Моделирование процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания газодымозащитной службы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат технических наук Полынько, Сергей Валерьевич

• Полынько, Сергей Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Полынько, Сергей Валерьевич

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса в части эксплуатации и обеспечения технического обслуживания СИЗОД.

1.1. Краткая историческая справка. Основные виды СИЗОД.

1.2. Особенности эксплуатации СИЗОД.

1.3. Основы организации ТО СИЗОД.

1.4. Проблемы повышения эффективности технического обслуживания

СИЗОД.

Вывод.

Глава 2. Математическое моделирование процессов ТО и ремонта СИЗОД.27 2.1. Возможность применения и особенности построения моделей теории массового обслуживания для описания системы технического обслуживания и ремонта СИЗОД.

2.1.1. Особенности построения аналитических моделей системы технического обслуживания и ремонта СИЗОД.

2.1.2. Методы теории массового обслуживания и необходимость имитационных экспериментов в процессе технического обслуживания и ремонта СИЗОД.

2.1.3. Математическая модель однофазной СМО и показатели ее эффективности.

Выводы по главе:.

Глава 3. Разработка методики использования инструментальных средств имитационного моделирования для исследования эффективности технического обслуживания СИЗОД в среде GPSS World.

3.1. Обоснование подходов, используемых при построении имитационной модели эффективности использования и технического обслуживания СИЗОД.

3.2. Общие сведения о GPSS World как инструментальном средстве моделирования эффективности использования и технического обслуживания СИЗОД.

3.3. Основные блоки GPSS World и связанные с ними объекты, используемые для создания имитационных моделей использования, технического обслуживания и ремонта СИЗОД.

3.3.1. Блоки, связанные с транзактами, как носителями сообщений об использовании, техническом обслуживании и ремонте СИЗОД.

3.3.2. Блоки, связанные с аппаратными объектами.

3.3.3. Блоки для сбора статистических данных о результатах моделирования использования и технического обслуживания СИЗОД.

3.3.4. Блоки, изменяющие маршруты транзактов в модели использования и технического обслуживания СИЗОД.

3.3.5. Блоки, работающие с памятью имитационной модели использования и технического обслуживания СИЗОД.

3.3.6 Управляющие операторы GPSSWorld в имитационной модели использования и технического обслуживания СИЗОД.

3.4. Некоторые приемы конструирования GPSS-моделей.

3.4.1. Обработка одновременных событий.

3.5. Команды GPSS и технология работы с пакетом.

3.5.1. Методика прогона имитационной модели и наблюдение за моделированием.

3.5.2. Получение и интерпретация стандартного отчета.

Выводы по главе 3:.!.

Глава 4. Параметрический анализ процессов технического обслуживания и использования СИЗОД с использованием методов имитационного моделирования.

4.1. Структура процесса, использующего прерывания потоков > информации для моделирования задачи использования СИЗОД в экстремальных ситуациях.

4.2. Технологии моделировании параллельных процессов в задаче использования и обслуживания СИЗОД.

4.3. Моделирование эффективности процесса технического облуживания и ремонта СИЗОД.

4.3.1. Техническое обеспечение сложной системы.

4.3.2.Структура имитационной модели технического обслуживания и ремонта СИЗОД.

4.4. Последовательность решения задачи и графический вывод результатов моделирования.

4.5. Аналитическое исследование показателей эффективности технического обслуживания и использования СИЗОД, представленной моделью системы массового обслуживания.

Выводы по главе 4:.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания газодымозащитной службы»

Актуальность темы^

Наиболее полное представление о вредных и опасных условиях труда, в которых проходит деятельность пожарных, дают практический опыт и исследования о работе газодымозащитной службы (ГДЗС) [1, 2, 3, 15, 16]. Современное состояние средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) пожарных требует совершенствования. Так как показатели отказов СИЗОД при выполнении задач , по тушению пожаров? и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) еще достаточно высокие. Неисправность СИЗОД могут повлечь гибель пожарных и требуют новых подходов к снижению профессионального риска. Подразделения газодымозащитной службы (ГДЗС) привлекаются для ликвидации пожаров и проведения аварийно-спасательных работ (АСР), как правило, в среде, не пригодной для дыхания [7, 15, 16, 17, 23, 24]. Условия труда газодымозащитников заставляют искать, новые подходы к устранению и снижению профессионального риска. Основными задачами ГДЗС на пожаре являются: спасание людей и материальных ценностей, оказание доврачебной; помощи пострадавшим, разведка и тушение пожара, удаление газообразных и взрывоопасных веществ, материалов, сосудов с избыточным давлением, перекрытие трубопроводов с горючими: газами, , отключение' электрооборудования^ выполнение , защитных мероприятий (вскрытие и разборка конструкций, удаление дыма, снижение температуры и др.) [15, 24, 51, 58]. То есть обеспечение безопасных условий для успешной ликвидации пожара или ЧС. .

Из опыта применения сил и средств ГДЗС на пожарах известно, что важнейшими факторами, влияющими на эффективность тушения пожаров и проведения АСР, являются: во-первых, наличие квалифицированных кадров, во-вторых, уровень технического оснащения ГДЗС, в-третьих, эффективно действующая система технического обслуживания (ТО) и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД).

Важная роль в достижении высокой степени готовности сил и средств ГДЗС, а также, сохранения жизни и здоровья ■ принадлежит совершенствованию системы ТО и ремонта СИЗО Д. Достичь этого можно только в том случае, если будет успешно развиваться структура баз • и контрольных постов ГДЗС, совершенствоваться методы управления ими, внедряться передовая? практика организации ТО и ремонта СИЗОД. Имеющиеся- в настоящее время? система ТО и ремонта СИЗОД не в полной мере удовлетворяют современным требованиям, поэтому совершенствование системы. ТО и ремонта СИЗОД; является весьма важной задачей. В настоящее время отсутствуют обобщенные статистические данные о временных характеристиках ТО и ремонта СИЗОД в различных условиях. В связи с этим возникают существенные трудности в обосновании путей совершенствования системы ТО и ремонта СИЗОД [19, 86].

Практика показывает, что потребность в совершенствовании функционирования баз и контрольных постов ГДЗС остается из года в год очень высокой;

Для осуществления технического обслуживания и ремонта СИЗОД, в подразделениях ФПС Санкт-Петербурга организована работа 12 баз ГДЗС, функционирование которых обеспечивают 14 мастеров ГДЗС [28, 29].

Вопрос организации работы баз ГДЗС весьма обширен. На протяжений многих лет ученые и специалисты изучали и продолжают изучать данный вопрос; И вместе с тем, многие вопросы организации работы баз ГДЗС до настоящего времени остаются не до конца обоснованными. Это можно отнести к вопросам планирования производственных мощностей, разработки рабочего процесса по техническому обслуживанию и ремонту СИЗОД, размещения оборудования, оценки и контроля качества выполненных работ, управления ресурсами и запасами, повышения безопасности труда [15, 16, 22, 23].

Кроме того, состав и структура производственных процессов ТО и ремонта не отвечает современным требованиям. Но, исходя из содержания приложения 11 к наставлению по ГДЗС [15] «Табель положенности оборудования, инструмента и инвентаря для базы ГДЗС» можно определить типовую совокупность всех действий персонала базы ГДЗС и средств охраны труда, осуществляемых на базах и контрольных постах ГДЗС, для, ТО и ремонта дыхательных аппаратов [11, 53, 67, 88, 109-111] и кислородно-изолирующих противогазов [12, 69, 88]. Все это обусловливает актуальность совершенствования системы ТО и ремонта СИЗОД. Одним из возможных механизмов, обеспечивающих развитие технологических возможностей баз и контрольных постов ГДЗС, является разработка систем имитационного моделирования для подразделений пожарной охраны, обеспечивающих ТО, ремонт и эксплуатацию СИЗОД.

В настоящее время известно, что альтернативой классическим математическим моделям являются имитационные модели [43, 61, 73, 97-99, 107]. Идея метода имитационного моделирования состоит в том, что вместо аналитического описания взаимосвязей между входами, состояниями и выходами исследуемой системы строят алгоритм, отображающий последовательность развития процессов внутри исследуемого объекта, а затем «проигрывают» поведение объекта на персональном компьютере (ПК).

Основные идеи метода имитационного моделирования' были сформулированы еще в 60-е годы прошлого века. Однако только с появлением в последнее десятилетие систем имитационного моделирования нового поколения (например, объектно-ориентированного визуального инструментального средства GPSS World 2000 г.), появилась реальная возможность практического применения данного подхода [25, 82, 90, 106].

Метод имитационного моделирования развивался в работах Р. Шеннона, А. Лоу, В. Кельтона, Т. Дж. Шрайбера, Б. Советова, В. Боева, В. Томашевского, А. Борщева, Ю. Карпова [54, 63, 98, 99].

Вопросам применения технологий имитационного моделирования для решения задач совершенствования управления промышленными, транспортными и торговыми предприятиями посвящены работы Б. Гнеденко,

А. Емельянова, С. Кокса, Б. Шмидта, С. Конюха, В. Девяткова, В. Марлея, И. Поспелова, Ю. Толуева и многих других [47, 48-50, 60, 62, 97].

Появление в 90-е годы прошлого века совершенно новых объектно-ориентированных, визуальных технологий имитационного моделирования, резкое повышение параметров ПК, существенно расширило возможности методов имитационного моделирования.

В связи с этим актуальной является решение задачи по созданию информационных систем не только для организации технологического процесса по ТО и ремонту СИЗОД, но и для поддержки процессов управления на базах и контрольных постах ГДЗС в зданиях пожарных частей и на месте пожара, на основе применения методов имитационного моделирования.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационного исследования является разработка имитационных моделей для оценки эффективности процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания в подразделениях газодымозащитной службы МЧС России.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- исследование условий, влияющих на организацию технического обслуживания и ремонта СИЗОД, а также анализ состояния ТО и выявление критически важных задач требующих применения методов имитационного моделирования;

- анализ инструментальных средств имитационного моделирования и выявление среди них наиболее адекватных задачам системы ТО и ремонта СИЗОД на базах и контрольных постах ГДЗС;

- разработка моделей систем массового обслуживания для оценки эффективности процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты на базах и контрольных постах ГДЗС;

- разработка методики использования инструментальных средств имитационного моделирования для исследования эффективности процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания в среде GPSS World;

- разработка методики использования библиотеки функциональных модулей имитационного моделирования процессов технического обслуживания, и ремонта СИЗОД на базах и контрольных постах ГДЗС в среде GPSS World.

Объектом исследования являются система технического обслуживания средств индивидуальной защиты органов дыхания на базах и контрольных постах газодымозащитной службы МЧС России.

Предметом исследования являются имитационные модели и методики технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Методы исследования. В процессе исследования использовались методы математического и имитационного моделирования, теории массового обслуживания и объектно-ориентированного программирования средствами системы имитационного моделирования GPSS World. [42-44, 54, 75, 82, 99, 106].

Теоретическая« значимость результатов исследования состоит в разработке научно-методического аппарата для обоснования количественных показателей процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания на базах и контрольных постах газодымозащитной службы.

Практическая значимость результатов исследования работы состоит в создании моделей и методов сопровождения технологических процессов ТО и ремонта СИЗОД газодымозащитников на контрольных постах и базах газодымозащитной службы. Разработанные модели позволяют количественно оценить эффективность процессов ТО и ремонта СИЗОД и предложить способы совершенствования существующих процессов.

Достоверность научных результатов выдвинутых в диссертации положений и выводов обоснованна и подтверждена применением апробированных методов исследования и практическим внедрением результатов диссертационной работы.

На защиту выносятся следующие основные результаты диссертационного исследования:

- модели систем массового обслуживания» для* оценки» эффективности процессов' технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания;

- методика использования инструментальных средств имитационного моделирования для исследования эффективности процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания в среде GPSS World;

- методика использования* библиотеки функциональных модулей имитационного« моделирования процессов технического- обслуживания и ремонта СИЗОД на базах и контрольных постах ГДЗС в среде GPSS World.

Апробация результатов исследования.

Результаты работы докладывались и обсуждались в период с 2007 по 2010 г. на заседаниях кафедры организации-пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, а также на:

III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения5 взрывобезопасности и противодействия* терроризму». Санкт-Петербург, 30-31 октября 2007 г;

Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы охраны труда», Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, 2010 г.;

III Международной научно-практической конференции «Сервис безопасности на объектах олимпийского комплекса во время подготовки и проведения XXII зимних Олимпийских игр в 2014 г. в городе Сочи» ». Санкт-Петербург, 2-3 декабря 2010 г.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 9 печатных работ, в том числе 5 статей'в журналах, рекомендованьшх ВАК Министерства образования и науки,РФ.

Реализация результатов исследования:

Результаты» внедрены в деятельность ГУ M4G России по Архангельской, области, в» Государственном образовательном- учреждении дополнительного профессионального образования «Санкт-Петербургский учебный центр* ФПС МЧС России». А так же отдельные теоретические положения' диссертации* используются в учебном процессе на кафедре организацию пожаротушения и проведения^ аварийно-спасательных работ СПбУ ГПС МЧС России.

Объем1 и; структура диссертации. Диссертация- состоит из введения; четырехг глав, заключения, списка- литературы из 122 наименований; 7 приложений: Работа изложена на 149 страницах основного текста, содержит 5 таблиц и 69 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», Полынько, Сергей Валерьевич

Выводы по главе 4:

- рассмотрены альтернативные подходы к количественному анализу процессов технического-обслуживания и ремонта,СИЗОД;

- проведено имитационное моделирование, позволившее оценить динамические характеристикшисследуемых процессов;

- получены аналитические оценки установившихся* показателей эффективности процессов ТО и ремонта СИЗОД;

- реализована методика имитационного^ моделирования процессов технического обслуживания и ремонта СИЗОД, позволившая получить I количественные оценки их эффективного^ использования подразделениями ТО и ремонта СИЗОД;

-проведен параметрический анализ моделей СИЗОД, количественные результаты которого позволяют выбрать рациональные параметры их ТО и ремонта, обеспечивающие высокую эффективность использования СИЗОД в конкретных условиях.

Заключение

Разработаны модели систем массового обслуживания для* оценки эффективности процессов технического обслуживания и ремонта1 средств индивидуальной защиты;

Разработана методика использования инструментальных средств имитационного моделирования для исследования эффективности процессов технического обслуживания и ремонта' средств индивидуальной защиты в среде GPSS World;

Разработана методика использования библиотеки функциональных модулей имитационного моделирования процессов технического обслуживания и ремонта СИЗОД на базах и контрольных постах ГДЗС в среде GPSS World.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Полынько, Сергей Валерьевич, 2011 год

1. Федеральный закон от 21.12.94 г. № 68-ФЗ "О защите населения и территорий- от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера"

2. Федеральный закон от 21 декабря 1994г. № 69-ФЗ "О пожарной безопасности" (с изменениями от 22 августа 1995г., 18 апреля 1996г., 24 января 1998г., 7 ноября, 27 декабря 2000г., 6 августа, 30 декабря 2001г., 25 июля 2002г., 10 января 2003г.).

3. Постановление Правительства РФ «Об утверждении технического регламента о безопасности средств индивидуальной защиты» от 24.12.2009 года № 1213.-45 с.

4. ГОСТ 12.4.011-89 (СТ СЭВ 1086-88). Средства защиты работающих.

5. Общие требования и классификация.

6. ГОСТ 12.4.166-85 «Система стандартов безопасности труда». Лицевая часть ШМП для промышленных противогазов. Технические условия».

7. ГОСТ Р 12.4.186-97 «Система стандартов безопасности труда. Аппараты дыхательные воздушные изолирующие. Общие технические требования и методы испытаний».

8. ГОСТ Р 22.9.02-95 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Режимы деятельности спасателей, использующих средства индивидуальной защиты при ликвидации последствий аварий на химически опасных объектах. Общие требования.

9. НПБ 101-95. Нормы проектирования объектов пожарной охраны. Разработаны Главным управлением Государственной противопожарной службы (ГУГПС) МВД России. Дата введения в действие 01.01.1995 г.

10. НПБ 178-99 «Техника пожарная. Лицевые части средств индивидуальной защиты органов дыхания пожарных. Общие технические требования. Методы испытаний». МОСКВА 1999. Дата введения в действие 01 апреля 1999 г.

11. НПБ 190-2000 «Техника пожарная. Баллоны для дыхательных аппаратов со сжатым воздухом для пожарных. Общие технические требования. Методы испытаний». МОСКВА 2000. Дата введения в действие 01 сентября 2000 г.

12. НПБ 165-2001 Москва 2001. «Техника пожарная. Дыхательные аппараты со сжатым воздухом для пожарных. Общие технические требования. Методы испытаний» Дата введения в действие 1 октября 2001 г.

13. НПБ 164-2001. «Техника пожарная. Кислородные изолирующие противогазы (респираторы) для пожарных. Общие технические требования. Методы испытаний». МОСКВА 2001. Дата введения в действие 1 октября 2001 г.

14. НПБ 302-01 Техника пожарная. Самоспасатели фильтрующие для защиты органов дыхания и зрения людей при эвакуации из помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний.

15. ПБ 03-576-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М.: ПИО ОБТ, 2003.

16. Наставление по газодымозащитной службе пожарной охраны. Приложение № 1 к приказу МВД России от 30.04. 1996 года №234. 149 с.

17. Наставление по газодымозащитной- службе Федеральной противопожарной- службы МЧС России. М.: МЧС России, 2008. — 107 с. (проект).

18. Наставление по организации экстренного реагирования и ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при ликвидации чрезвычайных ситуаций, (общие требования) Москва, 2008. — 32 с.

19. Инструкция по организации деятельности газодымозащитной» службы в подразделениях ФПС, подчиненных Главному управлению МЧС России по г.Санкт-Петербургу. Приложение к приказу Главного управления МЧС России по г. Санкт-Петербургу №189.12009г. 28 с.

20. Концепция совершенствования газодымозащитной службы в системе ГПС МЧС России. Приложение № 1 к приказу МЧС России от 31.12*. 2002 года № 624.-28 с.

21. Приказ МВД России№67 от 18.02.93 г. «Об утверждении типовых штатов подразделений пожарной^ охраны, и типовой структуры аппаратов противопожарной аварийно-спасательной службы МВД, ГУВД, УВД». 38 с.

22. Приказ ГУ ГПС МВД России от 9 ноября 1999 г. № 86 «Об утверждении нормативных актов по газодымозащитной службе Государственной противопожарной службы МВД России». — 78 с.

23. Приказом Минтопэнерго РФ, Госгортехнадзора РФ от 27 июня 1997 г. N 175/107. М.: Недра, 1997. - 254 с.

24. Metropolis N., Ulam S. The Monte-Carlo Method// Journ. Am. Stat. Ass. 1949. Vol. 44, No. 247. P. 341.

25. Абдурагимов Г.И., Таранцев A.A. Теория- массового обслуживания в управлении пожарной охраной: М.: Академия ГПС МВД России, 2000. 101 с.

26. Анализ состояния газодымозащитной службы- в подразделениях ФПСподчиненных Главному управлению МЧС России по Санкт-Петербургу за2009 год.-24 с.

27. Анализ деятельности ГДЗС в РФ за 2009г. (информационное письмо) Отдел организации службы и подготовки пожарно-спасательных сил ДПСС МЧС России.-9 с.

28. Аппарат дыхательный АП «Омега». Руководство по эксплуатации: 9В2.930.393 РЭ-М:, КАМПО. 2005. 48 с.: ил.I31. «Аппарат дыхательный со сжатым воздухом для пожарных ПТС «Базис». Руководство по эксплуатации» ПТС+ЭОБ.ОО.ОО.ОООРЭ-ЛУ ОКП 25 68902006. 38 с.

29. Бурков И.В., Соколов Е.Е., Самсонов Д.А., Никитин М.И. Подготовка газодымозащитника. Методическое пособие по организации и проведению практических занятий в Ивановском институте ГПС МЧС России. Иваново: Ивановский институт ГПС МЧС России, 2004. — 30 с.

30. Брушлинский H.H. Об использовании специальных пожарных f автомобилей в городах.- В кн.:Вопросы экономики в пожарной охране, вып.2-М.:ВНИИПО МВД СССР,1973.- 387с.л

31. Брупшинский H.H. Об имитационном моделировании в пожарной охране.-В кн.:Вопросы экономики в пожарной охране.-М.:ВНИИПО МВД СССР,1977.с. 51-57

32. Брушлинский H.H. Об одной имитационной модели процессаг1 функционирования пожарной охраны.-В кн. ¡Вопросы экономики в пожарнойхs охране.,вып.7.-М.:ВНИИПО МВД СССР, 1978.

33. Брежнев A.A., Теребнев В.В. Начальнику караула об организации службы в пожарной части.- М.: Стройиздат, 1991.-127 с.

34. Брушлинский H.H. Системный анализ деятельности государственной противопожарной службы. Учебник М.: МИПБ МВД России, 1998.- 255 с.

35. Бурков И.В., Назаров Д.Е., Боевая проверка дыхательного аппарата со сжатым воздухом ПТС — Профи- 168С-Р: Частная методика, кафедра

36. Пожарно-строевой подготовки и ГДЗС, Иваново: Ивановский институт ГПС МЧС России, 2005 г. -16 с.

37. Бондаренко М.В., Долматов С.Н. ГДЗС в примерах: Учебное пособие. -АГПС МЧС России 2006 г. -53 с.

38. Бражник А.Н. Имитационное моделирование: возможности GPSS World.

39. СПб.: Реноме, 2006. - 439 с.5

40. Вассерман М.Н. Дыхательные приборы в промышленности и пожарномделе.-М, 1931.- 157 с.1

41. Вентцель Е.С.Теория вероятностей.-М.: Наука, 1969. 476 с.

42. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерныеi