Как указывалось, выше, для АСУ ТП промышленного назначения основной составляющей качества функционирования является экономическая эффективность автоматизированных систем управления Ээ. В связи с этим повышение надежности АСУ следует рассматривать не как самоцель, а лишь как одно из средств обеспечения высокого уровня экономической эффективности автоматизированных систем управления системы. В то же время, как показывают расчеты и вся практика эксплуатации АСУ ТП, надежность Н в значительной степени влияет на результирующие показатели экономической эффективности автоматизированных систем управления. Низкий уровень Н может свести экономическую эффективность АСУ ТП к нулю или даже сделать ее отрицательной. Таким образом, надежность является одним из важнейших факторов, определяющих эффективность функционирования АСУ ТП.
На различных этапах создания АСУ ТП возникают две основные задачи, требующие совместного рассмотрения вопросов надежности и экономической эффективности:
- расчет (прогноз) уровня экономической эффективности автоматизированных систем управления с учетом надежности;
- оптимизация (оптимальное нормирование) требований надежности АСУ ТП по критерию максимума ее экономической эффективности автоматизированных систем управления.
При рассмотрении вопросов экономической эффективности все объекты можно разделить на две большие группы: 1) самостоятельные. объекты (объекты, выпускающие некоторую продукцию и потому способные самостоятельно приносить экономический эффект); 2) объекты, не способные самостоятельно выпускать продукцию, экономический эффект от которых определяется как прирост эффекта от некоторого самостоятельного объекта. АСУ ТП в этом смысле относится ко второй группе.
Основным показателем экономической эффективности систем управления технологическими процессами любых объектов капитальных вложений (как самостоятельных объектов, так и мероприятий) является коэффициент экономической эффективности систем управления технологическими процессами. С ним связан также срок окупаемости.
Для сравнения по экономической эффективности различных вариантов хозяйственных или технических решений, вариантов реализации самостоятельных объектов и мероприятий используют показатель приведенных затрат на некоторый объем годового выпуска продукции.
К основным экономическим критериям оптимизации технических решений (в том числе и решений, связанных с обеспечением надежности) можно отнести максимальное значение коэффициента экономической эффективности и минимальный объем приведенных затрат. Критерии не эквивалентны, поэтому при постановке оптимизационной задачи следует специально обосновывать выбор критерия оптимизации. При расчете экономической эффективности систем управления технологическими процессами с учетом Н следует иметь в виду, что АСУ ТП может дать прибыль только в результате улучшения показателей функционирования технологического объекта. Поэтому прибыль от внедрения АСУ ТП — это всегда прирост прибыли, в связи с чем АСУ ТП следует рассматривать как некоторое усовершенствование технологического объекта.
Для автоматизированного технологического комплекса (АТК), включающего автоматизируемый технологический объект (ТО) и АСУ, основные показатели экономической эффективности вычисляются по формулам.
Постановка задачи оптимального нормирования надежности АСУ ТП предполагает наличие в распоряжении разработчика определенных методов «управления» надежностью разрабатываемой системы. Задача состоит в том, чтобы среди уровней надежности, которые могут быть обеспечены в рамках этих методов и наложенных ограничений, найти уровень, отвечающий экстремуму некоторой целевой функции. В качестве целевой функции принимают указанные выше показатели экономической эффективности.
Теоретической предпосылкой возможности оптимизации уровня надежности АСУ ТП по экономическим критериям является то обстоятельство, что, с одной стороны, повышение надежности систем управления технологическими процессами всегда сопряжено с определенными затратами и что, с другой стороны, повышение надежности систем управления технологическими процессами снижает потери от отказов.
В некоторых случаях — в связи со спецификой постановки задачи или вследствие отсутствия необходимых экономических данных рассматриваемую задачу можно решать по критерию максимума надежности систем автоматизации в рамках наложенных ограничений (на стоимость системы, на количество используемого оборудования, на интенсивность технического обслуживания и т. п.). В качестве максимизируемых показателей надежности можно использовать Тб, Pi(т), Кг. и др.
Ограничения, налагаемые на решение задачи, приходится учитывать и в случае использования экономических критериев. При этом целесообразно искать два решения задачи — в рамках наложенных ограничений и без них. Сопоставление этих решений позволяет оценить потери экономической эффективности системы, вызываемые наличием ограничений.
Показатели надежности технических средств
Надежность комплексов технических средств АСУ ТП из-за их сложности, громоздкости и индивидуальных различий, как правило, экспериментами не устанавливает.
Предприятия - изготовители технических средств систем автоматизации имеют расчетные и экспериментальные данные об их надежности. Эти сведения приводятся в каталоге ГСП, иногда в проспектах.
Надежность систем автоматизации связана с уровнем развития техники, поэтому показатели надежности технических средств все время повышаются, что необходимо учитывать в расчетах в последующие периоды.
Интенсивность потока отказов систем автоматизации обозначена X, среднее время безотказной работы Тср.
Для более точных расчетов рекомендуется использовать показатели надежности применяемого оборудования по данным каталогов.