Význam myšlenkových modelů pro snížení výskytu poruch při řízení elektrizační soustavy

Podobné dokumenty
Základní pojmy; algoritmizace úlohy Osnova kurzu

Práce s PID regulátorem regulace výšky hladiny v nádrži

Budoucnost teplárenství Konference Mělník

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Název: Specifika simulátorů energetických výroben podle účelu jejich využití. Zpracoval: Ing. Robert Peca, vedoucí Divize simulačních systémů

1 Úvod 1.1 Vlastnosti programového vybavení (SW)

Koordinace krizových stavů v síťových odvětvích

Spojité regulátory Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012. Spojité regulátory. Jednoduché regulátory

Automatické měření veličin

Spojení a kontakty: Střední průmyslová škola strojní a elektrotechnická a Vyšší odborná škola, Liberec 1, Masarykova 3, příspěvková organizace

Národní akční plán pro chytré sítě (NAP SG) ABSTRAKT

Mechatronika ve strojírenství

2. Mechatronický výrobek 17

SMART GRID SYSTEM TECHNOLOGIE PRO ANALYTIKU A SPRÁVU ENERGETICKÝCH SÍTÍ. Představení společnosti Analyzátor sítě

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností

Příloha č.3 Otázka pro hodnocení manažera

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Povolání Vyšší odborné vzdělání; Bakalářský studijní program

Aktualizace Státní energetické koncepce České republiky

Ostrovní provoz BlackOut

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Úvodní přednáška. Význam a historie PIS

Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. CW01 - Teorie měření a regulace 10.2 ZS 2010/2011. reg Ing. Václav Rada, CSc.

Návrh změny systému zdravotního zabezpečení v České republice. MUDr. Tomáš Julínek

PowerOPTI Řízení účinnosti tepelného cyklu

KET/ZPI - Zabezpečení podnikových informací

Obchodný kódex PS principy, změny, vývoj. Hynek Beran, Taures, a.s. UF Košice,

28.z-8.pc ZS 2015/2016

Projektové řízení jako základ řízení organizace

Uplatnění poznatků ergonomie v prevenci pracovních rizik

Vyšší odborná škola, Střední škola, Centrum odborné přípravy Budějovická 421, Sezimovo Ústí

Zavádění inteligentního měření v EU a ČR.

PROTOKOL O LABORATORNÍM CVIČENÍ - AUTOMATIZACE

MARKET COUPLING. ČEZ ESCO Energetický seminář Čestlice Luděk Horn ČEZ a. s., Trading

OD SMART METERINGU KE SMART BALANCINGU

Růst provozních nákladů a cen vstupů v letech PREMMI portál o hospodaření energií

Smart City a MPO. FOR ENERGY listopadu Ing. Martin Voříšek

5. Umělé neuronové sítě. Neuronové sítě

PŘEDSTAVY ZAMĚSTNAVATELŮ O DOVEDNOSTECH A SCHOPNOSTECH NASTUPUJÍCÍCH ABSOLVENTŮ

Modelování a simulace Lukáš Otte

Reálná čísla a výrazy. Početní operace s reálnými čísly. Složitější úlohy se závorkami. Slovní úlohy. Číselné výrazy. Výrazy a mnohočleny

Technická příprava teorie motorického učení,

Jak by měl být transformován sektor teplárenství a jakou roli by měl hrát

Zpětná vazba, změna vlastností systému. Petr Hušek

Krize veřejných zdravotních systémů a reforma financování

Informatika pro 2. stupeň

Podmínky integrace větrné energie do energetiky ČR 4. Vetrna energie v CR 2008

CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL

Dokument ze zasedání B7-0000/2013. předložený na základě otázky k ústnímu zodpovězení B7-0000/2013

Zdeněk. Havlíček. katedra informatiky, PEF, Vysoká škola zemědělská Praha 6 - Suchdol

UČEBNÍ OSNOVA PŘEDMĚTU

Učební osnova vyučovacího předmětu Automatizační technika. 3. ročník (zaměření elektroenergetika) Pojetí vyučovacího předmětu

Inteligentní energetické sítě - smart grids. EMIL DVORSKÝ, KEE, FEL, ZČU v Plzni

1. Znalostní systémy a znalostní inženýrství - úvod. Znalostní systémy. úvodní úvahy a předpoklady. 26. září 2017

Tisková zpráva 24. listopadu Cenová rozhodnutí ERÚ pro regulované ceny v elektroenergetice a plynárenství pro rok 2018

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Kvalita regulačního pochodu

Legislativní balíček Čistá energie pro všechny Evropany a vztah k NAP SG

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Budoucnost české energetiky. Akademie věd ČR

VÁS VÍTÁM NA TOMTO SEMINÁŘI

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

Význam inteligentních sítí pro využívání obnovitelných zdrojů energie

PŘECHODOVÁ CHARAKTERISTIKA

Aktuální otázky kolem výkaznictví Technologická vlastní spotřeba

SOFTWAROVÉ INŽENÝRSTVÍ

PR v kostce zásady komunikace prezentace. Marcela Bergerová,

VYHODNOCENÍ PŘIPOMÍNEK K MATERIÁLŮM S NÁZVY:

Energetický zákon a další legislativa

Návrh systému řízení

BALÍČEK PROTIPŘEDSUDKOVÉ VZDĚLÁVÁNÍ (3 kurzy)

Bezepečnost IS v organizaci

Akční plán energetiky Zlínského kraje

Kontrolní seznam evropského spotřebitele energie

SmartGrid & Smart Metering. Radek Semrád EurOpen, října 2012

MEZINÁRODNÍ STANDARDY PRO PROFESNÍ PRAXI INTERNÍHO AUDITU

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Vlastnosti regulátorů

Hodnocení a klasifikace při výuce F na SŠ. Jiří Tesař

Příloha IV Klasifikační řád Klasifikace ve vyučovacích předmětech, výňatek

Zkušenosti s provozem kalibračních tratí. Ing. Vladislav Šmarda ENBRA, a. s.

VY_32_INOVACE_AUT -2.N-09-REGULACNI TECHNIKA. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno

Možný přístup k odhadu spotřeby elektřiny v ČR a jednotlivých regionech

Elektrotechnik. Grantový projekt OP VK: TECHNIKA JE ZÁBAVA Registrační číslo: CZ.1.07 / /

Rozvoj OZE jako součást energetické strategie ČR a výhled plnění mezinárodních závazků

Ústav automatizace a měřicí techniky.

S T R A T E G I C K Ý M A N A G E M E N T

Bezpečnost chemických výrob N111001

REGULAČNÍ TECHNIKA základní pojmy, úvod do předmětu

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hustopeče, Masarykovo nám. 1. Regulace teplovodních otopných soustav úvod, základní pojmy

Osnova přednášky. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Základy automatizace Stabilita regulačního obvodu

Smart Grid a komunikační infrastruktura

Centrum rozvoje technologií pro jadernou a radiační bezpečnost: RANUS - TD

Budoucnost dispečerských řídicích systémů.

Obsah DÍL 2 KAPITOLA 6. 6 Automatická regulace Základní terminologie historické souvislosti 12

Kroužek pro přírodovědné talenty při Hvězdárně Valašské Meziříčí Lekce 17 ROBOTIKA II

Návrh aktualizace rámce COSO vymezení ŘKS 2. setkání interních auditorů z finančních institucí

Doc. Ing. Daniel Kaminský, CSc. ELCOM, a.s.

KRIZOVÉ ŘÍZENÍ PRO INŽENÝRSKÉ OBORY

Informace o nové směrnici o energetické účinnosti

Základy fuzzy řízení a regulace

Transkript:

Význam myšlenkových modelů pro snížení výskytu poruch při řízení elektrizační soustavy Ivan Petružela Data Systems & Solutions 1

Obsah 1. Řízení technologických systémů v energetice 2. Lidský faktor, vliv zátěže na vznik chyb 3. Paradox/ironie automatizace 4. Zdroje chyb 5. Příklad uplatnění pasivních zdrojů chyb 6. Myšlenkové modely 7. Závěr 2

Řízení technologických systémů v energetice Těžiště řídící činnosti se přesouvá se z dělání častých dílčích regulačních zásahů na sledování celku (supervize). Aktivní působení je nezbytné v případě nepředpokládané souhry více poruch. 3

Řízení technologických systémů v energetice Systémy v energetice jsou dynamické stavové systémy. Jsou složeny z vlastního technologického procesu, z ochran, z řídícího systému a působení operátora který mění své regulované veličiny tak, aby odchylka od žádaných hodnot byla minimální Bezpečnostní meze Žádaná hodnota + - Releová logika Ochranný systém PID regulátory řídící systém poruchy dt Řídící zásahy Rozhodnutí rozpoznání abnormální situace Obsluha Technologický proces 4

Řízení technologických systémů v energetice S postupným rozvojem automatizace se úloha operátora změnila z výkonné na dozorovací. Plní spíše roli aktivního bezpečnostního systému. Musí reagovat především v případě výskytu poruch a změnit aktuální stav systému tak, aby ochranný systém neodstavil technologický proces. pusobení SKR Oblast pusobení obsluhy Oblast pusobení ochran Oblast destrukce systém 5

Automatizace řídících procesů Základní idea vycházela z představy, čím dokonalejší stroj, tím jednodušší může být obsluha, tím se bude dopouštět méně chyb. Člověk byl zbaven rutinních úkonů jednoduché regulace a přesunul se z výroby do řídících center a údržby.některé výrobní procesy se staly plně automatizované (samočinné) a bez potřeby přímé účasti člověka. 6

Automatizace řídících procesů Změna činností operátora zvyšováním automatizace výrobních procesů Úroveň automatizace Informační Diagnostická Expertní Počítač Podává informace o aktuálním stavu systému diagnostikuje aktuální stav a nabízí operátorovi všechny možné řídící zásahy vybírá řídící zásah, před jeho provedením čeká na potvrzení od operátora Operátor Provádí všechny rozhodnutí a všechny řídící zásahy Vybírá z navrženého seznamu řídící zásah a ten realizuje Potvrzuje navržený řídící zásah. Samostaně zasahuje pouze v havarijních situacích Úplná Provádí všechny rozhodnutí a řídící zásahy a operátora pouze informuje Pouze sleduje globální parametry systému. 7

Paradox/ironie automatizace Operátor provádí činnosti, které nemohou být automatizovány. Lidský faktor vnáší do systému chyby a systém musíme před nimi chránit Automatizace zvyšuje spolehlivost systému Operátor zajišťuje bezpečnost systému. Umí lépe reagovat v neočekávaných situacích. Automatizace snižuje spolehlivost systému 8

Paradox/ironie automatizace Účinek automatizace a nových informačních technologií se projevil postupnou ztrátou přímého kontaktu člověka s výrobním procesem. Neustále zdokonalované sdělovací systémy mu vytvořily virtuální realitu, kdy z jednoho místa a z počítačové klávesnice nebo kliknutím myši může ovládat libovolné akční členy, měnit žádané hodnoty. Vše jen proto, aby se omezila pracovní zátěž operátora a minimalizovaly dopady jeho chyb. U složitých dynamicky se měnících systémů byl výsledek přesně opačný. Chyby se nevyskytují tak často, ale když již nastanou, jejich dopady jsou mnohonásobně větší. Automatizace zvětšila zátěž především v poruchových stavech. Někdy se tento jev označuje jako ironie automatizace. Dokonalejší technika přináší sice více doplňkových informací. Ale tento nový informační svět je závislý na konfiguraci, na kterou operátor/uživatel nemá vliv. 9

Automatizace řídících procesů Hardware Software Operátor Hardware Údržba Software 10

Zdroje chyb 8 of 39,000 viditelné skryté havárie vážné Drobné chyby Chyby viditelné školeným operátorem Potenciální chyby Chyby viditelné odborníkem s provozními zkušennostmi 11

Zdroje chb Drobné chyby jsou časté u úkolů založených na dovednostech, v nichž není mnoho kognitivního úsilí. Malé rozdíly v situaci mohou být nepovšimnuty z důvodů selhání pozornosti. Chybná klasifikace situace vede k použití nesprávných pravidel. Závažnější omyly se objevují zejména při úkolech založených na pravidlech a na znalostech, například Vynechání části postupu z důvodů nevzpomenutí. Provedení úkonů v chybném pořadí Provedení činností na nesprávném objektu Neexistuje pravidlo pro danou situaci 12

Zdroje chyb Kognitivní procesy vyšší úrovně (stanovení cílů a volba prostředků k jejich dosažení) jsou méně citlivé na případné drobné chyby. Pokud však dojde k selhání při řešení problému jsou důsleky největší. Proto je velmi důležitá identifikace pozorovatelných projevů možných chyb (detekční schopnost). Ta závisí na bezprostřednosti a validitě zpětnovazebné informace založená na logických následcích chybných akcí. Při vyšších kognitivních činnostech je detekce chyb obtížná, a navíc výsledky detekce mohou vyhovovat různým interpretacím. 13

Zdroje chyb Odstavení systému TRÉNINK ČASOVÝ STRES PRIORITY ORGANIZACE Havárie LEGISLATIVNÍ PŘEDPISY Odchylky od provozních předpisů PROJEKT SYSTÉMU PROVOZNÍ PŘEDPISY 14

Vliv automatizace na lidský faktor Vedle poklesu dovedností došlo také snížení znalosti (uvědomění si) aktuální situace. Obsluha ztratila ostražitost, protože přehnaná důvěra v automaty způsobila bagatelizaci (podvědomé odmítání) informací, které jsou protichůdné vůči počítačem navrženému řešení. Pracovní zátěž je v ustálených podmínkách téměř nulová ale při poruše se několikanásobně zvyšuje. Plně automatizované řízení je účinné pouze, když rozhodování je přesné a je rychle provedeno na základě správných a úplných algoritmů, které zahrnují všechna známá omezení. 15

Vliv automatizace na lidský faktor Nedostek podrobných modelů, které umožňují reagovat na všechny změny okolních podmínek, vedou ke tvorbě křehkých rozhodovacích algoritmů, Ty jsou příčinou zavádějících, či chybných rozhodnutí. Nižší sledovatelnost systému, způsobená velkou automatizací, zvýšila závislost operátora na technice. Operátor přenechával zodpovědnost na automatu o němž předpokládal, že neomylně zvládne všechny situace. K tomu mu však stále schází vyšší kognitivní funkce myšlení a rozhodování. jsou nezbytné při řízení procesů rychle se měnících v čase. 16

Vliv zátěže na vznik chyb Operátor neustále zpracovává informace o stavu řízeného procesu. Pomocí svého myšlení je dokáže interpretovat a získávat znalosti. Při mentálně nejnáročnější činnosti (předvídání budoucího vývoje) již nezpracovává tak velké množství dat, ale zátěž jenejvětší 17

Zdroje chyb Zdroje lidských chyb můžeme rozdělit na aktivní (řídící činnost operátora) pasivní (v projektu, v provozních postupech, prioritách organizace atd.). Automatizace omezuje účast lidského faktoru na řízení a tím i výskyt aktivních chyb. Došlo ke zvýšení provázanosti systémů a snížila se jejich průhlednost. Uplatňují se pasivní zdroje. Chyby se přesunuly z operátorů na projektanty a staly se obtížněji detekovatelnými. 18

Rozdělení čiností operátora Myšlenkový podle jejich mentální náročnosti model procesu Možné Havarijní postupy činnosti Provozní postupy Přídavné Informace z velínu Havarijní postupy Provozní postupy Audiovizuální Přídavné Informace Audiovizuální z velínu zpětná vazba zpětná vazba Audiovizuální zpětná vazba Naučené odezvy na vybrané procesy předpověď budoucího stavu procesu Detekce Detekce abnormální Identifikace abnormální situace stavu situace procesu Činnost Činnost Detekce založená abnormální na založená na dovednostech situace dovednostech Identifikace stavu procesu definice úkolů řízení Činnost založená na předpisech Zkušennostní báze Pravidlostní báze Zkušennostní báze Činnost Činnost Činnost založená na založená založená na dovednostech na předpisech znalostech Činnosti operátorů při řízení je možné rozdělit do tří základních kategorií podle jejich mentální náročnosti 1. Založené na dovednostech 2. Založené na pravidlech 3. Založené na znalostech Zkušennostní báze Pravidlostní báze Znalostní báze Technologický proces Bezpečnostní a řídící a systém řídící systém Technologický proces Bezpečnostní a řídící systém 19

Vliv zvyšování automatizace v řízení Dokonalejší technika přinesla více doplňkových informací pro přesnější řízení. Současně zvýšila závislost tohoto nového informačního světa na SW a HW nastavení (konfiguraci) řídících systémů. 20

Viditelné zdroje chyb 21

Tvorba myšlenkového modelu Operátor při řízení používá abstraktní pojmy. Ty získává postupně z přechozích zkušennosti (z pozorováním, z analýz ukončených procesů, atd.). Pomocí pojmů si vytváří myšlenkový model. Ten představuje určitou zjednodušenou reprezentaci reálných jevů. Model usnadňuje pochopení a zapamatování příchozích informací. Dále umožňuje zobecňovat výsledky pozorování a interakci vzájemně provázaných procesů Člověk hledí na nové informace způsobem, který je závislý a limitován jeho současným myšlenkovým modelem. Pokud se realita liší od modelového očekávání, dochází k postupné korekci myšlenkového modelu, tak, aby získanou zkušennost respektoval 22

Co je důvodem častějších havarijních stavů v ES? Současný celosvětový výskyt kolapsů elektrizačních soustav v hospodářsky vyspělých zemích provoz energetických systémů byl posunut do oblasti většího výskytu chyb. nelze předpokládat, že by odlišné SKŘ měly stejné nedostatky zavádění trhu v energetice je jejich společný faktor Vlivem legislativních změn dochází ke změně ekonomických podmínek a následně i provozních. Zavádění liberalizace na trhu s elektrickou energií vytvořilo další cenovou vazbu, která nepřímým způsobem ovlivňuje řízení. 23

Aktualizace myšlenkových modelů ekonomickolegislativních Mentální rozhodovací činnost legislativců i ekonomů je založena na znalostech. Odpovídá úrovni jejich, jimi vytvářených myšlenkových modelů. Black Out Myšlenkový model legislativců by měl umět predikovat ekonomické a technické dopady potenciálních změn ještě předtím, než jsou provedeny. Kontrolní mechanismy tak zůstaly v rámci monopolního řízení jednoho celku a zaostaly za dynamikou obchodních výměn. Báze předpisová i znalostní nezareagovala na legislativní změny. Operátoři nemohli přizpůsobit své zažité myšlenkové modely tak aby odpovídaly změněným podmínkám. 24

Příklad uplatnění pasivních zdrojů chyb Zavádění liberalizace na trhu s elektrickou energií vytvořilo další cenovou vazbu, která nepřímým způsobem ovlivňuje řízení. Děje se tak přes činnost vedoucích manažerů organizací působících v energetice. Jejich chování respektuje především legislativní a ekonomický rámec. Tlak na upředňostňování ekonomických požadavků znamenal změnu prioit jimi řízených organizací. Tím se uplatnily zdroje pasivních chyb 25

Příklady ekonomicko-legislativních myšlenkových modelů "Pokud společnost prodává elektřinu nebo plyn a zároveň vlastní přepravu, přirozeně se snaží zabránit konkurenci ve spravedlivém přístupu k síti," řekl Barroso. "Je to jako supermarket, který má své vlastní značky a na policích nechce dát prostor jiným výrobcům. (19.9.2007)" Nerspektuje technická omezení (Neskladovatelnost elektrické energie a paralelní účinky poruch ) Snížení výroby Rovnováha!!! Snížení spotřeby Import elektřiny Elektrárny Přenosová soustava Velcí spotřebitelé 26

Zjednodušený model izolované elektrizační soustavy 27

Systémy podpory operátora Správně informovaný a dobře trénovaný operátor je schopný řídícího zásahu a dokáže řešit neočekávané situace. Zachování role člověka při řízení je významným bezpečnostním přínosem, i když snižuje výkonnost systému v porovnání s plnou automatizací. Proto je zájem stále udržet člověka v rozhodovacím procesu, neboť dokáže lépe reagovat na neočekávané události. Systémy výpočetní podpory mu mají pomoci zabránit zmatkům a nesprávným rozhodnutím. 28

Využití myšlenkových modelů Myšlenkové modely umožňují zacelit mezery v předpisové i automatizační bariéře Operátor tak i přes nejednoznačné výstupy automatizace může při mimořádných situacích zabránit osudným následkům. Myšlenkové modely Havárie Provozní predpisy Organizace Projekt Potenciální poruchové stavy 29

Závěr 1. Automatizace omezila výskyt aktivních chyb 2. Došlo ke zvýšení provázanosti systémů a snížila se jejich průhlednost 3. Chyby se přesunuly z operátorů na projektanty. Operátor si obtížněji vytváří vhled do situace 4. Tyto pasivní chyby jsou obtížněji detekovatelnými. Pasivní zdroje chyb vedou k haváriím s obrovskými dopady 5. Systémy podpory operátora musí obsahovat aktuální myšlenkové modely používané operátory 6. Zachování role člověka při řízení je významným bezpečnostním přínosem, i když snižuje výkonnost systému v porovnání s plnou automatizací 7. Pomocí myšlenkového modelu mohou být detekovány pasivní zdroje chyb. 30

Závěr 1. Automatizace omezila výskyt aktivních chyb 2. Došlo ke zvýšení provázanosti systémů a snížila se jejich průhlednost 3. Chyby se přesunuly z operátorů na projektanty 4. Tyto chyby jsou obtížněji detekovatelnými 5. Pasivní zdroje chyb vedou k haváriím s obrovskými dopady 6. Systémy podpory operátora musí obsahovat aktuální myšlenkové modely používané operátory 7. Zachování role člověka při řízení je významným bezpečnostním přínosem, i když snižuje výkonnost systému v porovnání s plnou automatizací 31