Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ организации управления строительством магистральных трубопроводов
1.1. Особенности объекта исследования б
1.2. Существующая организация управления 16
1.3. Организация системы оперативного управления .. 26
Глава II. Моделирование процесса функционирования трубо-проводостроителъного потока 39
2.1. Основные принципы прогнозирования работы
комплексного трубопроводостроительного потока 39
2.2.. Оценка выполнения строительно-монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов ... 51
2.3. Разработка комплексного алгоритма прогнозирования работы трубопроводостроительного потока 58
2.4. Оптимизация потребления ресурсов при сооружении магистральных трубопроводов 68
Глава III. Реализация модели прогнозирования и опші'ізации в системе управления сооружением газопровода 75
3.1. Совершенствование планирования и повышение эффективности использования технологических ресурсов 75
3.2. Информационное обеспечение системы оперативного управления сооружением магистральных трубопроводов 95
3.3. Экономическая эффективность применения модели прогнозирования и оптимизации использования ресурсов И5
Заключение 123
Литература
- Существующая организация управления
- Организация системы оперативного управления
- Оценка выполнения строительно-монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов
- Информационное обеспечение системы оперативного управления сооружением магистральных трубопроводов
Введение к работе
Решениями, принятыми ХХУІ съездом КПСС, последующими Пленумами ЦК КПСС, одним из важнейших направлений социально-экономического развития на I98I-I985 гг. и до 1990 г. определено ускоренное развитие трубопроводного транспорта нефти и газа, как неотъемлемой части целевой комплексной программы наращивания топливно-энергетического потенциала страны.
Программа интенсивного развития строительства магистральных трубопроводов в XI пятилетке предусматривает ввод в действие пяти крупных магистральных газопроводов Западная-Сибирь-Центр и, важнейшего из них, экспортного трансконтинентального газопровода Уренгой-Помары-Ужгород. В условиях сложившейся международной обстановки строительство последнего имеет не только большое экономическое, но и важное политическое значение для нашего государства.
Поставленные перед отраслью Миннефтегазстроя задачи ускоренного развития трубопроводного транспорта, переход к новым организационным формам - выполнение строительно-монтажных работ комплексными трубопроводостроительньши потоками, требуют научного и практического совершенствования процесса планирования и управления сооружением магистральных трубопроводов.
Отмечая важность вопроса совершенствования управления, К.У.Черненко на апрельском пленуме ЦК КПСС сказал: "Мы приступили сейчас к всестороннему совершенствованию системы управления народным хозяйством, ищем новые формы и структуры экономической деятельности.. .||Ж' *' Речь Генерального секретаря ЦК КПСС на апрельском (1984 г.)
Пленуме ЦК КПСС .Коммунист. - М.: Изд.ЦК КПСС ПРАВДА,1984,В 6, с. 26-36.
Основными особенностями сооружения линейно-протяженных объектов: магистральных трубопроводов, линий связи и электропередач, железных и шоссейных дорог и т.д. является открытый фронт работ, значительная зависимость темпов ведения строительно-монтажных работ от геолого-топографических условий каждого участка трассы и погодно-климатических условий региона строительства. Первая особенность создает благоприятные условия для применения поточных методов, однако вторая требует для совершенствования планирования и управления строительством разработки более сложных экономико-математических моделей, чем при возведении сосредоточенных комплексов.
Качественно улучшить процесс планирования и управления сооружением магистральных трубопроводов можно путем широкого использования экономико-математических методов, позволяющих учитывать специфические особенности строительства, и средств вычислительной техники.
Несмотря на то, что в настоящее время экономико-математические методы располагают довольно большим количеством моделей различных типов, почти для всех видов экономических расчетов, количество вновь созданных моделей быстро увеличивается. Причиной последнего является невозможность отразить в существующих моделях и тем более реализовать в экономических расчетах все зависимости и особенности, проявлящиеся в различных отраслях народного хозяйства.
Пель и задачи исследования. Цель работы заключается в том, чтобы на основе систешого подхода, математических методов в экономике и вычислительной технике совершенствовать процесс оперативного управления комплексным трубопроводостроительным потоком, разработать рекомендации научного и практического значения
Автор поставил перед собой следующие задачи: на основе обобщения имеющегося опыта разработать экономико-математическую модель оперативного управления комплексным трубопроводостроительным потоком; для повышения точности прогнозных оценок сроков завершения работ на объекте строительства разработать комплексный алгоритм прогнозирования; разработать алгоритм расчета оптимальной ресурсной оснащенности бригад комплексного трубопроводостроительного потока; по разработанной модели и алгоритмам создать программное обеспечение и экспериментально проверить эффективность совершенствования управления потоком на конкретной статистической информации, собранной и подготовленной для расчетов автором.
Структура и объем диссертации. Цели и задачи, поставленные в диссертации, определили структуру и построение работы. Она состоит из введения, трех глав, заключения (125 стр.), списка использованной литературы и приложений. Работа содержит Ю рисунков-схем и 14 таблиц. Б первой главе рассматриваются экономические и экономико-математические предпосылки совершенствования управления строительством магистральных трубопроводов. Кратко освещена отрасль строительства магистральных трубопроводов как объект исследования и моделирования, основные особенности и принципы строительства магистральных трубопроводов, раскрьгоаются основные направления совершенствования их сооружения. Сделан вывод о том, что центральным блоком системы оперативного управления хода строительства является комплексны!" трубопроводострои-тельный поток. Во второй главе освещаются основные требования, которым должна отвечать модель оперативного управления комплексным потоком и на основании их определяется структура модели, рассматривается разработанный в диссертации комплексный алгоритм прогнозирования движения потока по трассе и эвристический алгоритм оптимизации использования технологических ресурсов бригад. Третья глава содержит реализацию экономико-математической модели, алгоритмов и программного обеспечения, описывающих процесс оперативного управления комплексным трубопроводостроитель-ным потоком. В этой главе освещается методика реализации на ЭВМ, исходная информация и приводятся результаты расчетов, включая их эффективность для ЭВМ и для народного хозяйства. В заключении излагаются выводы и рекомендации научного и практического значения.
Методологической основой исследования явились труды классиков марксизма-ленинизма, Программа КПСС, решения съездов и пленумов Ж КПСС и постановления Советского правительства по вопросам совершенствования управления народным хозяйством, достижения науки об экономико-математических методах и их применение в экономических исследованиях и практике народнохозяйственного планирования.
При написании диссертационной работы автор использовал литературные источники, инструктивные материалы, рекомендации научно-исследовательских институтов, занимающихся вопросами совершенствования управления строительства магистральных трубопроводов, общеотраслевые и отраслевые руководящие материалы.
Большое место в балансе времени исследования заняла подготовка исходных статистических материалов для расчетов на ЭВМ и, в особенности, разработка программ и их отладка на ЭВМ, выполненные лично автором для проверки и реализации теоретических решений и экономико-математических моделей.
В процессе работы отдельные завершенные этапы, а также выводы по работе в целом апробировались при оперативном управлении комплексными трубопроводостроительными потоками (У-2 и У-3) треста "Укртрубопроводстрой" Главукрнефтегазстроя, осуществляю- тими строительство отдельных участков газопровода Уренгой-їїома-ры-Ужгород.
Теоретические выводы и результаты исследований вошли в отраслевое руководство Р449-82 - "Комплекс программ и рекомендации по методам формирования механизированных комплектов машин с применением ЭВМ".
Основные положения диссертационной работы были доложены на семинарах и рабочих совещаниях Киевского филиала ВНИИ по строительству магистральных трубопроводов, на заседаниях кафедры организации и проектирования вычислительных установок и систем, научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской работы в Киевском институте народного хозяйства им. Д.С.Коротченко, І98І-І984 гг., а также публиковались в научных изданиях.
Автор благодарит своего научного руководителя, к.э.н., доцента Галицына за внимание к работе, ценные указания и советы.
Автор выражает глубокую признательность д.э.н., профессору Куценко СП., д.т.н., профессору Лавинскому Г.В., а также сотрудникам кафедры организации и проектирования вычислительных установок и систем Киевского института народного хозяйства им. Д.С.Коротченко, принявшим активное участие в обсуждении данной работы.
Особую благодарность автор приносит своему научному консультанту, к.т.н. Униговскому Л.М. за постоянную помощь в работе, советы и замечания.
Существующая организация управления
Научно-технический прогресс в строительстве МТ (как и в отрасли "Строительство" в целом) определяет три основных направления: - совершенствование объемно-планировочных и конструктивных решений; - развитие механизации и технического оснащения строительства; - совершенствование организации строительного производства и управления строительством.
До последнего времени основное внимание уделялось первым двум направлениям, реализация которых привела к созданию нового (комплектно-блочного) метода строительства и к увеличению механо-вооруженности строительного производства за счет оснащения строительных организаций более современными и более мощными строительными машинами и механизмами. Технологические ресурсы отрасли Мин-нефтегазстроя позволяют осуществлять в больших масштабах строительство наиболее мощных в мире газопроводов диаметром 1420 mi и нефтепродуктопроводов диаметром 1220 мм, довести годовой объем сооружения магистральных трубопроводов в СССР до 10-12 тыс.км, что составляет более 20 % мирового объема трубопроводного строительства.
Б таблице I.I приведены данные о динамике прироста производительности труда в строительстве объектов нефтянок и газовой промышленности и по отрасли "Строительство" в целом, основанные на результатах, полученных Б.Д.Шапиро [80J.
Как видно из таблицы, уровень механизации и технического оснащения при сооружении линейной части НТ находится в отрасли на более высоком уровне, нежели в среднем по группе отраслей "Строительство". С 1966 по 1980 год роль этого фактора увеличилась по Миннефтегазстрою с 39,6 % до 66,4 %, в то время как в группе отраслей "Строительство" за прошедшие десять лет значение данного фактора практически не изменилось.
В развитии первого фактора по пятилеткам наблюдалось незначительное снижение его доли в общем объеме прироста производительности труда, что также характерно и для отрасли "Строительство" в целом.
Влияние совершенствования организации строительного производства и управления строительством по Миннефтегазстрою на рост производительности труда за период с 1966 по 1980 год уменьшилось более чем в 2,2 раза.
Причиной снижения роли этого фактора являются: - устоявшиеся организационные формы, связанные с наличием до 1980 года трех самостоятельных, подчиненных различным трестам и главкам узкоспециализированных подразделений, выполняющих строительство; - недостаточное использование при выработке управляющего воздействия методов количественной оценки влияния тех или иных факторов, и вследствие этого, принятие решений, основанных на интуиции управленческого персонала; - использование при составлении проектов организации строительства (ПОС), проектов организации и производства работ (ПОР и ППР), руководств и методик, не учитывающих вероятностный характер строительства.
Повысить эффективность использования значительных технологических ресурсов отрасли в условиях возрастающих масштабов строительного производства возможно путем дальнейшего совершенствования организации и управления трубопроводным строительством, которое должно базироваться на специальных методах статистического исследования производственного процесса, его отображении в экономико-математических моделях, экономическом анализе последствий подготавливаемых решений, математических методах оптимизации управляющих воздействий и широком использовании вычислительной техники.
Основными критериями выбора оптимальных организационных структур стали организационно-технологическая направленность, стремление сохранять технологическое единство при расчленении процесса и всемерная специализация. Наиболее выгодным явилось ведение работ комплексными трестами, в состав которых входят сварочно-изоляционные и дорожно-строительные управления, а также специализированные подразделения по земляным работам и инженерной подго товке трассы. Наилучшей организационной формой линейного строительства оказались комплексные трубопроводостроительные потоки (КЕН), выполняющие все технологические операции сразу, без возврата. Необходамость полной синхронизации работ на трассах давно очевидна. Но возможна она при едином оперативном руководстве производственным процессом, как предусмотрено в КТО. Только тогда создаются благоприятные предпосылки для использования преимуществ от концентрации ресурсов на узком фронте, поскольку облегчается возможность маневра этими ресурсами, возникает наилучшая эффективность их использования.
Поставленные перед отраслью строительства МТ в одиннадцатой и двенадцатой пятилетках задачи, переход к новым организационным формам - комплексным трубопроводостроительньм потокам- требует совершенствования принципов и методов управления строительством магистральных трубопроводов.
Совершенствование управления трубопроводным строительством должно привести к использованию значительных резервов и выполнению сформулированной в Постановлении ЦК КПСС об ускорении развития трубопроводостроительного транспорта и создании мощных трубопроводных систем задачи управления производительности трубопрово-достроителъных потоков к 1985 году в 1,5 pa3a[2j.
Высокие темпы строительства требуют четкой организации работы всех звеньев, синхронизации, последовательного выполнения технологических операций. Бот почему вся деятельность потока должна основываться на детально разработанном проекте производства работ. Подготовка ПНР осуществляется трестом на основании проекта организации работ и директивного графика строительства с привлечением Оргтехстроя и руководителей потоков.
Организация системы оперативного управления
Система оперативного управления строительством магистральных трубопроводов предназначена для лиішидации отклонений от сроков ввода объектов, выполнения графика строительства, обеспечения равномерной и полной загрузки всех имеющихся ресурсов отрасли. Данная работа представляет собой четырехуровневую структуру следующего типа: 1. Штаб строительства объекта; 2. Район строительства; 3. Участок строительства; 4. Комплексный трубопроводостроительный поток.
Всем уровням системы оперативного управления можно поставить в соответствие уровни административной структуры управления. Так, штабу строительства соответствует уровень министерства, району строительства - главк, объединение, трест, участку строительства трест, строительное управление, потоку - комплексный трубопрово-достроительный поток.
Каждый уровень управления располагает исходной информацией о состоянии выполнения строительно-монтажных работ на объекте в соответствии с которой определяются задачи для различных уровней системы оперативного управления строительством магистральных трубопроводов.
Для выполнения анализа, с целью определения значимости каждого уровня системы оперативного управления сооружением Ж МТ, рассмотрим информационное обеспечение и основные задачи, решаемые на различных уровнях.
Исходной информацией, поступающей от объекта в комплексный трубопроводостроительный поток, является: информация о суточных выработках по всем видам работ; информация о местонахождении каждой бригады; ресурсная оснащенность бригад потока; данные о техническом состоянии машин и механизмов в бригадах; информация об "узких местах" на участке трассы, т.е. отсутствие фронта работ для каких-либо бригад потока. К задачам оперативного управления, решаемым на уровне комплексного трубопроводостроительного потока, относятся: расстановка людей и механизмов на объекте; организация ремонта техники; учет и контроль поступления и расхода материальных ресурсов.
Из комплексного трубопроводостроительного потока на участок строительства поступает следующая информация: информация о среднесуточной выработке по основным видам работ; координаты местонахождения основных бригад потока; информация о выполнении основных видов работ нарастающим итогом; сведения о ресурсной оснащенности бригад потока; данные о погодно-климатических условиях в районе участка строительства.
На уровне участка строительства решаются такие задачи, как: оценка сроков окончания основных видов работ в комплексном трубопроводостроительном потоке; оценка для каждого трубопроводостроительного потока возможности возникновения "узких мест"; изменение ресурсной оснащенности бригад каждого потока; перераспределение границ между потоками; осуществление маневра ресурсами между различными потоками участка строительства; оценка показателей материально-технического снабжения и перевозки грузов.
Анализ выполнения основных видов работ, поставок и перевозок грузов осуществляется путем сопоставления фактических данных с плановыми или нормативными.
Определение сроков окончания работ, возникновения критических ситуаций и простоев бригад потока должно выполняться на базе исходных данных по объему выполненных работ и прогнозируемым оценкам темпов их выполнения.
Исходной информацией, поступающей с участков для уровня района строительства, является: суммарная выработка по основным видам работ всех потоков участка; количество работающих потоков на каждом участке; количество развертываемых или сворачиваемых потоков на каждом участке; количество необходимой или неиспользуемой техники на участке; суммарные показатели материально-технического снабжения; дополнительная информация о ситуациях, для решения которых нужна помощь вышестоящих органов.
К задачам оперативного управления, решаемым на уровне района строительства, можно отнести: оценку сроков окончания всех работ на каждом участке строительства; определение оптимального числа потоков на участках; определение дополнительной потребности в ресурсах на каждом участке строительства; обобщение показателей материально-технического снабжения. Та же исходная информация и те же задачи оперативного управления, но обобщенные по каждому району строительства, характеризуют деятельность уровня штаба строительства.
Начиная с участка строительства поступает информация о выполнении основных работ в стоимостном выражении (І раз в месяц) и экономическом состоянии в строительной организации.
Оценка выполнения строительно-монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов
Основной информацией, поступающей диспетчеру, являются суточные выработки бригад КТП. Пусть л Ус J - величина суточной выработки бригады -го вида работ в J -й период времени где /V - количество рассматриваемых видов работ; ti (соответственно t2) - номер суток начала (окончания) периода поступления диспетчерской информации; У - срок окончания всех работ. В дальнейшем будем считать, что все временные характеристики определяют номер суток в году.
Зная значения суточных выработок бригад, можно определить их местонахождение на трассе на момент времени где . %c?J-i - координата местонахождения бригады с -го вида работ на трассе в момент времени -/ ; . - координата начала выполнения -го вида работ; %t; - координата конца выполнения /-го вида работ.
Сопоставив местонахождение каждой бригады на момент времени с соответствующими значениями из графика производства работ в проекте производства работ (ППР), можно оценить рассогласования между принятыми на стадии инженерной подготовки производства решениями и текущим состоянием дел на объекте.
В случае, если l-Ш вид работы может сдерживаться -м видом ( Pi -f ), а значение %/ Й//" » т«е- сдерживаемая работа опережает сдерживающую, необходимо выполнить корректировку величины й%/
Данное решение позволит с учетом логической взаимосвязи всех работ произвести анализ диспетчерской информации на достоверность.
Как уже было отмечено в предыдущем разделе, величины а / могут быть получены при различной оснащенности бригад КТП и в различных природно-климатических условиях. Это не позволяет Р учитывать при анализе величин л %/ варьирование целого ряда детерминированных факторов. Поэтому в качестве исходных данных для анализа будем брать сменные выработки бригад потока, приведенные к каким-либо условиям, принятым за "базовые". Приведение можно выполнить по следующей формуле [71] : где SJy - приведенное время сменной выработки бригады L -го вида работ ву-й период времени; у /Й /- коэффициент, характеризующий изменение сменной выработки бригады /-го вида работ в точке ХСА трассы вследствие отличия природно-климатических условии от "базовых"; G((&Cj)- суммарный удельный объем работ /-го вида в точке %;; трассы;
И і - коэффициент готовности для бригады /-го вида работ; и- фактический коэффициент сменности работы бригады/-го вида в/-й период времени; t,J - число бригад L -го вида работ вУ-й период времени; vcj- фактическая оснащенность (усредненная) бригад г"-го вида работ в у—й период времени (в долях единицы от нормативной оснащенности бригады); (fli(f&J/ и (ri( )/) - кусочно-постоянные функции, полученные в результате обработки рабочих чертежей.по нормативным данным, меняющие значения в точках ОСц}Й.=і,Ь ; В - количество подучастков с различными удельными объемами работ и природао-клшатическими условиями для данного участка трассы. Следует ОТМеТИТЬ, ЧТО ЄСЛИ Определение ВеЛИЧИН ПІ? (/.{і, /l/ t( JJ-/ и Gif iJ-) не представляет труда, то вычисление значения OiJ. , являющегося интегральным показателем, имеет определенные трудности.
Представляется целесообразным для определения 7// использовать следующий подход. Пусть А У/= Ffc"), (2.5) где л У і - нормативная сменная выработка бригады с-то вида работ; /Ту- некоторая функция; Т" - вектор нормативного количества ресурсов в бригаде -го вида работ; где t foi - нормативное количество ресурсов -го вида в бригаде Z-го вида работ; Ll количество типов ресурсов в нормативном составе бригады /-го вида работ.
Информационное обеспечение системы оперативного управления сооружением магистральных трубопроводов
Приведенные отличия удельных объемов работ по трассе газопровода значительно влияют на применение расчетных темпов по каждому из рассматриваемых видов работ и, как следствие, являются причиной нарушения синхронизации выполнения работ между отдельными бригадами потоков.
Ликвидировать указанные недостатки в работе КТП можно путем изменения ресурсного состава бригад или увеличения "заделов" по каждому из рассматриваемых видов работ.
Для учета изменения погодно-климатических условий строительства на участках потоков У-2 и У-3 были определены для каждого из выбранных видов работ коэффициенты изменения удельной трудоемкости работ, вследствие отличия этих условий от "базовых".
Значения коэффициентов определялись из соотношения количества календарных дней к количеству нерабочих дней в месяце из-за погоди о-климатических условий для данного вида работ (Таблица 3.7).
В качестве таких дней использовалось среднее суммарное количество целосменных и внутрисменных простоев бригад по каждому виду работ для данной климатической зоны, вызванных следующими по-годно-климатическими условиями: снег, ветер, дождь, мороз, а также праздничные и выходные дни с учетом рассматриваемого месяца.
Исходя из [73] для данной погодно-климатической зоны к зимним месяцам были отнесены январь, февраль, март, то есть месяцы, когда средняя глубина промерзания почвы в данном регионе составляет 80-120 см, что вызывает изменение принятой технологии производства работ.
По своим геолого-топографическим, технологическим и конструктивным характеристикам как для зимы, так и для лета, была выполнена разбивка участков потоков на 10-тикилометровые подучастки.
Разбивка производилась на основании данных, полученных из рабочих чертежей. Обработка их выполнялась в соответствии с Руководством по оптимизации с помощью ЭВМ Проекта производства работ (ПНР) на строительство JH МТ, Р4 87-83 [54], и с помощью Руководства по составлению многБвариантных ЇЇПР, РЧ 22-81 [53].
Для определения коэффициентов, согласно 175}, были определены факторы (группа геолого-топографических, технологических и конструктивных условий) и их реализации, влияющие на сменную выработку по каждому виду работ.
Для выбранных видов линейных работ учитывались следующие факторы: 1. Тип грунта и глубина траншеи. 2. Уклоны. 3. Наличие грунтовых вод. 4. Наличие пересечений. 5. Тип изоляции. 6. Местность (болота, обводненная территория и т.д.). 7. Условия сварки. 8. Длина секций труб, вывозимых на трассу. 9. Толщина стенки труб. 10. Наличие кривых вставок. 11. Ширина траншеи. 12. Необходимость рекультивации.
Фактор считается значимым, если при изменении его реализации сменная выработка какого-либо из рассматриваемых видов работ менялась на величину более, чем 5 % по сравнению со средним для данного фактора значением производительности. "Порог значимости" в 5 % выбран исходя из выполненного статистического анализа ошибок в результатах изыскательских работ, возможной погрешности в аппроксимации исходных данных в процессе расчетов и т.д. Так же, исходя из 5 %, определялось количество реализаций для каждого фактора: при переходе от какой-либо реализации к следующей значение сменной выработки должно было измениться на величину более, чем 5 %.
Для всех реализаций каждого фактора рассматриваемых видов работ определялись относительные коэффициенты изменения сменной выработки потока по сравнению с какой-либо реализацией, принятой за "базовую".
Массивы коэффициентов изменения сменных выработок бригад вследствие отличия погодно-климатических, геолого-топографических и конструктивных условий строительства от принятых за "базовые" были получены в результате обработки нормативной документации и представляют собой нормативно-справочную информацию (НСИ). Использование коэффициентов сменной выработки бригад потока, а не абсолютных значений трудозатрат для каждой реализации фактора, значительно сокращает объем НСИ. Зто объясняется тем обстоятельством, что значение коэффициента почти не изменяется при изменении марки машины или навесного оборудования. Например, замена для одноковшового экскаватора ковша с объемом 0,5 м3 на ковш с объемом 0,65 м3 [75]. В этом случае меняется изменение средней сменной выработки соответствующей бригады потока для каких-либо реализаций факторов, принятых за "базовые", а весь массив коэффициентов остается неизменным. В противном случае, при использовании абсолютных коэффициентов трудозатрат пришлось бы хранить НСИ о природно-климатических условиях производства работ для каждой марки машины, механизма или навесного оборудования.
