Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Системный анализ информационных потоков в рамках жизненного цикла проекта магистрального газопровода
1.1. Анализ перспектив развития газотранспортной системы 10
1.2. Формализация потоков информации по стадиям жизненного цикла и иерархическим уровням инвестиционного проекта трубопроводного транспорта 12
1.3. Постановка задачи построения системы информационного обеспечения при решении задач проектирования и строительства объектов транспорта газа 38
Глава 2. Разработка комплексной информационной модели инвестиционного проекта трубопроводного транспорта
2.1. Формирование информационной модели при решении задач проектирования и строительства объектов транспорта 57
2.2. Разработка методов отображения проектно-технологической информации по жизненному циклу проекта трубопроводного транспорта 78
2.3. Формализованное описание процессов изменения проектно-технологической информации на стадиях жизненного цикла проекта трубопроводного транспорта. 89
Глава 3. Исследование методов воздействия на эффективность представления входной и выходной информации при решении задач проектирования и строительства объектов транспорта
3.1. Разработка методов обеспечения качества представления данных для формирования информационной модели проекта 100
3.2. Разработка методов обеспечения безошибочности данных 107
3.3. Разработка методов обеспечения оперативности данных 113
3.4. Планирование работ по обновлению информации с учетом ее старения 119
Глава 4. Рекомендации по построению и функционированию системы информационного обеспечения для решения задач проектирования и строительства объектов транспорта
4.1. Требования к программному обеспечению для реализации информационной модели инвестиционного проекта трубопроводного транспорта 129
4.2. Возможность реализации информационной модели инвестиционного проекта трубопроводного транспорта в среде Электронного архива 140
4.3. Методы обеспечения безопасности данных, составляющих информационную модель инвестиционного проекта трубопроводного транспорта 150
Основные выводы 160
Список использованной литературы
- Анализ перспектив развития газотранспортной системы
- Постановка задачи построения системы информационного обеспечения при решении задач проектирования и строительства объектов транспорта газа
- Формирование информационной модели при решении задач проектирования и строительства объектов транспорта
- Разработка методов обеспечения качества представления данных для формирования информационной модели проекта
Введение к работе
Строительство магистральных газопроводов представляет собой организационную систему, сложность которой определяется не только объемами строительства, но и распределенным характером управления. Управленческие решения часто приходиться принимать в ситуациях, ранее не встречавшихся, поскольку полное их совпадение в трубопроводном строительстве - событие весьма маловероятное. Вероятностный характер строительного процесса связан как с неоднозначностью альтернатив действий, так и с необходимостью учитывать такие факторы, как рассосредоточенность объектов, сложный характер взаимодействия трубопроводостроительных организаций, сложность транспортных связей, схем материально-технического снабжения и перебазировки техники, неравномерность объемов выполняемых по периодам работ и, соответственно, неравномерность потребления ресурсов.
Все это приводит к необходимости организации мониторинга и прогнозирования хода выполнения работ с тем, чтобы своевременно реагировать на возникающие отклонения и адаптировать проектные решения в соответствии со складывающейся ситуацией.
Адекватное реальной ситуации проектное или управленческое решение может быть принято только при условии учета всех действующих факторов и возмущений. В то же время в современной российской нефтегазовой отрасли сложилась парадоксальная ситуация - при количественном росте информационного потока наблюдается ограниченность его использования в реальном секторе трубопроводного строительства. Анализ существующей практики проектирования, строительства и эксплуатации объектов нефтегазовой отрасли показал, что в настоящее время увеличивается объем невостребованного промышленным сектором интеллектуального продукта.
Это связано с тем, что для формирования инвестиционного решения требуется слишком большой объем информации при недостатке времени на
принятие данного решения. Кроме того, следует принять во внимание наличие человеческого фактора.
Согласно оценкам психологов, человек воспринимает в среднем 16 бит в 1 сек, и одновременно в его сознании удерживается 160 бит. При объеме информации в среднем по проекту в 2500 Мб наличие человеческого фактора, не оснащенного необходимым инструментарием, при работе с проектами неизбежно определяет потерю или неиспользование части информации и снижает эффективность инвестиционных, проектных и строительных решений.
Другим негативным фактором является то, что проектные организации даже одной отрасли не взаимодействуют в вопросах использования накопленных знаний в процессе принятия технических решений и, зачастую, ведут проектирование объекта без учета технологических знаний в других организациях, так как не обеспечены едиными принятыми в отрасли требованиями, методологией и программными продуктами.
В силу тех же причин подрядчики не используют прогрессивные методы строительства объектов на основе знаний, полученных коллегами-смежниками при строительстве магистральных трубопроводных систем.
Эксплуатирующие организации не имеют полного банка данных по магистральным трубопроводам. Документация «как построено» не имеет единого формализованного документа для современного хранения потоков информации. Отсутствие систематизированной исполнительной документации вскрывается только после возникновения на газопроводе аварийных ситуаций, что создает для эксплуатационных служб проблемы при устранении аварий, а также при проведении плановых ремонтов и реконструкции.
К тому же, в связи с проведением земельной реформы обострились вопросы, связанные с нарушениями режима ограниченного землепользования в зонах технологических коридоров газопроводов. Во
7 многих случаях отсутствует паспортный учет прокладываемых сторонними организациями инженерных коммуникаций, которые пересекают магистральные газопроводы и не отражены в архивных проектных материалах. В то же время специфика поддержания газотранспортной системы в надлежащем техническом состоянии требует обеспечения точной территориальной привязки данных по внутритрубной дефектоскопии и обследований трубопровода с последующим геомониторингом системы.
Таким образом, информационное обеспечение процессов принятия решений при проектировании, строительстве, эксплуатации, территориальном контроле над линейной частью, технологическими объектами магистрального газопровода возможно только на основе полноценного использования информационного потенциала, накопленного участниками инвестиционного процесса на каждой стадии жизненного цикла проекта, что и обуславливает актуальность темы исследования.
Целью исследования является разработка методов построения комплексной информационной модели для решения задач проектирования, строительства и эксплуатации объектов трубопроводного транспорта в процессе управления инвестиционными проектами, которая обеспечивала бы эффективное использование информационного потенциала отрасли.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:
идентифицированы потоки информации по стадиям жизненного цикла и иерархическим уровням инвестиционного проекта трубопроводного транспорта, систематизированы подходы к информационной подготовке принятия решений и комплексному представлению проблемных ситуаций и вариантов решений, необходимых при реализации инвестиционного проекта трубопроводного транспорта;
разработана методика построения информационной модели и системы ее информационного обеспечения при решении задач
8 проектирования, строительства и эксплуатации объектов трубопроводного транспорта;
разработаны методы оценки изменения параметров информационного потенциала при решении задач проектирования, строительства и эксплуатации объектов трубопроводного транспорта;
разработаны практические рекомендации по структуре комплекса технических и программных средств для функционирования информационной модели инвестиционного проекта трубопроводного транспорта.
Методологическими и теоретическими основами исследования являются концептуальные положения теории систем и системного анализа, теории принятия решений, теории организационных систем, прикладные исследования по проектированию, строительству и эксплуатации систем трубопроводного транспорта.
Научная новизна заключается в том, что автором разработан комплексный подход к организации работы с информационными потоками, базами данных и базами знаний при решении задач проектирования, строительства и эксплуатации объектов трубопроводного транспорта, для чего были идентифицированы потоки информации по стадиям жизненного цикла и иерархическим уровням инвестиционного проекта трубопроводного транспорта, разработана методика построения информационной модели инвестиционного проекта трубопроводного транспорта, а также система ее информационного обеспечения и алгоритмы функционирования, обеспечивающие сопровождение процессов управления проектами при сооружении линейной части магистральных трубопроводов.
Практическая ценность работы определяется тем, что разработанная методика построения информационной модели и рекомендации по структуре комплекса технических и программных средств для функционирования модели позволят оптимизировать работу с информацией, используемой при
9 проектировании, строительстве и эксплуатации трубопроводов, снизить капитальные затраты на строительство и эксплуатацию систем трубопроводного транспорта, синхронизировать временные затраты, оптимизировать информационные потоки на всех стадиях жизненного цикла инвестиционного проекта трубопроводного транспорта.
Анализ перспектив развития газотранспортной системы
Системный анализ информационных потоков в рамках жизненного цикла проекта проводится на основе обобщения результатов научных исследований, требований нормативной базы и практики разработки и согласования проектно-сметной документации на сооружение трубопроводных систем.
Оптимальное управление процессами сооружения газопроводов - это организация его проектирования и строительства в установленные сроки с использованием передовой технологии и совершенной техники, материалов и оборудования, передовых методов организации труда, обеспечивающих достижение максимального экономического эффекта при использовании минимального количества ресурсов. Вопросы совершенствования управления строительным производством, включая как собственно проектирование, так и управление строительным процессом на стадии практической реализации, а также информационно-технологическое обеспечение принятия решений в течение ряда лет находили отражение в трудах ведущих ученых и специалистов. Говоря о теоретических и практических разработках в области общего строительства, нельзя не упомянуть работы таких авторитетных специалистов, как М.С. Будников, А.А. Гусаков, Н.И. Ильин. Что касается управления сооружением трубопроводных систем, то в течение многих десятилетий, как в отечественной, так и в зарубежной практике, основой для разработки современных организационных форм строительного производства служат поточные методы. Поточные методы строительства, впервые обобщенные школой профессора Л.Г. Телегина, в течение ряда лет исследовались и совершенствовались ведущими специалистами в этой области В.П. Безкоровайным, В.Л. Березиным, Г.Г. Васильевым,
Н.И. Громовым, М.П. Карпенко, А.А. Лаптевым, Л.М. Униговским, В.Д. Шапиро, А.С. Щенковым и другими исследователями.
В то же время следует признать, что задача оптимального управления ресурсами вряд ли когда-либо может быть решена полностью и окончательно. Дело в том, что, во-первых, организационно-технический уровень строительства и соответствующий уровень технического оснащения систем управления постоянно изменяются по мере научно-технического прогресса. Во-вторых, экономические условия, в которых вынуждены функционировать предприятия, также не являются постоянными. Поэтому актуальность вопросов о совершенствовании управления ресурсами является перманентной, возникающей всякий раз, когда изменяются технологии или экономические условия. На современном этапе необходимость совершенствования методов управления проектами связано с внедрением передовых информационных технологий, что обеспечивает возможности формирования широкого набора альтернативных решений в плановом периоде, т.е. построение множества программ, реально осуществимых с точки зрения технологии и организации строительных работ. Выбор возможных альтернатив перспективных решений должен осуществляться с учетом всех факторов и быть направлен на поиск наилучших оптимальных решений в рамках заданных ограничений по ресурсам. В свою очередь это определяет необходимость совершенствования процессов информационной подготовки организационно-технологических решений и комплексного представления проблемных ситуаций при реализации инвестиционного проекта трубопроводного транспорта.
Перспектива развития газотранспортной системы в соответствии с Энергетической стратегией России показывает, что кроме нового строительства (важнейшими проектами развития ГТС на территории России и зарубежных государств являются: газопроводы Заполярное-Уренгой, СРТО-Торжок, система газопроводов «Ямал-Европа», строительство промысловых и распределительных сетей в рамках национальной программы газификации России) так же ведется реконструкция существующих газопроводов в соответствии с «Комплексной программой реконструкции и технического перевооружения объектов транспорта газа, ДКС и КС ПХГ на период 2002 - 2006 гг.». Программа предусматривает реконструкцию линейной части в объеме 5 тысяч километров, реконструкцию ГРС - в объеме 959 единиц, реконструкцию компрессорных станций: замену 356 ГПА и модернизацию 450 ГПА, всего 806 ГПА.
Таким колоссальным объемам строительства и соответствующего финансированию предпроектного, проектного и строительного процесса предшествуют огромные информационные потоки, которые должны отразить основные этапы принятия и реализации решений на протяжении всего жизненного цикла проекта с учетом комплекса технологических знаний всех проектных организаций, участвующих в выполнении данного вида работ.
Промежуток времени между моментом появления проекта и моментом его ликвидации называется жизненным циклом проекта или проектным циклом. Жизненный цикл проекта трубопроводного транспорта разделяется на фазы, основными из которых являются следующие: прединвестиционная (начальная) фаза, фаза планирования, фаза реализации и фаза завершения (рис. 1.1).
Каждая фаза жизненного цикла проекта трубопроводного транспорта имеет свои цели и задачи.
На прединвестиционной фазе одновременно с целями проекта определяются пути их достижения, основные требования, граничные условия и критерии. При этом необходимо рассмотреть и сравнить несколько альтернативных целей, при назначении которых должны учитываться такие факторы: экономические; социальные; политические; технические. Результатом работ, выполненных на прединвестиционной фазе, является обоснование преимуществ одной альтернативы перед другой, оценка жизнеспособности проекта и утверждение концепции.
На фазе планирования определяются последовательность этапов работ; сроки их выполнения; исполнители; составляется смета; определяется бюджет проекта; выполняются проектные опытно-конструкторские работы; рассчитывается потребность в ресурсах; распределяются риски между участниками проекта.
Постановка задачи построения системы информационного обеспечения при решении задач проектирования и строительства объектов транспорта газа
В структуру процессов жизненного цикла проекта трубопроводного транспорта входят информационные процессы, включающие в себя процессы: инвестиционных исследований; принятия решений в ходе тендеров и конкурсов; накопления и переработки информации; коммуникации; управления качеством; обеспечения инженерной и экологической безопасности; бизнес-процессы, характеризующие строительную систему создания проекта трубопроводного транспорта. Все это есть совокупность материальных и информационных элементов с учетом воздействия на структуру проекта технологических и экономических факторов внешней среды.
Организация информационного пространства проекта трубопроводного транспорта, которое поэтапно формируется в течение его жизненного цикла, требует значительных затрат, подчас сопоставимых со стоимостью материальных ресурсов на строительство самого объекта.
Необходимость повышения эффективности бизнес-процессов жизненного цикла проекта трубопроводного транспорта за счет информационной интеграции, порождаемой на всех его этапах, составляет основу концепции информационной поддержки этого цикла, представляющие собой интегрированные информационные модели самого жизненного цикла проекта трубопроводного транспорта и выполняемые в ходе реализации бизнес-процессов. Возможность интегрального использования информации обеспечивается применением компьютерных сетей и стандартизацией форматов данных, обеспечивающих их корректную интерпретацию.
В трубопроводном строительстве до сих пор существуют границы между информационными массивами, формируемыми в ходе разработки проектных, организационно-технологических и управленческих решений.
Проектирование и возведение объекта трубопроводного транспорта при современной концепции строительства, как правило, выполняются параллельно, что определяет необходимость интенсивного обмена результатами работы между проектными и строительными организациями, включая генерального подрядчика, субподрядчиков, поставщиков и других участников проекта, зачастую географически значительно удаленных друг от друга и использующих несовместимые компьютерные платформы и программные средства.
Совместное взаимодействие участников при проектировании и производстве строительных работ может быть эффективным в случае, если оно базируется на единой информационной модели объекта трубопроводного транспорта. Длительность жизни такой структуры определяется временем выполнения заказа на изыскательские, проектные и строительные работы, составляющие значительную часть жизненного цикла создаваемого объекта.
Такую структуру можно называть виртуальным строительным объектом, виртуальной стройкой или виртуальным строительным предприятием.
Созданная однажды, модель строительного объекта допускает возможность многократно использоваться. В нее вносятся дополнения и изменения, она служит отправной точкой при реконструкции и модернизации строительного объекта. Соблюдение единого стандарта обеспечивает корректную интерпретацию хранимой информации.
Стандартный способ представления конструкторско-технологических данных позволяет решить проблему обмена информацией между различными подразделениями виртуального строительного предприятия, а также субподрядчиками, участвующими в кооперации, оснащенными разнородными системами проектирования. Стандартизация формата данных обеспечивает возможность оперативной передачи функций одного подрядчика другому, который, в свою очередь, имеет возможность воспользоваться результатами уже проделанной работы. Такой подход важен для строительных объектов, имеющих длительный жизненный цикл, для обеспечения преемственности информационной поддержки строительства независимо от складывающейся рыночной, политической или финансовой ситуации. Особое значение в решении данной проблемы имеет место для реализации международных проектов, выполняемых проектными и строительными фирмами, находящимися в разных городах или странах.
Более детальный уровень информационной структуры представляет информация о процессах жизненных циклов материалов, используемых для создания и монтажа конструктивных элементов системы трубопроводного транспорта. Каждый из них «проживает» свою «жизнь» от момента его производства из природного сырья до ликвидации или утилизации, составляя в совокупности информационные массивы о материальных и энергетических затратах в ходе создания строительного объекта, включая этап производства строительных материалов. Такой подход составляет основу методологии анализа жизненного цикла проекта. В этом случае, особое значение имеет оценка экологической безопасности создаваемых объектов на основе многокритериального системного количественно-качественного анализа всего жизненного цикла проекта трубопроводного транспорта.
Формирование информационной модели при решении задач проектирования и строительства объектов транспорта
Создание информационного ресурса информационной модели -процесс сложный и продолжительный, сопряженный с решением множество проблем самого различного характера. Теоретические аспекты и применяемые локальные информационные модели были рассмотрены автором в параграфе 1.3 и являлись основой для создания наиболее полной версии информационной модели трубопроводного транспорта, представленной в данной диссертационной работе. В частности, информационный ресурс отражает: - разработка способов, методов и методик, связанных с обслуживанием информации на всех этапах ее прохождения - от источника до потребителя, включая поиск и отбор, хранение, обработку, оформление, представление информации и т.п.; - организационного (согласованного взаимодействия различных организаций с собственными и зачастую различающимися требованиями по режиму, субординации и др.); - нормативно - правового (законодательство о коммерческой, служебной, персональной тайне, о СМИ, об охране авторских прав и т.п.).
В качестве примеров таких проблем применительно к разработке систем информационного обеспечения информационной модели при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов трубопроводного транспорта решено следующее: -извлечение знаний из неструктурированных информационных массивов, их комплексирование и накопление, выявление системной информации, выявляющейся только при комплексной оценке различных аспектов исследуемого объекта; -комплексность информационного представления с учетом психологических и эргономических аспектов восприятия на основе погружения пользователя в насыщенное информационное поле, характеризуемое образным представлением исследуемой проблемы и активизирующее основные каналы восприятия информации человеком; -функционирование в распределенных вычислительных сетях, использующих различные вычислительные платформы и операционные системы, а также в базах данных, что позволяет обеспечивать информационный обмен вне зависимости от их технической и программно-алгоритмической реализации; -интегрирование автоматизированной и «человеческой» компонент процесса обработки информации и принятия решений; -типизация отдельных компонент информационного контура системы обеспечения безопасности и др.;
Современное и качественное информационное обслуживание проектов транспорта газа для выработки необходимых инвестиционных и управленческих решений осуществлено на основе информационных фондов, которые являются неотъемлемой частью создаваемой информационной модели проекта.
Информационный фонд (ИФ) - это упорядоченная по различным проблемам, предметным областям и профилям информация, предназначенная для удовлетворения потребностей конкретных пользователей в данных. Функционирование ИФ предполагает постоянную работу по выявлению потребностей пользователей (ведение профилей их данных), но анализу доступных информационных ресурсов, сбору и организации хранения необходимой информации и обеспечению оперативного доступа к фонду.
Структура создаваемого информационного фонда включает следующее: - распределенную базу первичных данных и документов, предполагающую одноразовый сбор информации и ее многократное и многоцелевое применение; для создания базы первичных данных предусматривается создание условий для интеграции информационных фондов отдельных предприятий; хранилище информации, представляющее собой ядро информационного фонда, которое формируется на основе общезначимых для пользователей данных; при вводе данных в информационное хранилище осуществляется их первичная обработка (индексирование, рубрицирование, аннотирование, обобщение, получение частотных характеристик и временных рядов); хранилище структурировано таким образом, что пользователи могут непосредственно получать ответы на сложные запросы, в том числе и в многомерном представлении или в виде готовых аналитических отчетов; базу метаинформации, т.е. обобщенное описание информации, содержащей общесистемные описатели данных, входные и выходные формы документов, описатели информационных объектов, показателей и др.; - базу нормативно-справочной информации, куда входит служебная информация, обеспечивающая автоматизированный ввод и обработку данных, их упорядочение при хранении, организацию доступа к базам данных и документов (классификаторы, кодификаторы, рубрикаторы, описания информационных блоков и пр.); существующие и широко применяемые общероссийские классификаторы являются основой данной базы;
Разработка методов обеспечения качества представления данных для формирования информационной модели проекта
Эффективность проектов трубопроводного транспорта во многом определяется качеством данных, на основе которых принимаются проектные решения.
Под качеством данных будем понимать совокупность их свойств, обуславливающих их пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с их назначением. Количественные характеристики этих свойств являются показателями качества исходных данных.
С точки зрения участников инвестиционного проекта трубопроводного транспорта качество исходных данных определяется выполнением следующих условий (т.е. следующими «фактическими показателями качества»): наличие данных у любого участника инвестиционного проекта трубопроводного транспорта в необходимый момент времени и их совпадение (в пределах требуемой детализации и степени точности) с реальными условиями проектирования, сооружения и эксплуатации трубопроводов.
Кроме перечисленных «фактических показателей качества» могут быть также выделены и другие, дополнительные к перечисленным выше, показатели.
Анализ причин невыполнения перечисленных выше условий (ошибки, искажения данных, запаздывание их и т.д.) приводит к выявлению ряда свойств данных, определяющих их качество [6].
Среди этих свойств можно выделить внутренние свойства (достоверность и кумулятивность), сохраняющиеся при переносе данных в другую среду (информационную систему), и внешние свойства (временные, защищенность), которые характерны для данных, находящихся (используемых) в определенной среде (информационной системе), и исчезают при переносе в другую систему. При этом удается учесть «предысторию» возникновения тех или иных нарушений технологии переработки данных, что облегчает назначение мероприятий по борьбе с этими нарушениями.
При управлении проектом необходима постоянная актуализация информационной модели проекта в связи с перестройкой информационных потоков в соответствии с изменением исходных параметров (нормативно-законодательной базы, условия строительства, появление новых материалов, технологий и т.д.), целей (например, при изменении объемов газопотребления) и задач общей системы (например, при структурных изменениях в газотранспортной компании).
Информационные массивы, определяемые задачами и внешними связями общей системы, классифицируются по смысловому содержанию, технологии использования, формам представления и делятся на входные (содержащие входную информацию), выходные (содержащие выходную информацию) и внутренние. Внутренние массивы подразделяются на: - постоянные (содержащие нормативные, справочные, директивные и другие редко изменяющиеся данные); вспомогательные (содержащие информацию, юзникающую в ходе обработки первичной информации, которая может играть самостоятельную роль при решении отдельных задач); - текущие (содержащие переменную рабочую информацию о фактическом состоянии объекта или процесса); - служебные (содержащие информацию, необходимую для обработки вышеназванных массивов).
Информационные массивы могут различаться по рабочим характеристикам, определяющим структуру и организацию данных в массиве, перечень элементов и связи между ними и др.
Адекватность информационных массивов реальным производственным процессам определяет основные составляющие качества данных (рис. 3.1), на которых основывается созданная автором модель.
Похожие диссертации на Разработка методики построения модели инвестиционного проекта трубопроводного транспорта
