ИНТЕГРИРОВАННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Определение. Ветряная оспа и опоясывающий герпес — инфекционные бо­лезни, вызываемые одним и тем же вирусом. Ветряная оспа встречается повсе­местно и является высококонтагиозной инфекцией, обычно доброкачественно про­текающей у детей и характеризующейся экзантематозной и везикулярной сыпью. При реактивации латентной инфекции, что чаще всего происходит после 60 лет, заболевание представляет собой везикулярную сыпь, локализующуюся соответст­венно дерматомам тела и сопровождающуюся тяжелыми болями.

Этиология. Клиническая связь ветряной оспы и опоясывающего герпеса была обнаружена около 100 лет назад. В начале двадцатого века с помощью гистопатологических методов было установлено, что высыпания на коже при ветряной оспе и опоясывающем герпесе сходны. Выделение вируса ветряной оспы и опоя­сывающего герпеса в 1952 г. позволило изучить его биологию. Возбудители, выделенные у больных ветряной оспой и опоясывающим герпесом, вызывали сходные изменения в культуре тканей — появление в клетках внутриядерных эозинофильных включений и образование многоядерных гигантских клеток. Это поз­волило предположить биологическое сходство вирусов. Последующие исследо­вания с использованием точных биохимических методов подтвердили их идентич­ность. Рестрикционный эндонуклеазный анализ вирусной ДНК, полученной у больного ветряной оспой, у которого затем развился опоясывающий герпес, позволил верифицировать молекулярную идентичность вирусов, ответственных за развитие двух клинически различных состояний. Вирус ветряной оспы и опоясы­вающего герпеса относится к семейству герпесвирусов, обладая такими общими структурными характеристиками, как наличие липидной оболочки, окружающей нуклеокапсид, имеющий икосаэдрическую симметрию, размеры 150—200 нм, и центрально расположенная двуспиральная ДНК, молекулярный вес которой составляет приблизительно 80•10⁶ D. Инфекционными свойствами обладают только вирионы, покрытые оболочкой. Это частично может объяснять лабиль­ность вируса.

Патогенез и морфология. Первичная инфекция. Патогенез ветря­ной оспы может протекать по схеме, предложенной Феннером для мышиной оспы. Распространяется вирус воздушно-капельным путем. В неустановленном месте происходит локальная репликация вируса. В инфекционный процесс вовле­кается система макрофагов, развивается вирусемия. Наличие вирусемии у боль­ных подтверждается диффузным, рассеянным характером кожных поражений, а в некоторых случаях вирус можно выделить из крови. В содержимом пузырьков находят дегенеративно измененные фрагменты дермы, клетки которой характе­ризуются баллонной дегенерацией, наличием многоядерных гигантских клеток и эозинофильных внутриядерных включений. В инфекционный процесс могут вовле­каться локальные кровеносные сосуды кожи, что приводит к возникновению участ­ков некроза и эпидермальных кровоизлияний. По мере прогрессирования бо­лезни везикулярная жидкость становится мутной, в ней накапливаются поли­морфно-ядерные лейкоциты, дегенеративные клетки и фибрин. Затем пузырьки разрываются, высвобождая жидкость, содержащую активный вирус, или посте­пенно подвергаются реабсорбции.

Рецидив инфекции. Механизм реактивации возбудителя, приводящей к развитию опоясывающего герпеса, неизвестен. Предполагают, что при ветряной оспе вирус накапливается в задних корешках спинного мозга и спинномозговых ганглиях, где и находится в латентном состоянии до момента реактивации. Гистопатологические исследования этих тканей в период активного опоясывающего герпеса показали наличие в них кровоизлияний, отека и лимфоцитарной ин­фильтрации.

При ветряной оспе или опоясывающем герпесе в результате активной ре­пликации возбудителя в патологический процесс могут вовлекаться и другие внутренние органы, такие как легкие или головной мозг. Однако при сохранении функции иммунной системы это встречается редко. Поражение легких характе­ризуется интерстициальным пневмонитом, кровоизлиянием в легкие, образовани­ем многоядерных гигантских клеток, появлением внутриядерных включений. Ин­фекционное поражение центральной нервной системы сопровождается гистопатологическими признаками скопления лейкоцитов вокруг кровеносных сосудов, аналогичного тому, которое встречается при кори и других энцефалитах. Локаль­ный геморрагический некроз мозга, являющийся характерным следствием про­стого герпетического вирусного энцефалита, редко встречается при инфекции, вызванной вирусом ветряной оспы и опоясывающего герпеса.

Эпидемиология и клинические признаки. Единственным известным резервуа­ром вируса остается человек. Ветряная оспа — это высококонтагиозное заболе­вание, развивающееся по меньшей мере у 90% восприимчивых или серонегативных лиц. Инфицируемость вирусом ветряной оспы не зависит от пола и расы. В общей популяции вирус эндемичен. Однако в зимне-весенний период при соот­ветствующем температурном режиме вирус может вызывать эпидемии среди вос­приимчивых индивидуумов. Около 50% от всех заболевших составляют дети в возрасте от 5 до 9 лет. Реже заражаются дети младшего (1—4 года) и стар­шего (10—14 лет) возраста, и лишь 10% больных ветряной оспой в США сос­тавляют подростки в возрасте старше 15 лет.

Инкубационный период при ветряной оспе длится 10—21 день, чаще 14— 17 дней. При повторных волнах инфекции среди восприимчивых родственников, проживающих совместно, доля заболевших составляет 70—90%. Больные стано­вятся источником заражения приблизительно за 48 ч до появления сыпи, во вре­мя периода формирования везикул в среднем в течение 4—5 дней и до тех пор, пока пузырьки не подсохнут.

Клинически ветряная оспа характеризуется слабостью, повышением темпе­ратуры тела, появлением везикулярной сыпи. У ребенка с нормальной иммун­ной системой заболевание протекает доброкачественно, сопровождаясь вялостью и небольшой лихорадкой (37,8—39,5°С) в течение 3—5 дней. Отличительным признаком инфекции служат и кожные проявления — макулопапулезная и ве­зикулярная сыпь, а также корки на различных стадиях развития. Эволюция высыпаний от макулопапулезных до везикулярных происходит на протяжении часов или дней. Сыпь появляется на туловище и лице и быстро распространяется на другие части тела. Элементы сыпи, как правило, небольших размеров с эритематозным основанием диаметром 5—10 мм, появляются в течение последую­щих 2—4 дней болезни. Высыпания могут локализоваться также на слизистой оболочке глотки или влагалища. Интенсивность кожных поражений различна — у одних больных на теле обнаруживают лишь несколько элементов, у других — до 2000. У детей раннего возраста везикул меньше, чем у более старших. У детей с ослабленным иммунитетом, в частности при лейкозе, сыпь покрывает более обширные участки тела, элементы ее часто имеют геморрагическое основание. Процесс заживления у подобных больных протекает в 3 раза медленнее, чем у лиц с нормальным иммунитетом. Риск висцеральных осложнений у больных этой группы также значительно выше: им подвержены 30—50% детей с ослабленным иммунитетом, а в 15% случаев болезнь приводит к гибели ребенка.

Наиболее частым инфекционным осложнением ветряной оспы, развиваю­щимся вследствие повреждения кожи при ее расчесывании, является вторичная бактериальная суперинфекция кожи, вызываемая Streptococcus pyogenes и Staphylococcus aureus. Окрашивание препаратов кожи по Граму помогает уточнить этиологию эритематозных и гнойных поражений кожи.

Помимо поражения кожи, при ветряной оспе затрагивается центральная нервная система, что проявляется мозжечковой атаксией, возникающей чаще всего через 21 день после появления сыпи. В исключительных случаях разви­вается атаксия, возможно и раздражение менингеальных оболочек. В спинно­мозговой жидкости находят лимфоциты, уровень белка повышен. Это считают доброкачественным осложнением инфекции у детей, не требующим госпитализа­ции. Кроме того, следует отметить возможность развития асептического менинги­та, энцефалита (у 0,1—0,2% детей), поперечного миелита и синдрома Pew,. Специфических методов лечения больных с расстройствами центральной нерв­ной системы, вызванных вирусом ветряной оспы и опоясывающего герпеса, в на­стоящее время нет.

Наиболее серьезное осложнение ветряной оспы — ветряночный пневмонит. Возникает он чаще у взрослых (в 20% случаев), развивается через 3—5 дней после начала заболевания и сопровождается тахипноэ, кашлем, одышкой, лихо­радкой, цианозом, болями в области грудной клетки и кровохарканьем. При рентгенологическом исследовании выявляют узелковые инфильтраты и интерсти­циальный пневмонит. Разрешение пневмонита коррелирует с улучшением сос­тояния кожи. Однако в течение нескольких недель у больного могут сохраняться лихорадка и нарушения функции легких.

К другим осложнениям ветряной оспы относятся миокардит, поражение ро­говицы глаза, нефрит, артрит, геморрагический диатез, острый гломерулонефрит и гепатит. Поражение печени при ветряной оспе отлично от такового при син­дроме Рейе и характеризуется повышением уровней ферментов печени, в част ности СГОТ и СГПТ. Поражение печени обычно носит бессимптомный характер, хотя некоторые больные предъявляют жалобы на тошноту и рвоту.

Если ветряной оспой заболевает женщина за 5 дней до родов или через 48 ч после родов, то смертность в перинатальный период очень высока и может достигать 30%. Поскольку новорожденный не получает защитных антител трансплацентарно, а его иммунная система несовершенна, заболевание протекает осо­бенно тяжело. Однако врожденная ветряная оспа, проявляющаяся клинически уже при рождении, встречается чрезвычайно редко. Болезнь характеризуется наличием рубцов на коже, гипоплазией конечностей, поражением глаз и призна­ками нарушения функции центральной нервной системы.

Опоясывающий герпес. Опоясывающий герпес представляет собой спорадическое заболевание вследствие реактивации латентного вируса, характе­ризующееся воспалительной реакцией в задних корешках спинного мозга и спинномозговых ганглиях. Заболеванию подвержены главным образом лица по­жилого и старческого возраста. У большинства больных с опоясывающим герпесом в момент начала заболевания в анамнезе не было сведений о контактах с другими инфицированными лицами. Частота заболевания варьирует от 5 до 10 случаев на 1000 человек в возрасте 60—80 лет. Приблизительно у 2% больных, не получивших иммуносупрессивной терапии, заболевание развивается повторно. Лица с ослабленным иммунитетом заболевают в 5 раз чаще.

Опоясывающий герпес характеризуется односторонними везикулярными высыпаниями в пределах дерматома, часто сопровождающимися сильными болями. Как правило, в процесс вовлекаются дерматомы от Тh3 до L3. Единствен­ным осложнением является вовлечение в процесс глазной ветви тройничного нер­ва с образованием zoster ophthalmicus. Факторы, ответственные за реактивацию вируса, неизвестны. У детей реактивация вируса протекает благоприятно, в то время как у взрослых больных наибольшие страдания причиняют острый нев­рит и постгерпетическая невралгия. Заболевание начинается с появления боли в пределах одного дерматома, за которой через 48—72 ч следуют кожные прояв­ления — макулопапулезная сыпь, быстро прогрессирующая до везикулярных по­ражений. Как правило, эти элементы остаются немногочисленными и продол­жают формироваться в течение 3—5 дней. Общая продолжительность заболе­вания составляет 7—10 дней. Однако полное восстановление нормального сос­тояния кожи наступает через 2—4 нед. У очень небольшого числа больных характерная локализация болей в пределах дерматома и серологические при­знаки опоясывающего герпеса не сопровождались развитием кожных изменений. Если в процесс вовлекаются ветви тройничного нерва, то высыпания могут быть обнаружены на коже лица, конъюнктиве, слизистой оболочке ротовой полости и языка. В случае распространения процесса на чувствительную ветвь лицевого нерва (синдром Ханта) поражаются слуховой канал и язык.

Наиболее изнуряющее осложнение опоясывающего герпеса у лиц как с нор­мальным, так и с ослабленным иммунитетом — это боль, сочетающаяся с ост­рым невритом и постгерпетической невралгией. У молодых людей постгерпетиче­ская невралгия встречается чрезвычайно редко, тогда как по меньшей мере у 50% больных в возрасте старше 50 лет в течение месяца после выздоровления в соответствующем дерматоме сохраняются боли и по типу гипо- или гипересте­зии изменяется чувствительность. Расстройства центральной нервной системы после локального опоясывающего герпеса встречаются значительно чаще, чем об этом сообщается. Часто у больных без признаков раздражения менингеальных оболочек в спинномозговой жидкости отмечается плеоцитоз и умеренное повы­шение содержания белка. Симптоматический менингоэнцефалит характеризуется головной болью, лихорадкой, фотофобией, менингитом и рвотой. Редким прояв­лением вовлечения в процесс центральной нервной системы при опоясывающем герпесе является гранулематозный васкулит с перекрестной гемиплегией. Диаг­ностика основана на результатах церебральной артериографии. Другим невро­логическим осложнением опоясывающего герпеса является поперечный миелит, сопровождающийся или не сопровождающийся двигательным параличом.

Как и ветряная оспа, опоясывающий герпес тяжелее протекает у лиц с ос­лабленным иммунитетом. Длительность периода появления сыпи увеличивается до 1 нед; корки, покрывающие пузырьки, формируются не ранее 3-й недели за­болевания. Таким образом, естественное течение заболевания изменяется при­близительно вдвое. Наибольшему риску развития прогрессирующего опоясываю­щего герпеса подвержены лица, страдающие болезнью Ходжкина и неходжкинской лимфомой, поскольку у 40% из них сыпь распространяется на всю поверх­ность кожи. У 5—10% больных с диссеминированными кожными высыпаниями повышен риск развития пневмонита, менингоэнцефалита, гепатита и других серьезных осложнений. Однако летальные исходы при опоясывающем герпесе ред­ки даже у лиц с ослабленным иммунитетом.

Дифференциальная диагностика. Поставить клинический диагноз ветряной оспы сегодня значительно проще, чем 20—30 лет назад, когда ее легко было спутать с натуральной оспой или диссеминированной коровьей оспой. Характер­ная для ветряной оспы сыпь и эпидемиологические данные облегчают диагности­ку. К другим вирусным болезням, имитирующим ветряную оспу, относятся генерализованная инфекция, вызванная вирусом простого герпеса у больных с атопическим дерматитом, и диссеминированные везикулопапулезные высыпания, сопровождающие иногда инфекцию, вызванную вирусами Коксаки и ECHO, или атипическую коревую инфекцию. Названные инфекции сопровождает кореподобная сыпь с преобладанием геморрагического, а не везикулярного или везикулопустулезного компонентов. Определенное сходство с ветряной оспой имеет также риккетсиозная оспа (риккетсиоз везикулезный). Однако для последнего харак­терно наличие «геральдического пятна» в месте укуса клеща и более тяжелые головные боли. Определенную роль в дифференциальной диагностике ветряной и риккетсиозной оспы играют серологические тесты.

Наличие односторонней везикулярной сыпи в пределах дерматома позволяет предположить диагноз опоясывающего герпеса. В то же время везикулярную сыпь в пределах одного дерматома могут вызывать также вирусы простого гер­песа и Коксаки. В подобной ситуации необходимо взять мазок по Tzanck и одновременно провести вирусологическое исследование материала. На стадии продромальных явлений диагностика опоясывающего герпеса затруднена. Окон­чательный диагноз может быть установлен только после появления на коже ха­рактерной сыпи или проведения ретроспективных серологических исследований.

Лабораторные исследования. Диагноз ветряной оспы или опоясывающего герпеса часто может быть установлен на основании данных анамнеза и физи­кального обследования. Однако однозначное подтверждение диагноза возможно только при изоляции вируса в культуре тканей на чувствительных клеточных линиях, а также в случае обнаружения сероконверсии (появление в сыворотке крови больного или исчезновение из нее специфических антител) или по меньшей мере четырехкратного повышения уровня антител в сыворотке при сравнении проб крови, взятых в острой фазе заболевания и на стадии выздоровления. Значимую информацию может дать обнаружение многоядерных гигантских кле­ток в соскобах из основания элементов сыпи после приготовления мазка по Tzanck. Применяют также иммунофлюоресцентное окрашивание клеток, взятых из основного слоя кожи. Предпринимаются попытки выделить вирусные антигены с помощью других методов (например, иммунопероксидазным методом). Однако эти тесты не получили еще широкого коммерческого применения. В настоящее время для оценки напряженного иммунного ответа организма используют тест иммунной адгезивной гемагглютинации, иммунофлюоресцентное выявление анти­тел к мембранным антигенам вируса с применением теста флюоресценции анти­тел к мембранным антигенам (ФАМА) или твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA). Последние зарекомендовали себя как наиболее чувствитель­ные тесты.

Профилактика. У лиц с нормальным иммунитетом профилактика и лечение при ветряной оспе нецелесообразны, поскольку заболевание протекает благо­приятно. Однако детям с ослабленным иммунитетом профилактика ветряной оспы, включающая пассивную иммунизацию или экспериментальное введение живой аттенуированной вакцины, необходима ввиду значительного риска разви­тия у таких детей прогрессирующей формы болезни. Иммунологическая про­филактика может быть осуществлена также путем введения специфического герпетического иммуноглобулина, получаемого из сыворотки крови больных, страдающих опоясывающим герпесом, ветряночного и герпетического иммуногло­булина или внутривенного введения иммунной плазмы. Для получения эффекта как герпетический, так и комбинированный ветряночный и герпетический иммуноглобулины следует вводить не позднее первых 96 ч, а. что еще более предпочти­тельно—не позднее 72 ч после контакта с инфекционным агентом. Имеются, правда, данные о том, что герпетический иммуноглобулин можно вводить немного позже. Показания для введения названных препаратов суммированы в табл. 135-1. Комбинированный ветряночный и герпетический иммуноглобулин следует вводить детям в возрасте до 15 лет, страдающим иммунодефицитом, не имеющим в анамнезе указаний на перенесенную ветряную оспу, не вакцини­рованным против ветряной оспы и опоясывающего герпеса, но бывшим в кон­такте с источником инфекции в течение 1 ч или более. Его также следует вво­дить новорожденным, у матерей которых за 5 дней до или через 48 ч после родов появились признаки ветряной оспы. Введение комбинированного иммуноглобули­на восприимчивым лицам в возрасте старше 15 лет следует осуществлять на основании индивидуального подхода. Доказательств того, что использование дан­ного препарата целесообразно у взрослых больных ветряной оспой, включая бе­ременных женщин, пока не получено

Таблица 135-1. Рекомендации по использованию комбинированного ветряночного и герпетического иммуноглобулина

I. При наличии контакта с вирусинфицированным лицом:

А. При контакте с больным как ветряной оспой, так и опоясывающим герпесом:

1. Длительный контакт в домашних условиях

2. При нахождении в детском коллективе в течение более 1 ч

3. Госпитальный контакт: пребывание в одной палате

4. Если мать новорожденного заболела ветряной оспой за 5 дней до или через 48 ч после родов

Б. Если время с момента контакта составляет не более 96 ч, предпочтительнее в более ранние сроки

II. Вакцинация показана следующим группам лиц:

А. Лицам, имевшим достоверный контакт (см. выше 1)

Б. Лицам, восприимчивым к инфекции, вызываемой вирусом ветряной оспы и опоясывающего герпеса

В. Лицам в возрасте не старше 15 лет (вопрос о вакцинации пациентов с нарушенным иммунитетом более старшего возраста решается индиви­дуально)

Г. Лицам, страдающим лейкозом или лимфомой; врожденным или приобре­тенным иммунодефицитом; получающим иммуносупрессивную терапию; новорожденным (см. IA4).

Другим методом профилактики ветряной оспы и опоясывающего герпеса служит введение живой ослабленной вакцины, предназначенной для пациентов из группы риска и здоровым лицам. Клинические исследования, выполненные в Японии и США, подтверждают эффективность этой лекарственной формы в обеих указанных группах пациентов. Живая ослабленная вакцина в ближайшем будущем может получить разрешение на использование, в частности у детей с нарушениями иммунитета.

Лечение. Ведение больных при ветряной оспе направлено на предотвраще­ние развития осложнений. Обязательным является соблюдение правил личной гигиены — ежедневные водные процедуры, обработка кожи вяжущими средства­ми, коротко подстриженные ногти. Все эти гигиенические меры предотвращают развитие осложнений и присоединение вторичной инфекции. Уменьшить интенсив­ность зуда можно, наложив на пораженный участок повязку или применив соответствующие препараты. Прохладные ванны и влажные компрессы более эффективны для этой цели, чем подсушивающие лосьоны. Поместив больного с опоясывающим герпесом под куполообразный навес, можно одновременно уменьшить боль и защитить кожу от загрязнения. Вводить жаропонижающие препараты следует с осторожностью, особенно детям с ветряной оспой, поскольку выявлена связь между приемом производных ацетилсалициловой кислоты и по­следующим развитием синдрома Рейе.

Больные с ветряночной пневмонией нуждаются в тщательном уходе, удале­нии мокроты из бронхиального дерева, а при необходимости и вспомогательной вентиляции. В случае поражения глазного нерва больному необходима консульта­ция офтальмолога. Лечение включает применение анальгетиков (при тяжелых болях) и атропина. Целесообразность парентерального введения противовирус­ных препаратов при лечении больных с zoster ophthalmicus в настоящее время не доказана, хотя и ацикловир, и видарабин использовали с этой.целью.

Лечение при ветряной оспе и опоясывающем герпесе пациентов с нарушением иммунитета успешно проводится с помощью внутривенного введения видарабина или ацикловира. Видарабин ускоряет заживление кожных поражений и исчезно­вение висцеральных осложнений. Внутривенное введение видарабина пациентам с опоясывающим герпесом приводит к быстрому купированию острого нефрита и уменьшению продолжительности постгерпетической невралгии, снижается также интенсивность кожных поражений. Доза препарата составляет 15 мг/кг в сутки ежедневно в виде длительной (в течение 12 ч) внутривенной инфузии. Концентра­ция препарата составляет 0,5 мг в стандартных растворах для внутривенной инфузии. Применение ацикловира для этих целей пока не получило одобрения Администрации по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств. Внутривенное введение ацикловира уменьшает частоту развития висце­ральных осложнений, но не оказывает существенного влияния на заживление кожных поражений или болевые ощущения.

На ограниченном числе больных с нарушением иммунитета было показано благоприятное влияние внутримышечного введения человеческого лейкоцитарного интерферона. В то же время более доступные, получаемые в результате генетиче­ских рекомбинаций, интерфероны неэффективны при лечении больных с ветряной оспой или опоясывающим герпесом. Одновременно с внутривенным введением противовирусных препаратов у больных с ослабленным иммунитетом желательно прекратить иммуносупрессивную терапию.

Лечение больных с острым невритом и/или постгерпетической невралгией за­труднено. Разумное сочетание анальгетиков разных классов (от ненаркотических до производных наркотиков) с такими медикаментозными средствами, как амитриптилин и фторфеназин, уменьшает болевые ощущения, а своевременное (на ранних стадиях болезни) использование кортикостероидов способствует про­филактике постгерпетической невралгии. Для того чтобы оценить целесообраз­ность и потенциальные осложнения такого подхода, осталось провести только широкомасштабные контролируемые исследования.

Очевидно, что в ближайшее десятилетие будет достигнут существенный прогресс в области профилактики и лечения инфекции, вызванной вирусом ветряной оспы и опоясывающего герпеса у всех категорий больных.

[1] К настоящему времени номенклатура маркеров клеток иммунной системы претерпела значительные изменения. Международной классификацией лейкоци­тарных антигенов предложен символ CD (Cluster of Differentiation — кластер дифференцировки) с приданием соответствующего номера. Так, вместо антигена Т11 (название, повторяющее название реагирующих с антигеном моноклональных антител) этот белок получил унифицированное название CD2, который выявляет­ся не только моноклональными антителами Т11, но и другими, специфически реагирующими с отдельными антигенными эпитопами кластера CD2 (например, среди таких антител, кроме Т11, можно перечислить моноклональные антитела 9.6 или 35.1). Далее в тексте также следует старая номенклатура маркеров клеток иммунной системы. Поэтому приведем новые обозначения, которые используются сегодня. Так, ЗА1-р40, указанный в тексте, согласно современной номенклатуре, соответствует CD7, Т6 — CD1a, Т4 — CD4, Т8 — CD8, Т3 — CD3. —Примеч. перев.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Перечень требований нефтегазовой отрасли к системам компьютерного управления деятельностью ее предприятий постоянно расширяется, число подсистем автоматизированного управления непрерывно увеличивается, реализуется процесс интеграции информационных систем управления.

Сегодня руководству нефтегазового предприятия уже недостаточно одной автоматизированной системы (АС) управления технологическим процессом, отвечающий требованиям стандарта ГОСТ 34.602-89. Ему нужны дополнительные гарантии оперативного автоматизированного управления производством (MES), гарантии повышения эффективности энергопотребления основным технологическим оборудованием, эффективного компьютерного управления техническим обслуживанием и ремонтом основного оборудования, информационная поддержка жизненного цикла продукции на базе CALS-технологий.

Миссией (главной стратегической целью) интегрированных компьютерных систем управления (ИКСУ) становится создание и использование всеобъемлющей информации о деятельности предприятия, обеспечивающей эффективное управление его ресурсами для достижения установленных стратегических целей.

Видением интегрированных компьютерных систем управления в зарубежной практике нефтегазовых добывающих производств является Цифровое Нефтяное Месторождение, Digital Oil Field (DOF), цифровая технология, позволяющая операторам, партнерам и сервисным компаниям нефтегазового бизнеса использовать преимущества интегрированных цифровых данных и знаний управления, улучшенных аналитических инструментов, систем реального времени полевого уровня технологических процессов, и более эффективных бизнес-процессов в своей деятельности

Внедрение современных интегрированных компьютерных систем управления формирует у бизнеса ожидание синергетического эффекта в производственной деятельности, вызванного внедрением информационных технологий.

Синергетика — это междисциплинарное научное направление, целью которого является использование универсальных закономерностей самоорганизации, свойственных сложным системам разной природы, в том числе, системам автоматизированного управления.

Синергетический эффект (синергизм) автоматизированного управления проявляется в качестве и объемах создаваемых АС информации, в использовании согласованных управленческих воздействий через посредство взаимно-обеспечивающих информационных связей и усиления эффективности управляющих механизмов [39].

Эффект синергии можно представить, в частности, как превышение потенциала интегрированной системы по сравнению с суммой потенциалов отдельных подсистем (управляющих кластеров), входящих в нее.

Ожидания бизнеса по повышению эффективности производства основываются на таких свойствах ИКСУ, как централизованное объединение функционально неоднородной информации, ее согласованное использование в различных программных средствах проектирования и управления, непрерывный рост компьютеризации отдельных информационно-управленческих кластеров, в частности, противоаварийной защиты, технического обслуживания и ремонта, оперативного учета потребляемой энергии, автоматизированного управления производственной деятельностью и др.

Функциональная неоднородность ИКСУ в нефтегазовой отрасли (НГО) вызвана особенностями инфраструктуры предприятий, разнообразием нормативных требований отдельных компаний и ведомств (Роснефть, Газпром, МЧС, МПРиЭ, Ростехнадзор и др.), функциональными различиями отдельных подсистем управления. Этим можно объяснить использование в НГО большого числа автономных автоматизированных систем, замкнутых на решение отдельных конкретных задач этих ведомств.

Централизация управления распределенными технологическими и производственными структурами обеспечивает надежную синхронизацию информации, создаваемой отдельными подсистемами АС, с единым корпоративным информационным центром, что позволяет обеспечить актуальность и целостность информации у получателя. Это означает, что все данные, требуемые для решения производственных задач, включая технологическую информацию и информацию, касающуюся его безопасности, согласованно доставляются в корпоративную базу данных и распределяются между всеми специалистами предприятия в объемах достаточных для решения как задач проектирования, так и задач управления.

Компьютеризация (степень совместного использования цифровых средств сбора и обработки информации)информационных кластеров на многих технологических площадках НГО характеризуется невысоким уровнем их оснащения вычислительнойтехникой.

Совместное, целенаправленное, согласованное компьютеризированное управление посредством АС, создает единую интегрированную среду управления, подчиненную общей задаче эффективного управления производством на технологических площадках нефтегазовой отрасли.

С использованием информационной компьютерной интеграции отдельных технологических установок и производственных процессов подразделений НГО, их систем сбора данных достигаются реальные синергетические эффекты управления.

Методология дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления» выделяет следующие АС ИКСУ:

· автоматизированная система проектирования и управления (SCADA) технологическим процессом (АСУТП);

· автоматизированная система проектирования технологии и процессов производства (CAD, CAE, CASE);

· автоматизированная система управления производственной деятельностью (процессом) (АСУПД, MES);

· автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ).

· автоматизированная система управления технического обслуживанием и ремонтом основного оборудовании (АС ТОиР, EAM) ;

· автоматизированная (автоматическая) система управления противоаварийной защиты (SIS, ПАЗ);

· автоматизированная (автоматическая) система пожарной сигнализации (АСПС);

· автоматизированная система контроля уровня загазованности(АСКУЗ).

CASE (Computer Aided System Engineering) это компьютеризированные средства анализа производственных структур и проектирования автоматизированной деятельности на предприятии. В узком смысле CASE-средства – это инструменты визуального моделирования, а в широком – средства, автоматизирующие процессы жизненного цикла управления производством. Это средства коллективного выполнения проектных работ по автоматизации деятельности предприятия, обеспечивающие эффективные коммуникации участников проекта на разных этапах и с разных позиций (как между командами предприятия и интегратора, так и внутри рабочей группы).

Визуальные составляющие CASE-инструментов формируют общий язык для всех участников проекта автоматизации производственных процессов, обеспечивающий возможность задавать различные атрибуты производственной деятельности с помощью общей терминологии, общих графических изображений (нотаций) бизнес-операций. Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИКСУ: от простых инструментов анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих управление всем жизненным циклом продукции предприятия.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)– это, прежде всего, инструмент управления технологическими процессами. Но этот программный комплекс обеспечивает также автоматизацию проектирования диспетчерских систем управления.

Современные SCADA-системы поддерживают их эффективную эксплуатацию, как в ручном режиме управления, так и в автоматическом и обеспечивают возможность оперативной модернизации автоматизации технологических процессов.

В настоящем пособии принято считать, что SCADA-системы состоят из четырех основных системных компонентов: графического редактора проектирования экранных форм управления технологическим процессом и связи их с информационными и управляющими каналами АСУТП, удаленного терминала (где в режиме реального времени обрабатываются задачи), главного терминала (диспетчерского пульта управления) и коммуникационных каналов связи.

Автоматизированные системы управления производственной деятельностью (АСУПД) – это исполнительные системы производства, которые в западной литературе носят название MES (Manufacturing Execution System). Системы этого класса решают задачи синхронизации операционных (производственных) процессов, координируют, анализируют и оптимизируют производственный процесс и его продукцию. MES – это интегрированная информационно-вычислительная система, объединяющая инструменты и методы управления производством в реальном времени.

ПАЗ, SIS – это система противоаварийной защиты оборудования, персонала и окружающей среды при отказах АСУТП, технологического оборудования, либо ошибочных действиях персонала, базирующаяся на средствах и элементах КИПиА, вычислительной техники и управляемых ими исполнительных устройствах.

АСПС – это система автоматической пожарной сигнализации и управления персоналом, предназначенная для автоматического обнаружения и извещения о возникновении очага пожара.

АСКУЗ – автоматизированная система контроля уровня загазованности. Она предназначена для обеспечения безопасности объектов промышленного нефте- и газо-пользования. Система АСКУЗ обеспечивает получение, индикацию, хранение и активизацию исполнительных устройств (сирен, запорных клапанов, вентиляторов и др.), которые обеспечивают остановку работы источников опасностей для здоровья и технологического оборудования и перевод их в безопасное состояние при превышении предусмотренных регламентом предельно допустимых значений концентраций горючих газов взрыва, распространения пламени и их концентраций критичных для здоровья работников.

АС ТОиР (ЕАМ) – это специализированные системы, которые позволяют автоматизировать процесс технического обслуживания и ремонта технологического оборудования предприятия.

АСКУЭ – это комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, коммуникаций связи (сетей передачи данных), компьютерного и программного обеспечения.

В западной терминологии наиболее близкой к термину "АСКУЭ" является, широко используемая аббревиатура AMR – Automatic Meter Reading (автоматическое чтение счетчиков и не только электрических), и термину "автоматизация энергоучета" – automation of powermetering (of energymetering) или automation of metering of energy carrier (автоматизация измерения энергоносителей).

По своей сути задача АСКУЭ состоит в точном измерении количества потребленной или переданной энергии в широком смысле этого слова и мощности (с учетом суточных, зонных или других тарифов), в обеспечении возможности хранения этих измерений (например, в течение месяца, года и т.д.) и доступа к этим данным для произведения расчетов с поставщиком/потребителем.

Важной составляющей этих систем является поддержка задач анализа потребления (передачи) энергии и мощности с использованием информационных технологий. Анализ режимов потребления позволяет обнаружить просчеты в организации работы предприятия с точки зрения потребления энергии и осуществить мероприятия по ее снижению.

Информационное и интерфейсное объединение перечисленных выше систем и составляет, в конечном счете, интегрированную систему проектирования и управления на предприятиях нефтегазовой отрасли.

В результате достигаются следующие позитивы интегрированной автоматизации нефтегазовых производств:

1. Проектные решения всех информационных систем на предприятии базируются на одной программно-технической платформе.

2. Обеспечивается информированность исполнительных служб и временная синхронизация информации, необходимой для принятия решений.

3. Осуществляется снижение рисков управления и повышение безопасности технологического процесса.

4. Реализуется интегрированный инжиниринг, объединяющий администрирование всех без исключения систем автоматизации.

5. Реализуется современная цифровая архитектура предприятия, обеспечивающая эффективное управление производственной деятельностью.

Контрольные вопросы

1. Что такое синергетика»?

2. Почему предприятия заинтересованы в интегрированных компьютерных системах управления?

3. В чем заключается особенность централизованного управления в ИКСУ?

4. Чем объясняется функциональная неоднородность ИКСУ?

5. Какие системные свойства положены в ИКСУ?