Имитационное моделирование процесса реализации риска аварии при проведении вскрышных работ на угольном разрезе

   Введение. Необходимость повышения уровня комплексной безопасности, снижения показателей аварийности и травматизма, минимизации риска отказов, аварий и катастроф предопределяют актуальность исследований взаимосвязи элементов системы «человек – машина – среда» («Ч–М–С») при проведении открытых горных работ. Одним из наиболее эффективных механизмов исследования функциональных характеристик системы «Ч–М–С» угольного разреза является проведение имитационного моделирования с целью выявления проблемных ситуаций, являющихся триггерами аварий с катастрофическими последствиями и травмированием персонала.  Имитационное моделирование технологического процесса предполагает конструирование модели реальной системы и постановку вычислительных экспериментов для описания поведения системы и оценки различных стратегий, обеспечивающих её функционирование.

   Целью данного исследования является адаптация технологий имитационного моделирования для решения проблемы комплексной безопасности при проведении открытых горных работ.

   В рамках исследования поставлена задача определения элементов, вносящих наибольший вклад в реализацию рисков в системе «Ч–М–С» при проведении вскрышных работ на угольном разрезе. В качестве моделируемых подсистем выступают «человек», «машина», «среда», «погодные условия».

   Материалы и методы. Процесс вскрышных работ рассмотрен в методологии ARIS eEPC (extended Event Driven Process Chain) как бизнес-процесс, связывающий совокупность подпроцессов и/или бизнес-операций. Для построения имитационной модели в программной среде AnyLogic бизнес-процесс вскрышных работ в нотации ARIS eEPC описан графом, представляющим структуру, состоящую из объектов и связей между ними. Данный подход позволяет структурировать последовательность событий и операций и определить альтернативные исходы, возникающие в процессе выполнения вскрышных работ.

   Результаты исследования. В рамках исследования разработан метод трансляции формальной модели бизнес-процесса вскрышных работ в нотации ARIS eEPC в комбинированную имитационную модель AnyLogic. На основе разработанного метода проведена серия машинных экспериментов, определены элементы, оказывающие влияние на реализацию риска аварий в системе «Ч–М–С» угольного разреза.

   Обсуждение и заключение. Технологии имитационного моделирования впервые в отечественной практике исследований системы «Ч–М–С» получили приложение для анализа показателей комплексной безопасности при проведении открытых горных работ. По результатам имитационного эксперимента установлено, что основное влияние на снижение надежности подсистемы «машина» оказывает человеческий фактор, который в совокупности с психофизиологическими свойствами человека усиливает развитие эффекта домино при реализации рисков различных типов. Представленные результаты и опытная апробация технологии имитационного моделирования могут иметь расширенное использование при анализе безопасности сложных технических систем с учетом влияния человеческого и техногенного факторов.

1. Баришполец В.А., Махутов Н.А., Беккер А.Д., Бобров Ю.В., Власов Ю.В., Гаденин М.М. и др. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Безопасность сложных «человеко-машинных систем». Баришпольц В.А. (ред.). Монография. Москва: МГОФ «Знание»; 2021. 432 с.

2. Махутов Н.А. Безопасность России. Человеческий фактор в проблемах безопасности. Москва: МГФ «Знание»; 2008. 688 с.

3. Щирый А.О. Совмещение событийной и пошаговой схем дискретного имитационного моделирования. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022;(12):338–342. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovmeschenie-sobytiynoy-i-poshagovoy-shem-diskretnogo-imitatsionnogo-modelirovaniya?ysclid=lpv45fs7di61569449

4. Хемди А Таха. Введение в исследование операций. Москва: Издательский дом «Вильямс»; 2005. 912 с.

5. Зырянов А.А., Доррер М.Г. Оценка показателей бизнес-процессов на основе GERT-сетей. Хвойные бореальной зоны. 2012;30(5–6):57–63. URL: https://hbz.sibsau.ru/page/archive (дата обращения: 12. 09. 2023).

6. Зырянов А.А., Доррер М.Г. Трансляция модели бизнес-процессов в нотации ARIS eEPC в GERT-сеть. В: Труды XI Международной конференции по финансово-актуарной математике и эвентологии безопасности (ФАМЭБ’2012). Красноярск; 2012. С. 187–197. URL: http://fam.conf.sfu-kras.ru/adds/XI-fames-2012-05-16-e-version.pdf (дата обращения: 09. 09. 2023).

7. Шеер А.-В. ARIS-моделирование бизнес-процессов. 3-е изд. Москва: Издательский дом «Вильямс»; 2009. 223 с.

8. Глухова К.И., Бекмансурова А.Р., Кучина Т.Н. Порядок действий при автоматизации бизнес-процессов. Chronos: естественные и технические науки. 2020;5(33):9–10. doi: 10.24412/2712-9691-2020-533-9-10

9. Штыкова А.С. Обзор некоторых возможностей среды Anylogic. Форум молодых ученых. 2017;2(6):301–306.

10. Доррер М.Г., Ланцев Е.А., Шаргаева А.И. Событийный анализ бизнес-процессов в нотации eEPC. В: Труды XV Международной конференции по эвентологической математике и смежным вопросам. Красноярск; 2011. С. 89–96. URL: https://sciup.org/140277916 (дата обращения: 09. 10. 2023).

11. Ланцев Е.А., Доррер М.Г. Получение агентной имитационной модели из дискретно-событийного описания бизнес-процесса. Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2013;3(174):44–52. URL: https://infocom.spbstu.ru/userfiles/files/articles/2013/3/05_lantsev.pdf (дата обращения: 09. 10. 2023).