firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2023.32.06.25-35firesmi-1292Research ArticleМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ И КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММMATHEMATICAL MODELING, NUMERICAL METHODS AND PROGRAM COMPLEXESУчет влияния человеческого фактора в автоматизированных системах пожаровзрывобезопасности с применением цифровых двойников объектов ТЭКTaking into account the human factor influence in automated fire and explosion safety systems using digital twins of fuel and energy facilitieshttps://orcid.org/0000-0003-2430-5311СамаринИ. В.SamarinI. V.

САМАРИН Илья Вадимович, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов

119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 65, корп. 1

Scopus AuthorID: 24725751900; РИНЦ ID: 867674

Ilya V. SAMARIN, Dr. Sci. (Eng.), Docent, Head of Department of Automation of Technological Processes

Leninskiy Avenue, 65, Bldg. 1, Moscow, 119991

Scopus AuthorID: 24725751900; ID RISC: 867674

ivs@gubkin.ruhttps://orcid.org/0009-0006-5780-6488КухарскийВ. В.KukharskiyV. V.

КУХАРСКИЙ Владислав Валерьевич, аспирант

119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 65, корп. 1

РИНЦ ID: 1155514

Vladislav V. KUKHARSKIY, Postgraduate Student

Leninskiy Avenue, 65, Bldg. 1, Moscow, 119991

ID RISC: 1155514

kvv@gubkin.proРоссийский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. ГубкинаРоссияNational University of Oil and Gas “Gubkin University”Russian Federation2023151220233262535Copyright © Самарин И.В., Кухарский В.В., 20232023Самарин И.В., Кухарский В.В.Samarin I.V., Kukharskiy V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1292Введение

Введение. Проведение комплексов мероприятий пожарной безопасности является одной из основных задач лиц, принимающих решения (ЛПР). Поддержка их деятельности выполняется с помощью автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности (АСПВБ), в подсистему программного обеспечения которых в настоящее время все чаще включаются цифровые двойники. Их использование позволяет проводить моделирование различных, в том числе предпожарных, ситуаций. ЛПР всегда должны учитывать влияние на их развитие действий персонала АСПВБ при выполнении соответствующего ситуации комплекса мероприятий. Однако в поставляемых версиях цифровых двойников требуемых расчетов нет, что заставляет восполнять подобные пробелы. Статья посвящена расчетам оценки влияния человеческого фактора на проведение комплексов мероприятий ПБ и обоснованным допускам по их корректировке.

Методы

Методы. Для решения поставленной задачи в статье проводится анализ иерархий, позволяющий более детально определить структуру принимаемых ЛПР решений в области пожарной безопасности. Выбраны два варианта структурной организации объектов, каждый из которых представляет собой дерево с различным числом листьев и ветвей. Структурные схемы объектов позволяют формулировать типы задач и направления для формирования комплексов мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. Комплексы мероприятий для конкретных участков объектов топливно-энергетического комплекса (ТЭК) формируются ЛПР в ходе дальнейшего уточнения их структуры.

Расчеты

Расчеты. Расчет регламентированного и реального времени выполнения комплексов мероприятий пожарной безопасности отдельного участка объекта ТЭК проводится на основе оценочных времен для каждого из мероприятий в комплексе. На основе полученных значений определяется интегральная степень их завершенности.

Результаты

Результаты. Общее время мероприятий необходимо определять либо через данные о развитии опасных ситуаций за несколько лет, либо с помощью моделирования в цифровых двойниках.

Выводы

Выводы. Включение в подсистемы программного, информационного и математического обеспечения АСПВБ расчетов интегральной степени завершенности комплексов мероприятий по обеспечению пожарной безопасности даст ЛПР возможность оперативнее реагировать на возникновение опасных ситуаций.

Introduction

Introduction. The implementation of fire safety measures is one of the main tasks of decision makers (DM). Their activities are supported by automated fire and explosion safety systems (AFES), whose software subsystems are now increasingly incorporating digital twins. Their use allows modelling of various, including pre-fire, situations. The DM should always take into account the influence of their actions of the AFES personnel on their development when carrying out the appropriate set of measures. However, the supplied versions of digital twins do not contain the required calculations, which makes it necessary to fill in such gaps. The article is devoted to calculations of the human factor influence assessment on the implementation of the complexes of industrial safety measures and reasonable tolerances for their adjustment.

Methods

Methods. To solve this problem, the article analyzes hierarchies, which allows to define in more detail the structure of decisions made by the DM in the field of fire safety. Two variants of structural organization of objects are chosen, each of which represents a tree with a different number of leaves and branches. Structural schemes of objects allow to formulate types of tasks and directions for formation of complexes of measures to ensure fire safety. Complexes of measures for specific areas of fuel and energy complex facilities are formed by the DM in the course of further specification of their structure.

Calculations

Calculations. Calculation of regulated and real time of performance of complexes of measures of fire safety of a separate site of the object of fuel and energy complex is carried out on the basis of estimated times for each of the measures in the complex. On the basis of the obtained values, the integral degree of their completion is determined.

Results

Results. The total time of events should be determined either through data on the development of dangerous situations over several years, or by modelling in digital twins.

Conclusions

Conclusions. Inclusion of calculations of integral degree of completeness of complexes of measures to ensure fire safety in the subsystems of software, information and mathematical support of the AFES will give the DM the possibility to react more quickly to the occurrence of dangerous situations.

анализ иерархий объектовпринятие решенийпланы пожарной безопасностиинтегральная оценка комплексов мероприятийстепень завершенности выполнения мероприятия персоналомanalysis of hierarchies of objectsdecision-makingfire safety plansintegral evaluation of complexes of measuresdegree of completion of the event by the staffReferencesАбросимов А.А., Топольский Н.Г., Федоров А.В. Автоматизированные системы пожаровзрывобезопасности нефтеперерабатывающих производств. М. : МИПБ МВД России, 1999. 244 с.Abrosimov A.A., Topolsky N.G., Fedorov A.V. Automated systems of fire and explosion safety of oil refineries. Moscow, MIPB of the Ministry of Internal Affairs of Russia, 1999; 244 (rus).Топольский Н.Г., Самарин И.В., Строгонов А.Ю., Кйеу Туан Ань. Модель оценки влияния мероприятий пожарной безопасности на агрегатную цель для цифровых двойников объектов ТЭК // Пожаровзрывобезопасность/Fire and explosion safety. 2019. Т. 28. № 3. С. 50–58. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.03.50-58Topolsky N.G., Samarin I.V., Stroganov A.Yu., Keu Tuan An. A model for assessing the impact of fire safety measures on the aggregate target for digital counterparts of fuel and energy facilities. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and explosion safety. 2019; 28(3):50-58. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.03.50-58 (rus).Габидуллин И.Р., Федоров С.Н. Применение цифровых двойников в нефтегазовой отрасли // Актуальные исследования. 2023. № 25 (155). Ч. I. С. 56–60.Gabidullin I.R., Fedorov S.N. The use of digital doubles in the oil and gas industry. Actual research. 2023; 25(155):56-60. (rus).Grieves M., Vickers J. Digital twin: Mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems // Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems. Kahlen F.J., Flumerfelt S., Alves A. (eds.). Springer, 2017. Pp. 85–113. DOI: 10.1007/978-3-319-38756-7_4Grieves M., Vickers J. Digital twin: mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems. Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems. Kahlen F.J., Flumerfelt S., Alves A. (eds.). Springer. August 2017; 85-113. DOI: 10.1007/978-3-319-38756-7_4Menshenin Y., Moreno C., Brovar Y., Fortin C. Integration of MBSE and PLM: complexity and uncertainty, International // Journal of Product Lifecycle Management. 2021. Vol. 13. Issue 1. Pp. 66–88. DOI: 10.1504/IJPLM.2021.10037270Menshenin Y., Moreno C., Brovar Y., Fortin C. Integration of MBSE and PLM: complexity and uncertainty. International Journal of Product Lifecycle Management. 2021; 13(1):66-88. DOI: 10.1504/IJPLM.2021.10037270Vieira D., Schmoller E., Bravo A., Chang Chain M. Functionality roadmap to define a configuration scope for implementing a PLM system // International Journal of Product Lifecycle Management. 2021. Vol. 13. Issue 3. Pp. 224–243. DOI: 10.1504/IJPLM.2021.118038Vieira D., Schmoller E., Bravo A., Chang Chain M. Functionality roadmap to define a configuration scope for implementing a PLM system. International Journal of Product Lifecycle Management. 2021; 13(3):224-243. DOI: 10.1504/IJPLM.2021.118038Батуро А.Н., Ничепорчук В.В., Бутузов С.Ю. Применение цифровых двойников для оценки и управления рисками // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2021. № 4. С. 109–120. URL: http://vestnik.sibpsa.ru/wp-content/uploads/2021/v4/N23_109-120.pdf. DOI: 10.34987/vestnik.sibpsa.2021.85.25.014Baturo A.N., Nicheporchuk V.V., Butuzov S.Yu. The use of digital doubles for risk assessment and management. Siberian Fire and Rescue Bulletin. 2021; 4:109-120. URL: http://vestnik.sibpsa.ru/wp-content/uploads/2021/v4/N23_109-120.pdf. DOI: 10.34987/vestnik.sibpsa.2021.85.25.014 (rus).Смирнова О.О., Беляевская-Плотник Л.А., Бочарова Л.К. Методологические подходы к реализации принципов формирования системы стратегического планирования в РФ // Инновации. 2020. № 2 (256). С. 37–42. DOI: 10.26310/2071-3010.2020.256.2.005Smirnova O.O., Belyaevskaya-Plotnik L.A., Bocharova L.K. Methodological approaches to the implementation of the principles of formation of the strategic planning system in the Russian Federation. Innovations. 2020; 2(256):37-42. DOI: 10.26310/2071-3010.2020.256.2.005 (rus).Ибрагимова Р.С., Головкин Д.С. Методическое обоснование оценки экономического потенциала предприятия // Современные наукоемкие технологии // Региональное приложение. 2016. Т. 3. № 47. С. 64–74.Ibragimova R., Golovkin D. Methodological substation of the estimation of economic potential of the enterprise. Modern High Technologies. Regional Application. 2016; 3(47):64-74. (rus).Fedoseev S.A., Gitman M.B., Stolbov V.Yu., Pustovoyt K.S. Improving the quality of the industrial enterprise management based on the network-centric approach // R-Economy. 2015. Vol. 4. Pp. 608–617. DOI: 10.15826/recon.2015.4.023Fedoseev S.A., Gitman M.B., Stolbov V.Yu., Pustovoyt K.S. Improving the quality of the industrial enterprise management based on the network-centric approach. R-Economy. 2015; 608-617. DOI: 10.15826/recon.2015.4.023Лобова Е.С., Мамаева Л.Н., Сафарова Н.А.К. Особенности стратегического планирования на предприятиях нефтегазового комплекса // Вестник СГСЭУ. 2020. № 1(80). С. 53–56.Lobova E.S., Mamaeva L.N., Safarova N.A.K. Features of strategic planning at oil and gas complex enterprises. Bulletin of the SSEU. 2020; 1(80):53-56. (rus).Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / пер. с англ. Р.Г. Вачнадзе. М. : Радио и связь, 1993. 278 с.Saati T. Decision-making. Method of hierarchy analysis. Translated from the English by R.G. Vachnadze. Moscow, Radio and Communications Publ., 1993; 278.Bogodukhova E., Britvina V., Pitelinskiy K., Gavrilyuk A., Nurgazina G. Digital process simulation twins using statistics and information technologies // E3S Web of Conferences. 2023. No. 431. P. 05033. DOI: 10.1051/e3sconf/202343105033Bogodukhova E., Britvina V., Pitelinskiy K., Gavrilyuk A., Nurgazina G. Digital process simulation twins using statistics and information technologies. E3S Web of Conferences. 2023; 431:05033. DOI: 10.1051/e3sconf/202343105033Kohnehshahri R.K., Salimi M., Seyed Reza Seif Mohaddecy Saeed Shirazian. Modeling and numerical simulation of catalytic reforming reactors // Oriental Journal of Chemistry. 2011. Vol. 27. Issue 4. Pр. 1351–1355.Kohnehshahri R.K., Salimi M., Seyed Reza Seif Mohaddecy Saeed Shirazian. Modeling and numerical simulation of catalytic reforming reactors. Oriental Journal of Chemistry. 2011; 27(4):1351-1355.Wanasinghe Th.R., Wroblewski L., Petersen B.K., Gosine R.G., James L.A., Silva O.D. et al. Digital twin for the oil and gas industry: overview, research trends, opportunities, and challenges // IEEE Access. 2020. Vol. 99. Pp. 1–1. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2998723Wanasinghe Th.R., Wroblewski L., Petersen B.K., Gosine R.G., James L.A., Silva O.D. et al. Digital twin for the oil and gas industry: overview, research trends, opportunities, and challenges. IEEE Access. June, 2020; 99:1-1. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2998723Азиева Р.Х., Таймасханов Х.Э., Ахмадов М.И., Хлебников К.В. Современное состояние процессов плани­рования и прогнозирования на предприятиях нефтегазового комплекса // Вестник БГУ. Экономика и менеджмент. 2023. № 2. С. 3–13. DOI: 10.18101/2304-4446-2023-2-3-13Azieva R.H., Taimaskhanov H.E., Akhmadov M.I., Khlebnikov K.V. The current state of planning and forecasting processes at oil and gas complex enterprises. Bulletin of BSU. Economics and Management. 2023; 2:3-13. DOI: 10.18101/2304-4446-2023-2-3-13 (rus).Самарин И.В., Фомин А.Н. Стратегическое планирование на предприятии: применение метода анализа иерархий для стратегического мониторинга деятельности // Статистика и экономика. 2014. № 5. С. 84–89.Samarin I.V., Fomin A.N. Strategic planning at the enterprise: application of the hierarchy analysis method for strategic monitoring of activities. Statistics and Economics. 2014; 5:84-89. (rus).Самарин И.В., Строгонов А.Ю. Модель оценки пожарной безопасности на объектах топливно-энергетического комплекса с помощью их временных характеристик на графах стратегического планирования в составе автоматизированной системы поддержки управления // Труды РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина. 2018. № 4 (293). С. 143–154.Samarin I.V., Strogonov A.Yu. A model for assessing fire safety at fuel and energy complex facilities using their time characteristics on strategic planning graphs in the automated management support system. Proceedings of Gubkin Russian State University of Oil and Gas (NIU). 2018; 4(293):143-154. (rus).Фролов Е.Б., Климов А.С., Зин Мин Хтун. Цифровой двойник производственной системы на основе программного обеспечения категории MES // Вестник Брянского государственного технического университета. 2018. № 12 (73). С. 66–73. DOI: 10.30987/article_5c0f808e9b29f7.40393956Frolov E.B., Klimov A.S., Zin Min Khtun. Digital twin of a production system based on the MES category software. Bulletin of the Bryansk State Technical University. 2018; 12(73):66-73. DOI: 10.30987/article_5c0f808e9b29f7.40393956 (rus).Тетерин И.М., Топольский Н.Г., Прус Ю.В., Климовцов В.М. Системы поддержки принятия управленческих решений при тушении пожаров / под общ. ред. Н.Г. Топольского. М. : Академия ГПС МЧС России, 2008. 102 с.Teterin I.M., Topolsky N.G., Prus Yu.V., Klimovtsov V.M. Under the general editorship of N.G. Topolsky. Management decision support systems for fire extinguishing. Moscow, Academy of GPS of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2008; 102.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.