Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Структура и назначение систем поддержки принятия управленческих решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 11
1.1. Методология интеграции решений при планировании и управлении при капитальном ремонте магистральных газопроводов 11
1.2. Принципиальные схемы интеграции решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов в условиях генерации альтернатив 21
1.3. Стратегическое прогнозирование работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов с использованием метода анализа иерархий 35
1.4. Разработка методов прогнозирования работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов с использованием информационных технологий 46
Глава 2. Разработка вычислительных моделей формирования интегрированных решений реализации работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов 66
2.1. Модель реализации производственной программы генподрядной организации при капитальном ремонте магистральных газопроводов 66
2.2. Многокритериальная модель производственного потенциала генподрядной организации 85
2.3. Функционально-аналитическая модель производственных и научно-технических программ генподрядной организации при капитальном ремонте магистральных газопроводов 106
Глава 3. Моделирование организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 116
3.1. Комплексная модель подготовки решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов с учетом стохастичности производства 116
3.2. Функционально-аналитическая модель прогнозирования технико-экономических показателей при капитальном ремонте магистральных газопроводов 134
3.3. Функционально-аналитическая модель мотивации и материального стимулирования при капитальном ремонте магистральных газопроводов 13 8
Глава 4. Разработкам основных принципов информационной интеграции решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 143
4.1. Организация и функционирование информационного обеспечения организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 143
4.2. Проектирование унифицированного нормативно-справочного банка данных при капитальном ремонте магистральных газопроводов
4.3. Характеристика функциональных комплексов задач банка данных при капитальном ремонте магистральных газопроводов 172
Глава 5. Автоматизация рабочих мест специалистов и руководителей для интеграции решений при управлении производством строительно-монтажных работ 177
5.1. Определение организационно-технологической эффективности генподрядных организаций при капитальном ремонте магистральных газопроводов 177
5.2. Разработка методов системного анализа задач функционирования генподрядных организаций при капитальном ремонте магистральных газопроводов 186
5.3. Реализация комплекса задач процедуры прогнозирования планово-производственных показателей при капитальном ремонте магистральных газопроводов 206
5.4. Организация информационной базы для формирования интегрированных решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 212
Глава 6. Разработка диалоговых систем формирования организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 216
6.1. Автоматизация процессов принятия, планирования и синтеза комплексных решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 216
6.2. Основные принципы разработки пакетов прикладных программ для прогнозирования показателей капитального ремонта ' магистральных газопроводов 220
6.3. Общая характеристика диалоговой системы формирования организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 228
Глава 7. Прогнозирование, контроль и регулирование результатов принимаемых решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 238
7.1. Классификация методов прогнозирования результатов принимаемых решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 238
7.2. Марковские случайные процессы и экспертные методы прогнозирования при капитальном ремонте магистральных газопроводов 249
7.3. Мониторинг результатов принимаемых решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов 260
7.4. Принятие решений и управление изменениями в процессе реализации проекта капитального ремонта магистральных газопроводов 267
Основные выводы и результаты 277
Литература 280
Приложение. Акты внедрения выполненных исследований 292
- Принципиальные схемы интеграции решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов в условиях генерации альтернатив
- Многокритериальная модель производственного потенциала генподрядной организации
- Функционально-аналитическая модель прогнозирования технико-экономических показателей при капитальном ремонте магистральных газопроводов
- Проектирование унифицированного нормативно-справочного банка данных при капитальном ремонте магистральных газопроводов
Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важнейших проблем развития газовой промышленности является повышение уровня эксплуатационной надежности магистральных газопроводов (МГ) с целью поставки запланированных объемов газа отечественным и зарубежным потребителям. Энергетической стратегией России на период до 2020 года предусматриваются добыча и транспортировка газа в 6 стран СНГ и Балтии, 19 стран Западной Европы и Турцию. Главная задача при транспорте газа - обеспечение надежного и безопасного функционирования системы магистральных газопроводов за счет комплекса плановых мероприятий, в том числе и капитального ремонта.
Анализ технического состояния газопроводов показывает следующее. Протяженность МГ больших диаметров (1020…1420 мм) определяется в объеме 61,5 %; газопроводы со сроком службы от 10 до 30 лет составляют 85 % от всех газопроводов; на долю газопроводов, находящихся в эксплуатации более 30 лет, приходится 14 %; средний возраст МГ равняется 27 годам; около 36000 км МГ нуждаются в переизоляции и ремонте. Около половины МГ отработали от 15 до 40 лет - срок, при котором пленочное изоляционное покрытие практически полностью теряет свои защитные свойства, что приводит к активным коррозионным процессам; по причине потенциальной опасности часть МГ эксплуатируется при пониженных давлениях; ежегодный прирост газопроводов, эксплуатируемых в обводненных и заболоченных районах Севера и Западной Сибири и потерявших устойчивое положение из-за низкого качества проектирования и строительства, составляет десятки километров; количество отказов по причине стресс-коррозии увеличилось, расширилась зона ее появления.
Существующие технологические подходы к производству ремонтных работ, связанные с переукладкой участков газопроводов, являются недостаточно эффективными. Как правило, они не обеспечивают выполнение капитального ремонта в установленные сроки. Развитие концепции ремонта МГ требует совершенствования структуры производства ремонтно-восстанови-тельных работ, предусматривающей создание на газотранспортных предприятиях ремонтно-восстановительных подразделений, ремонтных участков в составе линейно-эксплуатационных служб, специализированных участков по ремонту подводных переходов.
Методологической основой решения проблем надежности магистральных нефтепроводов являются работы ведущих специалистов отраслевых институтов (ВНИИГАЗ, ИПТЭР, ВНИИСТ), академических институтов (ИМАШ
им. А.А. Благонравова, ИМЕТ им. А.А. Байкова, ИЭС им. Е.О. Патона),
лабораторий и кафедр высших учебных заведений (УГНТУ, РГУНГ
им. И.М. Губкина), Центра технической диагностики «Диаскан», других научных центров страны.
Теоретической и практической основами решения задач по обеспечению системы прогнозирования и реализации строительно-монтажных работ (СМР) при капитальном ремонте магистральных газопроводов являются исследования, выполненные как отечественными, так и зарубежными учеными. Среди них Абдуллин И.Г., Азметов Х.А., Березин В.Л., Бородавкин П.П.,
Быков Л.И., Гумеров А.Г., Гумеров К.М., Гумеров Р.С., Иванцов О.М.,
Идрисов Р.Х., Колотилов Ю.В., Короленок А.М., Малютин Н.А.,
Пашков Ю.И., Султанов М.Х., Фокин М.Ф., Халлыев Н.Х., Ямалеев К.М., Ясин Э.М. Это позволило создать новые технические и технологические решения, обеспечившие прогрессивное развитие систем магистрального трубопроводного транспорта.
В этой связи разработка методологических основ и средств реализации технологических процессов капитального ремонта с использованием современных информационных технологий при подготовке и принятии решений является актуальной темой диссертационного исследования. В последние годы наметились новые направления в решении проблемы функционально-аналитического обеспечения системы прогнозирования и реализации строительно-монтажных работ при капитальном ремонте МГ, в связи с чем появилась необходимость в их анализе, обобщении и развитии.
Основные научные исследования по диссертационной работе выполнены в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и техники, такими как комплексная межгосударственная научно-техническая программа «Высоконадежный трубопроводный транспорт» по внедрению новых методов и средств ремонта дефектных участков магистральных газопроводов по результатам диагностического обследования, утвержденная Председателем координационного совета академиком РАН Б.Е. Патоном (приказ № 7 от 09.10.1998 г.); перечень приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» при сооружении и капитальном ремонте магистральных газопроводов «Комплексные мероприятия по повышению надежности объектов магистральных газопроводов ООО «Тюментрансгаз» на 2006-2010 гг.», утвержденный заместителем Председателя правления ОАО «Газпром» А.Г. Ананенковым (приказ
№ 14 от 16.08.2006 г.); научно-техническая программа реализации мероприятий по восстановлению работоспособности и повышению надежности участков магистральных газопроводов путем испытания на прочность «Комплексные мероприятия по повышению устойчивости к системным авариям на газопроводах ООО «Лентрансгаз», утвержденная заместителем генерального директора ООО «Лентрансгаз» В.Н. Сивоконем (приказ № 27 от 29.06.2004 г.).
Целью диссертационной работы является повышение надежности при эксплуатации магистральных газопроводов за счет создания комплексной методологии функционально-аналитического обеспечения системы прогнозирования и реализации строительно-монтажных работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов, включающей методы формирования интегрированных организационно-технологических решений на основе применения детерминированного и вероятностного анализов процессов капитального ремонта линейной части магистральных газопроводов с использованием высокоэффективных информационных технологий.
Основные задачи исследований
1. Разработать структуру и сформулировать направления развития компонентов организационно-технологической системы принятия управленческих решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов в условиях генерации альтернатив с использованием метода анализа иерархий, которые обеспечивают повышение эффективности производства строительно-монтажных работ.
2. Усовершенствовать процесс формирования интегрированных решений по выполнению строительно-монтажных работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов на основе развития методологии эффективной реализации производственных программ генподрядных организаций с учетом их производственных потенциалов.
3. Разработать методику принятия организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов на основе функционально-аналитического моделирования изменения технико-экономических показателей производства ремонтно-восстановительных работ с учетом мотивации и материального стимулирования производственных организаций.
4. Разработать основные принципы организации и функционирования информационного обеспечения организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов с учетом унифицированного нормативно-справочного банка данных (БД).
5. Усовершенствовать систему организации рабочих мест специалистов и руководителей для интеграции решений при управлении производством строительно-монтажных работ с одновременной реализацией комплекса задач процедуры прогнозирования планово-производственных показателей при капитальном ремонте магистральных газопроводов.
6. Разработать практические рекомендации по реализации результатов исследований при подготовке и принятии технологических решений капитального ремонта МГ в информационной среде с оценкой эффективности производства строительно-монтажных работ.
Методы решения поставленных задач. Методологические и теоретические основы исследований базируются на работах отечественных и зарубежных ученых в области теории вероятности и математической статистики, методах теории функциональных систем, теории надежности и экспертного логического анализа, информационно-вычислительных технологий, обобщении исследований в области технологии и организации строительного производства. Для подтверждения выводов и разработанных в работе расчетных методов использованы экспериментальные и опытно-промышленные данные, полученные в натурных условиях производства строительно-монтажных работ при капитальном ремонте МГ.
Научная новизна
1. Разработана структура и сформулированы основные направления развития компонентов организационно-технологической системы принятия управленческих решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов в условиях генерации альтернатив с использованием метода анализа иерархий.
2. На основе развития методологии эффективной реализации производственных программ разработан процесс формирования интегрированных решений по выполнению строительно-монтажных работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов с учетом производственных потенциалов генподрядных организаций.
3. Предложена методика функционально-аналитического моделирования изменения технико-экономических показателей производства ремонтно-восстановительных работ с учетом мотивации и материального стимулирования производственных организаций, что обусловило разработку методики принятия организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов.
4. Разработаны принципы организации и функционирования информационного обеспечения организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов с учетом унифицированного нормативно-справочного банка данных.
5. Предложена система организации рабочих мест специалистов и руководителей для интеграции решений при управлении производством строительно-монтажных работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов с учетом комплекса задач процедуры прогнозирования планово-производственных показателей.
На защиту выносятся:
- структура организационно-технологической системы принятия управленческих решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов в условиях генерации альтернатив с использованием метода анализа иерархий;
- основные принципы формирования интегрированных решений по выполнению строительно-монтажных работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов с учетом производственных потенциалов генподрядных организаций;
- метод функционально-аналитического моделирования изменения технико-экономических показателей производства ремонтно-восстановительных работ с учетом мотивации и материального стимулирования производственных организаций;
- комплексная система организации информационного обеспечения организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов с учетом унифицированного нормативно-справочного банка данных;
- научно-техническое обоснование эффективности производства строительно-монтажных работ, обеспечивающее реализацию практических рекомендаций по применению результатов исследований при подготовке и принятии технологических и управленческих решений капитального ремонта МГ в информационной среде.
Практическая ценность и реализация результатов работы
1. На основе результатов проведенных комплексных исследований предложена организационно-технологическая система обеспечения эксплуатационной надежности магистральных газопроводов, базирующаяся на разработанной под руководством и при участии автора системе методических и прикладных руководств, а также нормативных документов отраслевого и межотраслевого значения, регламентирующих принципы подготовки и принятия организационно-технологических и управленческих решений по капитальному ремонту линейной части МГ. Разработанные информационные технологии принятия обоснованных технологических и управленческих решений по капитальному ремонту МГ обеспечивают повышение эффективности производства строительно-монтажных работ на линейной части МГ и эксплуатационную надежность газотранспортных систем в целом.
2. Методы подготовки и принятия технологических и управленческих решений по капитальному ремонту МГ в информационной среде, технологические и управленческие принципы производства работ, алгоритмы и методики расчета, обеспечивающие эффективное выполнение ремонтно-строи-тельных работ, использованы газотранспортными предприятиями ОАО «Газпром» при капитальном ремонте магистральных газопроводов Уренгой - Петровск, Уренгой - Новопсков, Уренгой - Ужгород, Уренгой - Центр 1, Уренгой - Центр 2, Ямбург - Елец 1, Ямбург - Тула, Надым - Пунга 5, Парабель - Кузбасс 1, Пунга - Вуктыл - Ухта и Заполярное - Уренгой 1. Практическая значимость основных результатов диссертационной работы подтверждена соответствующими актами внедрения.
3. Разработанные методы оценки технико-экономических показателей выполнения работ по капитальному ремонту участков МГ в процессе подготовки и принятия технологических и управленческих решений послужили основой для составления перспективных программ по капитальному ремонту МГ на газотранспортных предприятиях ОАО «Газпром», которые являются основным документом при планировании и производстве ремонтно-строительных работ.
4. Методология формирования отраслевого информационного фонда позволяет системно обеспечивать проектные, строительные и эксплуатирующие организации и службы магистрального газопровода актуализированной нормативно-технической документацией, что способствует достижению высоких показателей надежности и безопасности.
Апробация работы. Основные результаты исследований, представленные в работе, докладывались на:
- 6-ой международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (г. Новочеркасск, 2005);
- международной научно-практической конференции «Строительство – 2006» (г. Ростов-на-Дону, 2006);
- 6-ой международной научно-практической конференции «Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений» (г. Новочеркасск, 2006);
- 4-ой международной научно-практической конференции «Теория, методы проектирования, программно-техническая платформа корпоративных информационных систем» (г. Новочеркасск, 2006);
- международной научно-практической конференции «Производство, технология, экология (ПРОТЭК - 2006)» (г. Москва, 2006);
- всероссийской научной конференции «Научный сервис в сети Интернет: технологии параллельного программирования» (г. Москва, 2006);
- 7-ой международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2006);
- международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2006» (г. Уфа, 2006);
- 10-ой региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, 2006);
- международной научно-практической конференции «Строительство – 2007» (г. Ростов-на-Дону, 2007);
- 6-ой международной научно-практической конференции «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (г. Астрахань, 2007);
- международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2007» (г. Уфа, 2007);
- международной научно-практической конференции «Строительство – 2008» (г. Ростов-на-Дону, 2008);
- международной научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности АСТИНТЕХ - 2008» (г. Астрахань, 2008);
- 8-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 2010);
- международной научно-практической конференции «Строительство - 2010» (г. Ростов-на-Дону, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 54 работы, в том числе 15 работ в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях (в списке отмечены индексом #), рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора наук.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 173 наименования, 4 приложений. Изложена на 291 странице машинописного текста, содержит 64 рисунка, 8 таблиц.
Принципиальные схемы интеграции решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов в условиях генерации альтернатив
Сформулируем два условия селективности или генерации альтернатив: принадлежность набора предъявленных альтернатив с достаточной вероятностью множеству Парето и необходимость сжатия этого множества до приемлемых размеров.
Прежде чем рассмотреть способ сжатия, отметим важную особенность строительства: любое решение затрагивает, как правило, интересы нескольких трудовых коллективов, например, штаба строительства, линейного персонала, бригад, субподрядных организаций. При планировании в аналогичном положении оказываются заказчики и подрядчики. Эта особенность обусловливает необходимость учета интересов всех без исключения участников процесса выработки и реализации решения, так как коллектив активен лишь тогда, когда учтены его интересы. Такой учет возможен путем: 1) согласования первоначального (стартового) варианта решения и его последующей коррекции; 2) выбора компромиссного решения по многим критериям по схеме, предварительно согласованной между сторонами или же принятой в нормативном порядке.
Предполагается, что варианты решения подготавливает один из его участников. Если при этом он не учитывает чьи-либо интересы, то решение оказывается либо нереальным, либо недостаточно эффективным. Иными словами, при игнорировании интересов хотя бы одного участника выбранное решение может быть неправильным. Поэтому, говоря об интересах, позициях или критериях любого участника, необходимо иметь в виду, что при этом, как правило, в какой-то мере учитываются требования и других. Обеспечение интересов нескольких участников в одной альтернативе при некотором преимуществе одного из них обычно осуществляется стремлением довести до экстремума наиболее важный критерий, а если возможно, и все критерии этого участка с введением одно- или двухсторонних ограничений на величину критериев других участков. Учет интересов других участников производится также путем введения ограничений в виде нормативов, что представляет особый интерес для строительства с его развитой нормативной базой. Однако имеется в виду не любой норматив, а только тот, который имеет характер экономически обоснованного компромисса между различными подразделениями хозяйственного механизма. Таковы, например нормативы продолжительности строительства.
Теперь можно перейти к методам сжатия множества Парето. Наиболее перспективным из них является, на наш взгляд, формирование системы альтернатив, отвечающей цели максимально информативного анализа их преимуществ и недостатков с точки зрения каждого участника исполнения решения. Действительно, если каждый участник будет полностью осведомлен о плюсах и минусах позиций других, то в неантагонистических интересах согласовать решения легче, а такие решения более реальны. Здесь особенно важно, что позиции участников выражены не в заявленных целях, а в конкретных вариантах, и все эти варианты сопоставимы по условиям их реализации и последствиям, в то время как непосредственно сопоставить цели довольно трудно. При таком подходе число альтернатив, входящих в предъявленную систему, не меньше числа участников и каждая из них отражает преимущественно интересы одного ЛПР. Если из этих альтернатив не удается выбрать достаточно приемлемую, то необходимо сформировать новую группу. Таким образом, ЛПР предъявляют вначале систему альтернатив, отражающих различные позиции участников, а затем после рассмотрения каждой альтернативы в принятом порядке вносятся коррективы и формируется их новая система, где расхождение уже меньше, и т.д. При хорошо продуманном порядке рассмотрения число таких итераций составит 2-3. Предлагаемая процедура не требует создания новых организационных форм и существенного изменения действующего хозяйственного механизма, что могло бы и ускорить ее реализацию. Аналогичные методы используются и при прогнозировании, когда эксперты в несколько туров корректируют свои суждения с учетом мнения других [10, 23, 43, 45,48, 51, 59, 64].
В теории принятия решений многоступенчатые процедуры предлагались неоднократно. По мнению некоторых исследователей, по необходимости итеративной должна быть процедура построения решающего правила (способа сравнения альтернатив): поскольку информация, полученная от ЛПР, может быть противоречивой, ее нужно проверять. Для поиска и устранения противоречий дополнительная информация, получаемая на каждом шаге процедуры, должна сопоставляться с полученной ранее. В предложенном же нами подходе итеративные процедуры относятся не к решающему правилу, а к формированию и рассмотрению системы альтернатив, что обусловлено наличием различных участников, ответственных за решение, а также принятием окончательного решения органом, а не одним лицом.
Альтернативу, отражающую позицию одного из участников решения, будем называть в дальнейшем частной, а принятую органом, принимающим решение - интегрированной.
Интеграция решений обычно достигается их информационной увязкой при единой БД. Предлагается также обеспечить техническую, программную и организационную интеграции. Принцип интеграции предполагает построение решения каждой отдельной задачи по определению одного или нескольких экономических показателей на единой методологической основе.
Интеграция всех указанных выше видов необходима. С нее, видимо, и следует начинать автоматизацию процесса интеграции решений. Но необходим следующий этап.
Предложенный подход к подготовке решения, основанный на ФАМ и специальных методах формирования системы альтернатив, обеспечивает определенное продвижение в указанном направлении. Для этого его нужно реализовать в организационно-технических рамках интегрированной автоматизированной системы управления. Основная идея такой реализации состоит в том, что полученное ЛПР с помощью ФАМ с соответствующим сервисом прошедшее через интегрированное базовое решение подается на входы подсистем АСУ, где оно должным образом развертывается и документируется. Подаваемое на входы интегрированное базовое решение предполагается укрупненным. Для достаточно развитых АСУ интегрированное базовое решение должно учитывать позиции заказчиков, вышестоящих органов планирования и управления, снабженческих организаций и низших подразделений строительной организации.
Многокритериальная модель производственного потенциала генподрядной организации
Многокритериальная модель производственного потенциала предназначена для решения отраслевых задач. Однако в связи с тем, что модель отображает процессы строительства, на ее основе удается сформулировать экономико-математическое описание и дать решение на ПЭВМ широкого круга задач по выявлению резервов строительного производства на стадии его подготовки и оперативного управления строительством и капитальным ремонтом магистральных трубопроводов [19, 98,163,164].
Рассмотрим последовательность и особенности разработки ФАМ производственного потенциала строительной отрасли. При этом строительный потенциал рассматривается с точки зрения его реализации в ходе осуществляемого строительства конкретного перечня объектов.
Моделируемым объектом в данном случае является строительство всех трубопроводов, ведущееся в годовом плановом периоде. Следует отметить, что разработка модели опирается на эмпирические данные хода строительства и логику развития производственных и экономических процессов.
При моделировании строительство рассматривается с учетом различных условий: перечня строек, сроков их ввода, количества и состава ресурсов (люди и машины), сроков поставок, производительности труда, организационно-технического уровня исполнителей, продолжительности пускового этапа и т.д. Эти и другие условия имеют в модели параметрические аналоги. В зависимости от реального состояния строительства или планируемых мероприятий параметры модели настраиваются на конкретную ситуацию. Таким образом, в модели имитируются условия осуществления процессов строительства и сами процессы [30, 40].
Центральным аспектом моделирования является стратегия распределения ресурсов по объектам в масштабе отрасли, которая является решающим фактором управления ходом строительства и своевременной сдачи объектов (рис. 2.8 - рис. 2.9). Указанное распределение в основном детерминировано известными условиями: общим количеством ресурсов, потребностью в них и приоритетностью объектов. Разумеется, на ход строительства влияет немало факторов, предвидеть которые заранее невозможно. Например, задержки в поставках материалов, неожиданные препятствия из-за погоды, организационные просчеты и другие факторы, обусловливающие стохастичность строительного производства. Иногда влияние подобного рода факторов отражают в модели стохастическими параметрами и проигрыванием множества случайных реализаций модели. Однако получить необходимый статистический материал в целом по отрасли не всегда возможно, особенно на стадии планирования.
Учитывая указанное обстоятельство, при моделировании измеряются не сами помехи (срывы в поставках, погодные условия и т.д.), а те доступные измерению последствия, которые из-за них возникают [161, 162]. К ним относятся простои, вызванные различными задержками, ожиданием перебазировок и т.д. Любые простои, в конечном счете, сказываются на годовой выработке (в натуральном или денежном измерении). Однако учет всех простоев только через выработку является слишком усредненным, поэтому в модели используются и другие характеристики моделируемого объекта, которые тесно связаны с помехами: изменения приоритетов строек в ходе строительства, а также ограничения на использование ресурсов и варьирование началом строительства, задержки в осуществлении перебазировок после окончания строительства. Следует отметить, что нестабильность строительства не только приводит к частым переброскам ресурсов, но и затрудняет их осуществление, когда это необходимо.
Ограничение на свободное варьирование началом строительства выражается в модели заданием максимальной продолжительности строительства. Задержки в перебросках реализуются в модели путем введения промежутка времени между моментами, когда разрешается переброска.
Косвенные характеристики по насыщенности строительства машинами и механизмами позволяют снизить неопределенность представлений о выполнении работ на отдельных стройках. Снижение неопределенности сведений о моделируемом объекте достигается также выбором управляющих параметров хода строительства. Дело в том, что многие характеристики строительного процесса зависят не только от объективных условий, но и от целенаправленных усилий органов управления. Например, поддержание определенного темпа работ, частота перераспределения ресурсов, объемов работ и т.д. зависят от решений, принимаемых на различных уровнях управления строительством.
Поэтому ядром модели является отображение средствами имитации на ПЭВМ процесса управления ресурсами (трудовыми и машинными) в масштабе отрасли. Анализ практики организации строительства и особенностей процессов управления выявил, что управление ресурсами связано с формированием отраслевых стратегий концентрации ресурсов на объектах и рационального их использования.
Стратегии концентрации ресурсов имеют значительную вариантность. Можно выделить ресурсы большому числу строек, но значительная часть их окажется неудовлетворенной ресурсами в полной мере. Можно поступить иначе: полностью удовлетворить ресурсами часть строек, т. е. обеспечить их сдачу в срок, а прочим не дать ничего. На практике до сих пор преобладала первая ситуация. Переход к показателю ввода как главному ориентирует в большей мере на вторую ситуацию, которая в модели описывается следующим образом. По каждой стройке вычисляется количество ресурсов, необходимое для ее своевременной сдачи, а затем стройкам последовательно выделяется потребное количество, пока хватит наличного ресурса. При этом ресурс сначала выделяется более приоритетным стройкам, затем менее приоритетным. Расчет необходимых ресурсов ведется независимо по каждой стройке или же с учетом последующего перераспределения между стройками. При полной концентрации ресурсов (вторая ситуация) часть строек получает сразу весь необходимый им ресурс, если эти стройки достаточно приоритетны, часть получает остаток, недостаточный для ввода в срок, а часть вообще ничего не получает. Если же ресурсов в целом достаточно и их загрузка равномерна, то стройки предпоследнего и последнего вида рано или поздно получают необходимые ресурсы. При расчете потребного ресурса время до сдачи у важных строек может сжиматься для своевременного ввода.
Функционально-аналитическая модель прогнозирования технико-экономических показателей при капитальном ремонте магистральных газопроводов
К важнейшим прогнозируемым технико-экономическим показателям производственных организаций относятся продолжительность выпуска конечной продукции, производительность труда, себестоимость продукции, фонд заработной платы, трудозатраты, потребность в материально-технических ресурсах [108]. Сложившиеся методы прогнозирования (экстраполяция трендов, аналитические расчеты, экспертные оценки) заключаются, как правило, в статистической экстраполяции, т.е. на основании выявленных главных экономических тенденций развития хозяйственной деятельности строительных организаций в прошлом прогнозируются их будущие показатели. Однако при осуществлении экстраполяции вводится предположение о существенной инерционности экономических процессов и стационарности процессов производственно-хозяйственной деятельности на предприятиях. При этом не учитываются изменения организации, технологии и методов производства, оперативное перераспределение ресурсов и т.д. Учет этих факторов может существенно повлиять на прогнозируемые величины технико-экономических показателей [80,81]. На первом этапе составления прогноза экстраполируются изменения отдельных параметров производства (продолжительность работ, выработка бригад, интенсивность потребления ресурсов и т.д.) на планируемый период. Динамика изменения этих параметров в будущем определяется на основе всестороннего анализа и исследования предыстории основных закономерностей их развития. Анализ статистических рядов параметров строительного производства прошлых лет и в настоящее время позволяет выделить в них отдельную функциональную зависимость - тренд, который складывался под влиянием факторов регулярного характера, и некоторые флуктуации реализации процесса около этого тренда, связанные с вероятностным характером строительного производства. Задача заключается в следующем.
Имеется заданная последовательность функций распределения (Fls F2, . . . , Ft) интересующего нас параметра (например, выработка бригад), вычисленных в моменты времени 1, 2, . . . , t, тип и размерности которых зависят от случайных факторов (xi, х2, . . . , хп). Необходимо построить функцию распределения Ft+i при значениях факторов 1» -2? j Хд. Предварительно по отчетным временным периодам собирают статистические данные и строят традиционные уравнения регрессии [2-4, 101]: 1-Вс(і) = ac(i) + ai(i)-Xi + a2(i)-x2 . .. + аП(і)-хп; 2-Вс(2) = ас(2) + ai(2)-Xi + а2(2)-х2. .. + аП(2)"Хп; ; t-BC(t) = ac(t) + ai(t)-xi + a2(t)-x2... + an(t)-xn. Затем по отчетным временным периодам определяют функцию тренда коэффициентов уравнения регрессии: A0(t) = f{ac0(i), ас0(2), . . . , ac0(t)}; Ai(t).= ffacici)» aci(2),..., асщ)};.. ; An(t) = f{acn(i), acn(2)5.. 5 aCn(t)} Подставляя значения функции тренда коэффициентов регрессии в уравнение, получаем функцию B(t) = A0(t) + Ai(t)-Xi + A2(t)-x2 + ... + An(t)-xn. Далее для планируемого периода t находим оценку математического ожидания B(t) и дисперсии D(t) выработки бригад по формулам Bc(t) = A0(t) + Zi=1,n Ai(t)-Xi(t) ; (3.35) D[B(t)] = 2І=І,„ Zk=i,„ Ai(t)-Ak(t).[D,(t)-Dk(t).rik(t)],/2, (3.36) где rik(t) - коэффициент корреляции между Xj(t) и xk(t). Тип функции распределения- случайных характеристик по отдельным бригадам не оказывает существенного влияния на вероятностные результаты моделирования производственной деятельности строительной организации. В связи с этим априорно принимается наиболее универсальный нормальный закон распределения вероятностных параметров. Изложенный подход позволяет получить ретроспективные оценки вероятностных характеристик параметров строительного производства на любой планируемый период. Эти характеристики вводятся в функционально-аналитическую модель производственной деятельности строительных организаций. Исходными данными для разработки функционально-аналитических моделей служат: 1) структура укрупненных видов работ по объектам и их объем по участкам (в физическом или стоимостном выражениях) с указанием трудоемкости выполнения работ; 2) технологическая последовательность выполнения работ на объектах; задается матрицей последовательности выполнения работ, элементы которой могут изменяться от 0 (независимая работа) до 1 (работа зависит от выполнения предыдущей); 3) пространственная последовательность выполнения работ на объекте; представляется целочисленной функцией, в ячейках которой для каждой работы указывается последовательность ее выполнения по всем участкам (если в ячейках стоят 0, то работа по участкам может выполняться в принятом порядке); 4) состав и количество производственных бригад с указанием перечня укрупненных видов работ, которые могут выполняться каждой бригадой; 5) численность и нормативная выработка каждой бригады; 6) система захваток и их размеры - устанавливаются для каждой бригады исходя из количественного и качественного составов бригад и технических характеристик применяемых машин; 7) минимальное и максимальное насыщение фронта работ на каждом участке бригадами, звеньями; 8) средняя ежедневная заработная плата каждой бригады; 9) стоимость машино-смен [м-см] строительных машин, применяемых в бригадах; стоимость выполнения единицы работ по ЕРЕР; расход материалов на единицу выполнения работ по СНиП;
Проектирование унифицированного нормативно-справочного банка данных при капитальном ремонте магистральных газопроводов
Структура интегрированной системы управления производством (ИСУП) определяется составом и связями ее элементов - компонент. Компонентом системы является относительно самостоятельная часть ее структуры, выделяемая для упрощения разработки и эксплуатации и обеспечивающая возможность независимого рассмотрения отдельных элементов.
При создании ИСУП выделяются следующие виды компонент: обобщенная, логическая, функциональная, информационная, техническая, программная, организационная.
Элементами информационной структуры унифицированной нормативно-справочной БД (УНС БД) являются БД, организуемые в интегрированной системе. Связи между БД .реализуются с помощью интерфейсов и программных средств (СУБД).
Унифицированная нормативно-справочная БД интегрированной системы управления предприятием представляет собой совокупность организационных и экономико-математических методов, программных средств и вычислительной техники, а также методов формализованного представления данных, накапливаемых для комплексного многоаспектного использования их как в задачах функциональной компоненты, так и отдельными потребителями информации.
Целью создания УНС БД является своевременное представление логически полной в запрашиваемой структуре информации, необходимой в процессе реализации алгоритмовкомплексов задач функциональных подсистем ИСУП, с использованием совершенных программных средств (СУБД).
БД, предназначается для обслуживания различных, категорий пользователей строительных организаций: прорабов и мастеров при формировании месячных и квартальных планов работ участков и бригад; при расчете потребностей в материально-технических ресурсах; инженерно-технические работники (ИТР) производственных отделов и служб производственно-технологической комплектации, при составлении планов работы машин и механизмов, комплектации и поставок; планово-экономических отделов при формировании годовой производственной программы и т.д.
Многоаспектность накапливаемой информации и весьма широкий диапазон пользователей определяют функциональные требования и состав решаемых средствами БД комплексов задач. Все это регламентирует функции унифицированной нормативно-справочной базы данных, к числу которых относятся: 1) накопление технико-экономических норм и нормативов, данных об объектах строительства, производственных мощностей строительных организаций; 2) обеспечение потока необходимых для решения функциональных комплексов задач данных и их выдача в запрашиваемой структуре; 3) организация нормативных расчетов по требованиям функциональных комплексов задач; 4) информационно-справочное обслуживание потребителей; 5) статистическая обработка информации БД; 6) автоматизация управления технологическими процессами обработки данных и ведения архива.
Основная цель процесса проектирования состоит в создании БД, наилучшим образом удовлетворяющей информационные потребности конечных пользователей, включая защиту данных. Основными ограничениями являются стоимость проекта и стоимость эксплуатации. Эти ограничения взаимосвязаны. В ряде случаев снижение стоимости проекта достигается за счет его эффективности и ведет к возрастанию затрат на эксплуатацию.
Разработанные в настоящее время системы, как правило, решают частные задачи: К тому же они ориентированы на нормативные условия проведения работ при обеспеченности кадрами, доступности техники, сложившихся взаимоотношений с пользователями.
Согласно принятому подходу в начале проектирования информационной системы разрабатывается описание будущей информационной компоненты в терминах некоторого языка, не связанного с конкретной СУБД, так как на этой стадии еще не известно, какая система будет использоваться. Такой уровень представления информации теперь принято называть информационно-логическим, или инфологическим. Мифологическое описание определяет, что должна содержать и обрабатывать информационная система, отвлекаясь от вопроса, как она будет реализована. Ответ на вопрос как дается после выбора СУБД, в частности при разработке концептуальной и внутренней схем информационной базы.
При наличии инфологического описания задача проектирования информационной базы имеет дело не только с формализованным выходом, но и с формализованным входом, в результате чего появляется возможность ее конструктивной постановки и автоматизации решения.
В соответствии с изложенным процесс проектирования следует разбить на три стадии. 1. Разработка инфологического описания. Эта стадия охватывает совокупность действий, выполняемых на начальном этапе проектирования. Она завершается созданием единого описания структуры используемых данных и процессов их обработки. Мифологическое описание представляет собой фактически задание на проектирование БД. 2. Выбор средств реализации. Главной задачей этой стадии является выбор СУБД. 3. Детальная разработка информационной системы. На этой стадии проектирование выполняется в рамках выбранной СУБД. Основная задача состоит в разработке внешних, концептуальной и внутренней схем информационной БД (в двухуровневых СУБД - логической и физической схем), а также в создании комплекса проблемно-ориентированных программ, выполняющего те функции, для реализации которых средств СУБД, не достаточно.
Специфика первой стадии заключается в том, что заданием для нее служат разнообразные, но частные требования внешних пользователей к создаваемой БД, а также решения, принятые при проектировании той системы управления, которую она будет обслуживать. Рассмотрение проблемы выбора СУБД с позиций инфологического подхода основывается на трактовке СУБД как хотя и важнейшего, играющего центральную роль, но все же не единственного компонента системы. Выбор СУБД производится путем сравнения альтернативных вариантов по затратам на проектирование и эксплуатацию конечного продукта - полной информационной компоненты. При этом задание на проектирование -инфологическое описание - играет роль основного ограничения. На третьей стадии проектирования на основе выбранной СУБД осуществляется синтез системы, адекватной ее инфологическому описанию. При этом решаются следующие задачи: 1) инфологическая схема отображается в концептуальную; 2) концептуальная схема с учетом характеристик инфологической схемы, позволяющих выбирать эффективные способы доступа, отображается во внутреннюю; 3) конструируются внешние схемы; 4) разрабатывается необходимая программная надстройка над СУБД, реализующая те функциональные возможности, которые не поддерживаются средствами СУБД. Практическая реализация перечисленных положений обеспечивается разработкой и организацией функционирования комплексов задач БД, связанных со сбором, обработкой и вводом в систему информации, ведением БД, процессами нормативно-справочного обслуживания и выпуска информации.
