, что управление – это древнейшее искусство и новейшая наука. С другой стороны, управление является частью больших политических, экономических, технологических, 
социальных и этических систем и основывается на собственных концепциях, принципах и методах, т. е. имеет серьезный научнометодический фундамент. 
Теория управления имеет свой, только ей присущий предмет 
исследований – она изучает закономерности организации управленческого процесса и возникающие во время него отношения между явлениями, людьми и внешним миром, определяет методологические приемы, соответствующие  специфике объекта исследований, разрабатывает систему и методы активного воздействия на объект управления и 
определяет  способность предвидения и прогнозирования изучаемых 
процессов.  
Поскольку управление является не только наукой, но и искусством, то в принятии управленческих решений особенно велика и ответственна роль интуиции, тем более что эти решения обычно принимаются при остром дефиците времени и, как правило, не могут быть изменены. Таким образом, эффективное управление любым объектом 
возможно лишь при знании научных основ управления и умении 
творчески применять эти знания. 
Во всех сферах человеческой деятельности наука и искусство не 
исключают,  а дополняют друг друга. В управлении, когда любое решение отличается от альтернативных вариантов, умение найти разумный компромисс с минимальными потерями является проявлением 
искусства управления (или управляющего). Методология и принципы 
науки управления опираются на достижения теории автоматического 
регулирования, теории информации, кибернетики и др. 
В широком смысле термин «искусство» применим к любой сфере человеческой деятельности, когда какая-либо работа выполняется 
умело, мастерски, искусно. Поэтому одновременно с теоретическими 
знаниями важной составляющей искусства управления является умение и практические навыки управляющего как субъекта системы 

управления объектом, в основе которых лежат опыт, логика, интуиция, мастерство. 
 Итак, для эффективного управления необходимо знать его теоретические основы, иметь практический опыт и уметь творчески использовать теорию и практику,  т. е. владеть искусством управления. 
Все изложенное актуально и в полной мере относится к организации процесса управления технологическими объектами, имеющего 
свои особенности и сложности, обусловленные спецификой применяемых технологий и оборудования, необходимостью их интенсификации и одновременно оптимизации в режиме реального времени, т. е. 
обеспечения безопасности производства и качества выпускаемой продукции при максимальной производительности технологической линии. Важной особенностью при этом является наличие субъективного 
человеческого фактора в выборе методов управления и принятии 
управленческих решений. Все еще существенную роль при реализации данных функций играет человек: исследователь, разработчик технологии и системы управления; оператор-технолог, ведущий технологический процесс (ТП). 
Именно это обстоятельство побудило авторов показать, что 
управление ТП, особенно потенциально опасными, является органичным сочетанием науки и искусства (теории и практики) и тем 
самым обратить внимание всех участников обеспечения эффективности жизненного цикла созданных процессов на необходимость разработки инновационных подходов к их управлению. 
С этой целью авторами была разработана структурная модель 
«искусства управления» ТП, в первую очередь потенциально опасными 
(ПОТП), 
представляющая 
гносеологическую 
(научнопознавательную) и содержательную сущность этого понятия как философской категории и практического направления  деятельности 
(рис. 1).  
Очевидно, что нет смысла подробно описывать предложенную 
модель. Остановимся лишь на некоторых комментариях, поясняющих 
ее смысловой характер, содержание и отличительные особенности. 
Прототипом данной модели является предложенное В. И Кноррингом в учебнике [1] «генеалогическое древо» искусства управления, 
фактически представляющее собой примерный перечень наук и знаний, которые могут позволить на практике проявить это искусство. 

Однако не дается ответ на главный вопрос – как их использовать в 
реальной жизни при управлении технологическими объектами.  
 

Искусство управления 
(искусное управление) 
ТП
Управление как наука
Управление как 
искусство

Знание
(теория)

Кибернетика

Теория 
управления

Теория 
информации

Теория 
авторегулирования

Теория 
алгоритмов

Умение (практика)

Логика

Опыт

Интуиция

Мастерство

Интеллектуальная АСУТП

Интеллектуализация управления

Интеграция теории и 
практики (науки и 
искусства)

Автоматизация
Оптимизация

Интеллектуальные 
алгоритмы

Интеллектуальное 
прикладное ПО

Интеллектуальные 
модели

Интеллектуальные 
технические 
средства

Объективизация 
принятия решений

 

Рис. 1.  Структурная модель искусства управления технологическим процессом 

В части терминологии наша концепция предполагает следующую формулировку понятия «искусства управления» (применительно 
к технологиям): совокупность принципов, методов и средств организации и обеспечения эффективного управления ТП. Другими 
словами, главная сущность искусства управления заключается в орга

низации «искусного» (со знанием и умением) управления, предполагающей, прежде всего, совершенствование процесса управления, т.е. 
принципов, структур, методов и техники непрерывного и целенаправленного воздействия на управляемый объект. В этой связи, управление есть процесс, а система управления – механизм, который обеспечивает этот процесс. 
Управление не может претендовать на статус точной науки, поскольку процесс управления, как правило, протекает в условиях значительной неопределенности и недостаточной информативности, для 
чего характерно множество внутренних переменных (параметров и 
факторов). Поэтому системы управления должны быть динамичными 
и детерминированными, т. е. обеспечивать реакцию (адаптацию) на 
любые возмущающие воздействия. Принципиально процесс управления характеризуется двумя основными составляющими: объектом 
управления (ОУ) и управляющей системой, или системой управления (СУ). Основная особенность процесса – единство и взаимосвязанность этих составляющих, что обеспечивается обратной связью. Системы, реализующие такое управление, называются замкнутыми     
(Рис. 2). 

 
 Рис. 2. Принципиальная схема управления 

В зависимости от степени участия человека в управлении системы делятся на ручные (неавтоматические) (Рис. 3), автоматические 
(Рис. 4) и автоматизированные (Рис. 5). 

Оператортехнолог
ОУ

Информация о 
состоянии

Управление

Инструкции
Регламент

 
Рис. 3. Схема ручного (неавтоматического) управления