Введение к работе
Актуальность проблемы. В обеспечении эффективного функционирования предприятий добычи, транспорта, хранения и переработки нефти и газа немаловажную роль играет эффективная организация работы предприятий (служб), занимающихся производственно-техническим обслуживанием их технологических объектов, и проаде всего предприятий, занимающихся техническим облуживанисм и ремонтом (ТОР) различных технологических объектов, и проведением геофизических исследований скважин (ГИС). Несмотря на большое число публикаций по техническим и технологическим аспектам рационализации (оптимизации) проведения этих работ с отдельными объектами или их группами, в настоящее время имеется недостаток в работах, которые на организационно-экономическом уровне управления и для предприятий в целом рассматривали бы решение этих проблем на базе создания соответствующих автоматизированных систем управления, и особенно в условиях рыночной экономики.
Анализ существующих по этой проблеме исследований и разработок показал, что не существует автоматизированных систем управления, позволяющих комплексно и с системных позиций оптимизировать управление производственно-техническим обслуживанием объектов нефтяной и газовой промышленности. Одним из основных препятствий на пути создании эффективных автоматизированных систем управления производственно-техническим обслуживанием (АСУ ПТО) является отсутствие достаточно адекватных математических моделей, позволяющих обеспечить анализ и оптимизацию структур и процессов управления, из которых складывается планирование и орга-' низация функционирования служб производственно-технического обслуживания .
Указанные обстоятельства определяют актуальность проведенных в настоящей диссертационной работе научных исследований, направленных на разработку теоретических осное и прикладних ас-
- 4 -пектов создания АСУ ПТО, обеспечивающих согласованное и комплексное решение задач оптимизации структур и процессов управления организационно-экономического характера, адекватных реальным условиям проведения производственно-технического обслуживания (ГИС и ТОР) объектов нефтяной и газовой промышленности.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в разработке принципов построения, структуры и задач, математического, информационного и программного обеспечения автоматизированных систем управления производственно-техническим обслуживанием объектов нефтяной и газовой промышленности, которые позволяют:
осуществить анализ и оптимизацию структур и процессов управления производственно-техническим обслуживанием, из которых складывается планирование и организация функционирования соответствующих служб;
обеспечить адекватное описание реальных систем обслуживания , работа которых носит вероятностный характер и определяется наличием большого количества разнородных (неоднотипных) объектов, а также неполнотой и неопределенностью (нечеткостью) информации, на основе которой в условиях рыночной экономики в системе принимаются управленческие решения.
С учетом сформулированной цели в работе решается следующий комплекс логически связанных задач:
анализ видов, специфических особенностей и условий проведения операций производственно-технического обслуживания объектов нефте-газового производства;
разработка принципов построения, структуры и задач, решаемых АСУ ПТО;
разработка математических моделей, алгоритмов и программ классификации объектов производственно-технического обслуживания на однородные группы;
анализ, обобщение и развитие теоретических положений, ме-
тодов, моделей и алгоритмов оптимизации по следующим направлениям: оценки эффективности операций обслуживания; определения оптимального числа бригад обслуживания; определения оптимального уровня централизации или децентрализации соответствующих производственных структур; определения оптимального порядка (.стратегий) проведения операций обслуживания; определения оптимального уровня материально-технических ресурсов (МТР), необходимого для успешного проведения операций обслуживания; оптимального распределения работ по плановым периодам (месяцам) в течение года; построения оптимальных планов-графиков (расписаний) проведения операций обслуживания ; оперативного регулирования выполнения операций обслуживания; расчета равновесных цен на проведение операций обслуживания;
- разработка информационного и программного обеспечения для
решения задач оптимизации структур и процессов управления произ
водственно-техническим обслуживанием.
Методы исследований. Для достижения поставленной цели использованы методы системного анализа, теории массового обслуживания, теории марковских процессов с непрерывным временем и дискретными состояниями, динамики средних, математического программирования, теории нечетких множеств, линейных экономических моделей и экспертных систем.
Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:
- в результате анализа процессов производственно-техническо
го обслуживания объектов нефте-газового производства, особенное-,
тей и условий их проведения предложены принципы построения и
структура АСУ ПТО, концепция и система математических моделей
для оптимизации структуры систем производственно-технического
обслуживания , текущего, календарного планирования и оперативно
го регулирования проведения операций обслуживания в условиях ры
ночной экономики;
- разработаны ыатеметические модели, описывающие функционирование замкнутых систем массового обслуживания, в которых как источники заявок, так и каналы обслуживания имеют различные интенсивности, а также позволяющие оптимизировать их структуру -оптимизация соотношения числа каналов и источников заявок и разбиения всей системы обслуживания на подсистемы;
на основе метода динамики средних разработаны математические модели, описывающие совместное функционирование объектов обслуживания, трудовых и материально-технических ресурсов, а также позволяющие найти их оптимальное соотношение и разбиение всей системы обслуживания на подсистемы;
на основе анализа условий планирования проведения операций производственно-технического обслуживания предложены математические модели их текущего планирования: выбор оптимальных комплексов ГИС; распределение производственной программы предприятий по коротким плановым периодам (месяцам); выбор оптимальных стратегий проведения операций обслуживания и их оперативного регулирования) , представляющие собой задачи нечеткого дискретного математического программирования с булевыми переменными;
для решения задач нечеткого дискретного математического программирования предложены и обоснованы алгоритмы их решения;
разработаны математические модели и алгоритмы оптимизации расписаний работы бригад обслуживания, которые учитывают характер выполнения работ по их проведению - работа по заявкам в случайные моменты времени или периодическое обслуживание;
для обеспечения реализуемости системы планирования проведения производственно-технического обслуживания объектов добычи и транспорта нефти и газа разработаны математические модели и структура экспертной системы для их классификации на однородные (однотипные) группы.
Практическая ценность работы заключается в том, что использование разработанных в ней мєтодое, моделей, алгоритмов и прог-
раммных средств позволяет повысить эффективность работы служб производственно-технического обслуживания (и,в частности, ГИС и ТОР) объектов добычи и транспорта нефти и газа за счет оптимизации их структуры и оптимального управления процессами обслуживания заявок, адаптирующихся как к реальным техническим и технологическим условиям работы, так и к условиям рыночной конкуренции при планировании и организации их проведения. Модульность и универсальный характер предложенных теоретических и технических решений и разработанных программных средств предоставляют возможность их использования и в других отраслях промышленности, а так же в учебном процессе при подготовке и переподготовке инженерных кадров по специальности 22.02.'
В диссертационную работу включены результаты, полученные автором в ГАНГ им. И.М.Губкина в период с 1980 по 1993 год в процессе выполнения хоздоговорных и госбюджетных НИР, а также в порядке личной инициативы.
Теоретические и практические результаты работы нашли применение в работе ассоциации "Газпромгеофизика" и "Производственном объединении транссибирских магистральных цефтепроводов", а также при преподавании дисциплин "Проектирование АСУ", "Надежность функционирования АСУ", "Математические модели информационных процессов и управления".
Апробация работы. Основные теоретические и практические'положения и результаты диссертации обсуждались и докладывались на следующих конференциях, семинарах и научно-технических советах: Всесоюзная конференция молодых ученых и специалистов "Молодежь и научно-технический прогресс в нефтяной и газовой промышленнос-ти"(г.Москва,1981г.}; Научно-технический совет Министерства газовой промышленности, секция "Повышение эффективности геолого-разведочных работ и геофизических методов исследования скважин" (г.Кимры, 1987г.); П1-е Всесоюзное совещание "Надежность и эффективность АСУ ТП и АСУП" (г.Суздаль,1984); Всесоюзный семи-
- 8 -нар "Опыт безвахтной эксплуатации автоматизированных УКЛГ с внедрением периодического технического обслуживания (г. Москва, ВДНХ.1938г.); Всесоюзная научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов "Повышение эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ на основе достижений научно-технического прогресса"(г.Москва,1988г.); Всесоюзная научно-техническая конференция "Теория и практика автоматизации управления отраслями народного хозяйства" (г.Москва,1988г.); Научно-техническая конференция "Автоматизация управления объектами газовой промышленности (г.Калинград,1991г.); Всесоюзная научно-техническая конференция "Идентификация, измерение характеристик и имитация случайных сигналов" (г.Новосибирск,1991г.)-, Всесоюзная научная конференция "Интеллектуализация систем управления" (г.Еа-куД991г.); Научно-технический совет концерна "Газпром", секция "Геолого-разведочные работы и геофизические методы исследования скважин" (г.Кимры,1992г.)-, Научно-технический семинар "Современные проблемы создания и внедрения автоматизированных систем управления в нефтяной и газовой промышленности" (ГАНГ им. И.М.Губкина, г.Москва,1992г.); Научно-технический совет КИВЦ ПО "Татнефть" (г.Альметьевск,1993г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 32 научные работы, в числе которых 2 научно-технических обзора, 2 препринта и 3 учебных пособия.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы. Общий объем работы 346 страниц, в том числе 27 рисунков и 23 таблицы. Список использованной литературы включает 154 наименования.
Похожие диссертации на Автоматизированные системы управления производственно-техническим обслуживанием объектов нефтяной и газовой промышленности
