Автоматизированная система управления технологическим процессом газотранспортных систем (АСУТП) ГОФО-2/Ямал (Система) является крупнейшей в ПАО «Газпром» автоматизированной информационной системой контроля и управления объектов транспортировки и газа, где ГОФО (GOFO (GazOduc D & Apos; Urengoy – Frontière Ouest) складывается из названия «Газопровод
Уренгой — западная граница». Комплекс сочетает в себе открытость и гибкость для масштабирования и интеграции новых программных приложений, высокий уровень надежности и резервирования, большой потенциал развития функциональных возможностей и является неотъемлемой частью диспетчерского управления газотранспортной системой (ГТС). АСУТП надежно и без сбоев обеспечивает управление транспортировкой газа потребителям.
АСУТП ГОФО-2/Ямал представляла собой целостную платформу многоуровневой автоматизированной системы, обеспечивающей контроль состояния и управление технологическим оборудованием газотранспортных систем с выводом данных на экраны автоматизированных рабочих мест операторов и видеостену. Многоуровневый диспетчерский комплекс построен на принципах системы реального времени SCADA в составе единых диспетчерских рабочих мест, включая комплексы сбора и средства обработки информации на базе серверов. Содержит современные инструменты хранения, анализа и обработки больших объемов информации, управления базами данных, их взаимодействия, сбора и предоставления данных пользователями.
Система обеспечивает вертикальную и горизонтальную интеграцию всех систем диспетчерского управления и систем локальной автоматики в режиме реального времени. Горизонтальная интеграция обеспечивает обмен информацией между линейными производственными управлениями (ЛПУ), а также с граничными газотранспортными центральными диспетчерскими пунктами (ЦДП).
Архитектура Системы включает в себя следующие основные подсистемы (рис. 1):

• двухуровневая интеграционная платформа, которая обеспечивает выполнение функций сбора и первичной обработки информации из подсистем нижнего уровня;
• диспетчерский сегмент, реализующий основные функции анализа и предоставления данных пользователям;
• хранилище, которое осуществляет хранение всей информации, необходимой для реализации функций оперативно-диспетчерского контроля и управления в соответствии с единой объектно-ориентированной моделью данных, описывающей деятельность предприятия (разработчик ООО «Информтрансгаз» (ООО ИТГ);
• подсистема администрирования, предназначенная для контроля, настройки и управления функционированием аппаратных и программных средств АСУТП в оптимальном режиме.

Обеспечивает информационное взаимодействие со всеми филиалами (ЛПУМГ), входящими в структуру (рис. 1).

Программное обеспечение Системы ЦДП выполняет следующие технологические функции:

• мониторинг объектов магистральных газопроводов в реальном времени;
• оперативный контроль и анализ режима работы ГТС;
• информационная поддержка диспетчерских и производственных служб аппарата управления Общества и ЛПУМГ;
• автоматическое формирование оперативных данных в реальном времени для ЦПДД;
• передача информации смежным газотранспортным обществам в реальном времени;
• архивирование положения кранов ГТС;
• автоматическое формирование оперативных данных для «Автоматизированного журнала диспетчера ЦДП»;
• накопление и хранение технологических данных, полученных от внешних систем сбора информации;
• передача сообщений на уровень
• ЛПУМГ и ЦДП (электронная почта);
• автоматическая подготовка данных для расчета режима работы ГТС с использованием «Комплекса моделирования и оптимизации» с передачей по интернету расчетной информации в ЛПУМГ;
• диагностика работоспособности всех информационных компонентов Системы;
• администрирование Системы.

Комплекс программно-технических средств Системы ЦДП состоит из следующих компонентов:

• сервер Системы супервизорного контроля и сбора данных в реальном масштабе времени SCADA, обеспечивающий подключение к диспетчерской ЛВС Общества и к системам технологического управления ЛПУМГ;
• АРМ диспетчер Общества на базе трех рабочих станций;
• АРМ инженер-технолог на базе двух рабочих станций;
• сетевое и вспомогательное оборудование диспетчерской ЛВС Общества;
• стандартные пакеты программного обеспечения диспетчерской ЛВС ЦДП;
• прикладные программы и отображение информации.

Центральным элементом архитектуры является база данных реального времени SCADA-системы (рис. 2), которая обеспечивает:

• ведение большой базы данных реального времени со сложной обработкой информации;
• стыковки с различными средствами автоматизации ГТС и возможностью подключения новых систем управления;
• многозадачную обработку;
• многопользовательскую работу, поддержку большого числа АРМ и «кликлиентов»;
• ведение «глубокой» ретроспективы.

База данных реального времени представляет собой не просто иерархическую, а объектно-ориентированную иерархическую базу данных. Поддержка объектного подхода позволяет оперировать данными с использованием современных технологий объектно-ориентированного проектирования и программирования, что давно уже стало стандартом построения сложных систем.
На уровне ЦДП функционирует «Платформа разработки программного обеспечения» для поддержки и развития системы диспетчерского управления. Платформа ПО состоит из следующих компонентов:

• сервер поддержки прикладной системы «Конфигуратор» и двух терминалов специалистов по конфигурации;
• стандартный пакет ПО АРМ «Конфигуратор», SCADA-системы;
• сервер разработки программных средств и терминалов специалистов по разработке программ;
• стандартный пакет ПО АРМ по разработке программных средств;
• сетевого и вспомогательного оборудования ЛВС-платформы по производству программных средств.

Взаимодействует с локальными системами автоматики (СА) (рис. 1) и обеспечивает контроль и управление объектами газотранспортной системы. Система обеспечивает интеграцию разнотипных средств автоматизации объектов газопроводов. Существуют хорошо отработанные методики расширения набора скан-задач при подключении новых систем автоматики и реализации новых программных протоколов обменов с ними.
Особое внимание уделяется вопросам эксплуатации Системы. Специалисты Обществ осуществляют эксплуатацию, администрирование и развитие АСУТП ГОФО-2/Ямал как в администрации, так и в ее филиалах в части обеспечения бесперебойной работы.
Свыше 15 лет ООО «Газпром трансгаз» (Москва, Нижний Новгород и Саратов) привлекает ООО «ИТГ» для технического обслуживания Системы, а также для проведения ремонтных работ и развития программного обеспечения. Администратор Системы и специалисты ООО «ИТГ» регулярно анализируют системный журнал администратора и ситуаций, приводящих к ошибкам функционирования программных и технических средств Системы, устраняют причины возникновения нештатных ситуаций. Разрабатывают методики и патчи для оперативного исправления или нейтрализации ошибок в исполняемой программе. Обеспечивают поддержание базы данных реального времени в актуальном и работоспособном состоянии. Восстанавливают информационное взаимодействие при возникновении сбоев. Выполняют необходимые доработки программного обеспечения при применении новых серверов с различными версиями операционной системы, а также осуществляют перенастройку программно-технических средств Системы при изменении конфигурации базовых программных средств. Проводят работы по повышению отказо-
устойчивости Системы, расширению и совершенствованию функциональных возможностей Системы в соответствии с требованиями пользователей. Осуществляют консультации и обучение пользователей работе с Системой, с внедряемыми программными средствами, приемам и навыкам работы на рабочих станциях.
Ремонт технических средств осуществляется путем восстановления неисправного оборудования и установки нового оборудования на объектах. Впервые в практике создания автоматизированных систем управления в ПАО «Газпром» разработчик Системы передал пользователям в полном объеме тексты программ, что позволило получить полную независимость от разработчика при сопровождении и совершенствовании Системы. Газотранспортные общества и ООО «ИТГ» являются правопреемниками программного обеспечения АСУТП ГОФО-2/Ямал.

Одним из важных элементов архитектуры Системы является реляционная технологическая база длительного хранения (ТБДХ), которая обеспечивает организацию архивов данных о технологических и производственных процессах. По сути Система является в современных терминах «Цифровым двойником ГТС»
в границах объектов, так как информационная модель, представленная данными в ТБДХ, стала виртуальным аналогом реального объекта, который в своих ключевых характеристиках дублирует характеристики ГТС и способен воспроизводить режим его работы в различных ситуациях. Для воспроизведения режимов работы ГТС выполнена интеграция ТБДХ с комплексом моделирования и оптимизации. Это обеспечивает проведение расчетов как фактического режима работы, так и прогнозирование режимов транспорта газа и газопотребления. Систему отличает высокая надежность: так, уже более 20 лет она работает на объектах в круглосуточном режиме практически без сбоев. Это связано, в первую очередь, с надежностью работы программно-технических средств, удаленного централизованного администрирования как верхнего, так и нижнего уровня. Централизованная параметризации объектов ГТС и эксплуатационного обслуживания позволяет обеспечить когерентность баз данных и оперативность устранения сбоев оборудования. При этом немалую роль играет эффективная организации работ по обслуживанию АСУТП ГОФО-2/Ямал [1–4].
Основной отличительной особенностью АСУТП ГОФО-2/Ямал является то, что это единственная в отрасли «большая» многоуровневая распределенная система управления технологическими процессами ГТС. Ее выделяют наличие единой платформы разработки, удаленного централизованного администрирования, система централизованной параметризации объектов газопроводов и эксплуатационного обслуживания, наличие банка программных интерфейсов к системам автоматизации различных производителей, открытость для конечного пользователя, так как поставлены все исходные тексты программных приложений вместе со средой разработки. Гибкость архитектуры Системы позволяет производить легкое масштабирование в соответствии с реальными потребностями пользователей.

В настоящее время большая часть оборудования Системы морально и физически устарела и выработала свой ресурс, пользователь проводит планомерные работы по замене вышедшего из строя комплекса технических средств. Для восстановления ресурса оборудования и подтверждения существующих характеристик АСУТП ГОФО-2/Ямал целесообразно выполнить работы по капитальному ремонту Систем. Модернизация Системы, на наш взгляд, должна предусматривать выполнение следующих основных работ:

• создание платформы для испытаний модернизированной Системы в соответствии с регламентом (повышения глубины импортозамещения ПТС, обеспечения соответствия образцов требованиям);
• переход Системы уровней ЦДП и ЛПУМГ на новую аппаратную платформу;
• переход на новую версию операционной системы;
• модернизация прикладного программного обеспечения Системы и базового программного обеспечения;
• повышение быстродействия Системы;
• внедрение системы публикации данных «Веб-монитор ИТГ»;
• расширение функциональных возможностей Системы в части расширения круга режимно-технологических задач;
• разработка программных методов обнаружения и корректировки недостоверной информации в автоматизированном режиме;
• реализация системы обеспечения информационной безопасности Системы, соответствующей требованиям
• ПАО «Газпром»;
• устранение аномалий, выявленных за период эксплуатации Системы.

В условиях ограниченного финансирования для определения приоритета выполнения работ по капитальному ремонту необходимо разработать основные критерии и оценку функционирования систем
АСУТП ГОФО-2 на объектах Об с учетом следующих критериев:

• загруженность контролируемых технологических объектов;
• количество неполадок/отказов Системы;
• количество информационных каналов Системы;
• количество подключенных систем автоматизации.

Для ранжирования выполнения работ по капитальному ремонту могут быть рекомендованы методы оптимального планирования вывода оборудования в ремонт на основе специальных алгоритмов многофакторной оптимизации, учитывающих предиктивный анализ состояния оборудования, регламент работ, доступность бригад и материалов, а также прогноз загруженности оборудования на основе алгоритмов машинного обучения. По итогам ранжирования систем выполнение работ объектов капитального ремонта может быть распределено по годам.