Безопасность

Система мониторинга и управления риском кранов

Н.Н. Андриенко, профессор, председатель правления,

Е.Н. Голомовзый, первый заместитель председателя правления,В.Л. Корень, главный специалист НТА «Подъемные сооружения», г. Одесса

Лишь через оценку появляется ценность.

Ф. Ницше.

         

Количество кранов с оконченным сроком службы превышает 90%.

         Вся документация, связанная с эксплуатацией кранов, включая осмотры перед каждой сменой, выполняется на бумажных носителях, вручную. Такая система не позволяет представить общую картину состояния кранового парка Украины, затрудняет получение достоверной информации о конкретном кране, его элементах, выполнения надлежащим образом функций персоналом, обслуживающим кран. Назрела необходимость в создании системы постоянного наблюдения за состоянием кранов и каждого крана в отдельности с оконченным сроком службы. Решить эту проблему может представление документации технического состояния крана и его обслуживания в электронном виде, что позволило бы постоянно наблюдать, оценивать и прогнозировать работу кранов с оконченным сроком службы в режиме реального времени (Online doсumentation).

         Для приближения такого «светлого будущего» предлагается проект технического задания (ТЗ) на опытно-конструкторские работы (ОКР) по созданию системы мониторинга и управления риском кранов (МУРК). Мониторинг и риск, т.е. системы наблюдений, оценки и прогноза  опасности вошли во все области нашей деятельности, например АЭС, банковские кредиты, техническое состояние зданий, экологии, заболеваемости взрослых и детей, транспорт, качество образования, залоги в банке и кредиты и т.д. и т.д.

Мониторинг и управление риском кранов – это систематический сбор и обработка информации о техническом состоянии элементов крана, выполнения персоналом возложенных на него функций и принятия конкретных решений для обеспечения принятия своевременных превентивных мер по уменьшению риска крана до допустимых пределов.

МУРК должна стать новой информационной технологией контроля и управления безопасностью, компьютерной системой с программным обеспечением, которой удобно пользоваться (Risk Watcher).

Система мониторинга и управления рисками кранов с оконченным сроком службы должна состоять из следующих блоков:

− оперативного для конкретного крана;

− долговременного хранения и обработки информации о конкретном кране;

− долговременного хранения и обработки информации для группы кранов или территориальном органе Гоструда;

− математического, информационно-лингвистического и программного обеспечения.

Каждый блок должен состоять из отдельных модулей с программным обеспечением обработки информации.

Блок оперативный должен состоять из модулей крановщика и ответственного персонала.

Модуль крановщика должен фиксировать исполнение крановщиком инструкций, изложенных в нормативных документах разных типов кранов:

− стреловых самоходных (НПАОП 0.00-5.03-95);

− башенных (НПАОП 0.00-5.05-95);

− мостового типа (НПАОП 0.00-5.18-96);

− портальных (НПАОП 0.00-5.19-96),

а также безопасного ведения работ стропальщиками (НПАОП 0.00-5.04-95).

Модуль крановщика должен содержать  выполнению требований к машинисту крана, изложенных в нормативных документах разных типов кранов: стреловых самоходных, башенных, мостовых и портальных.

Модуль лица, ответственного за безопасное производство работ по перемещению грузов кранами (НПАОП 0.00-5.06-94), должен отражать фактическую работу по обеспечению безопасности крановщиком, стропальщиком, фиксировать выдачу заданий, фиксацию и разбор нарушений.

Модуль лица, ответственного за содержание крана в исправном состоянии (НПАОП 0.00-5.07-94) должен отражать фактическую проверку знаний крановщиков, стропальщиков, наличие и выполнение графиков периодических осмотров, ремонтов, проверки работы приборов безопасности, фиксировать неисправности и ремонты, участие в освидетельствовании и экспертном обследовании.

Модуль ИТР по надзору (НПАОП 0.00-5.20-94) должен отражать фактические планы работы (месячный, квартальный, годовой), обследование кранов и грузозахватов, периодическое освидетельствование зарегистрированных и не подлежащих регистрации кранов, участие в комиссиях по аттестации и проверке знаний, выявленные несоответствия.

Блок долговременного хранения и обработки информации о конкретном кране должен состоять из модулей:

а) Модуль сведений (МС) о кране должен содержать паспортные данные (общие сведения, технические данные и характеристики крана и составных частей), сведения о ремонтах, результатах технических освидетельствований и экспертных обследований, рекомендации руководства по эксплуатации.

б) Модуль расчетов (МР). На основании сведений регистратора параметров определяется фактический режим нагружения и  эквивалентные нагрузки. Предположение, что максимальные нагружения в металлоконструкциях соответствуют допустимым напряжениям. Приводятся сведения о ресурсе двигателей, рукавов, проводов и кабелей, уплотнений. Определяется трещиностойкость в предположении о величине просмотренной при осмотре трещине в металлоконструкции.

в) Модуль аварий и неисправностей (МА) содержит перечень возможных отказов и методы их устранения, происшедшие неисправности и отказы, прецеденты неисправностей и аварий на кранах аналогичного типа.

г) Модуль риск-анализа (РА) позволяет установить влияние состояния элементов крана и качество работы персонала на возможную аварию или преждевременный выход из строя составных частей крана.

д) Модуль экспертного обследования (МЭ) состоит из данных экспертных обследований крана.

Схема МУРК

Оперативный блок
Модуль крановщика МК	Модуль лица, ответственного за безопасность МО	Модуль лица, ответственного за исправное состояние крана МИ	Модуль ИТР по надзору МН	Сведения регистратора параметров РП

Блок математического информационно-лингвистического и программного обеспечения

Блок долговременного хранения и обработки информации
Модуль сведений о кране МС	Модуль расчетов МР	Модуль аварий и неисправностей МА	Модуль риск-анализа и рекомендаций РА	Модуль экспертного обследования МЭ

Лицо, принимающее решение (ЛПР)

ЛПР группы кранов

Территориальный орган Гоструда

Территориальные органы Гоструда

Гоструда

Блок обработки и хранения информации группы кранов или территориальном органе Гоструда позволяет обработать и обобщить сведения из блоков всех кранов данной группы.

Блок математического информационно-лингвистического и программного обеспечения осуществляет логическую связь блоков и модулей, позволяет сделать вывод о риске крана на основе объективной информации о состоянии элементов крана и действий персонала.

Этапы разработки МУРК.

Идентификация. На этом этапе определяются задачи, подлежащие решению, определяются цели разработки. Цель разработки – обоснование возможности эксплуатации крана с оконченным сроком службы с минимально допустимым риском. Подлежит решению задача мониторинга технического состояния крана и действий персонала, обслуживающего кран. На этом же этапе определяется состав экспертов и инженеров-крановщиков, которые примут участие в разработке системы.

Определяется состав пользователей системы, например, ИТР по надзору и ответственный за содержание крана в исправном состоянии, инспектор Гоструда.

Концептуализация. Анализ и выбор методов оценки риска по ISO 31010:2011, ISO 14798:2006, публикациям и расчетно-аналитическим процедурам прогнозирования допустимого времени безопасной работы крана с оконченным сроком службы.

Формализация. Выбор программных средств разработки и способы представления знаний по кранам. Определение способов представления знаний и формализация основных понятий.

 Наполнение базы знаний. Это наиболее важный и трудоёмкий этап, который разделяется на «извлечение» знаний из экспертов и представление знаний. Основным результатом взаимодействия инженера-крановщика с экспертом является выявление множеств неформальных правил, которыми эксперт пользуется в своей профессиональной деятельности.  Эксперт-профессионал обладает знаниями двух типов – вербальные и невербальные. Вербальные знания выражаются словесно или письменно. Невербальные (трудновыразимые) знания эксперта представляют наибольший интерес для проектирования системы; эти знания очень трудно формализовать, т.к. они представляют приемы, предпочтение конкретного эксперта. Получить их можно при рассмотрении прецендентов и соответственно ввести их в базу знаний.

Этап представления знаний определяет сведения, которые используются при управлении риском. Это общие термины по ISO 4306-1, перечень правил и нормативов, расчетные  зависимости  прочности, усталости, трещиностойкости.

 Разработка программы риск-анализа. Программа риск-анализа представляется предпочтительно в матричной форме. Матрица риск-анализа состояния элементов крана должна содержать перечень обнаруженных несоответствий, возможные последствия и величину ущерба, если несоответствия не будут устранены, а также перечень мероприятий и затраты по их устранению. Аналогичная матрица риск-анализа должна быть представлена для оценки влияния человеческого фактора на безопасность. Обязательным является представление прецендентов аварий на аналогичных типах кранов.

Тестирование. Эксперт и инженер-крановщик с использованием диалоговых и объяснительных средств проверяют демонстрационный прототип системы. Процесс проверки жизнеспособности выполняется до тех пор, пока эксперт не решит, что система достигла требуемого уровня компетентности.

Опытная эксплуатация проверяет пригодность системы для использования. Разработка системы не должна сводиться к соблюдению строгой последовательности этапов. В ходе разработки придется неоднократно возвращаться на более ранние этапы и пересматривать принятые там решения. Разработка должна вестись с параллельной работой над всеми элементами системы, представленными на схеме. 

Идентификация и формализация.

Не претендуя на математическую строгость, представим некоторые положения нашей системы в символах теории множеств и исчисления предикатов.

Напоминаем символ ∀ - квантор общности, означает «для всех», «для каждого». Символ ∃ - квантор существования означает «существует», «для некоторого».

Записи в естественном языке: краны (К), краны с оконченным сроком службы (К1), краны с не оконченным  сроком службы (К2), краны стреловые самоходные (КС), краны башенные (КБ), краны мостовые (КМ), краны портальные (КПР). Стреловые самоходные краны (КС): пневмоколесные (КП), автомобильные (КА), на шасси автомобильного типа (КШ), короткобазовые (КК), гусеничные (КГ), железнодородные (КЖ).  Привод электрический (Э), привод гидравлический (Г). Подвеска стрелы жесткая (СЖ), гибкая (СГ).

Запись определенного крана из всего множества кранов:

∀ (К)  (К1U К2)  ∀К1 (КП, КБ, КМ, КПР)  ∀ КП ((КПЭ(СГ) U(КПГ(СЖ))

  ∃ ((КПЭ (СГ)),

т.е. из всего множества кранов определен пневмоколесный кран с электрическим приводом механизмов и гибкой подвеской стрелы.

         Риск-анализ лицом, принимающего решения для определенного крана:

КПЭ(СГ) →РП ^ МК ^ МО ^ МИ → МЭ ^ МА ^ МР → РА → ЛПР

В заключение приводим пример* непрерывного сбора информации о работе крана.

     Компания Manitowoc начала работать с производителем глобальных систем позиционирования ( GPS ) фирмой Trimble, в части создания системы  GPS повышенной производительности и программного обеспечения для грузоподъемных кранов.
    В частности, уже разработаны беспроводные технологии и программное обеспечение для установления связи и средства поддержки (базовая система управления) для клиентов строительной отрасли и правительственных учреждений.

  Система GPS разрабатывается для кранов работающих  на строительных площадках, и будет обеспечивать получение информации о местоположении крана с точностью до сантиметра в режиме реального времени, а также данных о его производительности, используя бесконтактные датчики.

     Крановщики могут использовать эту систему для обзора всей стройплощадки, зон работы нескольких кранов, запретных зон, определять местоположения конкретного оборудования, и считывать другую информацию на дисплеях, расположенных в кабине  крановщика.

   Локальная беспроводная сеть (WLAN) передает информацию о положении крана каждому крановщику и координатору выполнения работ на строительной площадке.
 При обнаружении датчиками незапланированных действий крана, включается сигнал тревоги или останавливается работа крана. В этом случае лица отвечающие за производство работ на объекте, могут в большем объеме осуществлять мониторинг работы крана.

   Система может пополнять свою интеллектуальную (логическую) базу данных о состоянии окружающей среды, постоянно обновляющимися данными, получаемыми из  программы информационного моделирования (Building Information Modeling) и других установленных на стройплощадке датчиков. С помощью средств поддержки  можно моментально проверить состояние крана в соответствии с данными  программы Building Information Modeling, используя беспроводной вариант подключения системы к интернету

       Использую функцию подключения к сети (Trimble Connected Community option),  получение данных может быть доступно для просмотра в трехмерном формате (формат3D). Функция подключения к сети – это набор сетевых инструментов на интернет основе, которые позволяют подрядчикам создать информационные порталы, обмениваться информацией и осуществлять взаимосвязь между руководством головного офиса, специалистами работающими на стройплощадке и в полевых условиях, полевых бригад, субподрядчиками, поставщиками, инженерами и заказчиками – т.е. всеми лицами задействованными при реализации строительного проекта.  

      Вообще же, по заявлению представителя компании Manitowoc Cranes, компания стремится предоставить наиболее продвинутый и полный спектр различных технических решений при выполнении грузоподъемных операций. Сотрудничество с фирмой, позволило компании Manitowoc получить доступ к рынку передовых технологий, принимать участие в разработке для крановщиков инновационных средств получения информации в большем объеме, что очень важно при работе на стройплощадке. А фирма Trimble в своих разработках использует технологию, направленную на существенное повышение производительности и безопасности при работе строительной техники.