Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния обеспечения требуемого уровня качества при строительстве магистральных трубопроводов 6
1.1. Анализ влияния качества строительства на надежность магистральных трубопроводов в России 6
1.2. Анализ влияния качества строительства на надежность магистральных трубопроводов Европы и США 22
1.3. Исследование современного уровня обеспечения качества при производстве строительно-монтажных работ 29
1.4. Современное состояние нормативно-правового обеспечения качества магистральных трубопроводов 42
1.5. Постановка задачи развития системы менеджмента качества в трубопроводном строительстве 68
2. Исследование выявляемостн дефектов в процессе контроля качества 79
2.1. Анализ инструментальных методов контроля качества трубопроводов 79
2.2. Оценка выявляемостн дефектов в металле различными видами неразрушающего контроля 91
2.3. Оценка эффективности использования различных методов контроля и их комбинации для обеспечения качества строительно-монтажных работ 95
2.4. Оценка выявляемостн дефектов изоляции магистральных трубопроводов 97
2.5. Оценка контролепригодности существующей системы параметров производственного контроля качества 103
3. Исследование взаимосвязи организационно-технологических схем строительства линейной части магистральных трубопроводов и качества строительно-монтажных работ 106
3.1. Зависимость качества сооружения линейной части магистральных трубопроводов от организационно-технологических схем производства строительно-монтажных и специальных строительных работ 106
3.2. Методика оценки качества сооружения линейной части магистральных трубопроводов 112
3.3. Влияние параметров полосы отвода земель на период строительства линейной части магистральных трубопроводов
на формирование качества их сооружения 120
3.4. Влияния технологических схем производства сварочно-монтаж-ных работ на безотказность магистральных трубопроводов 134
3.5. Разработка технологической последовательности оценки сварных соединений магистральных трубопроводов с учетом выявленных дефектов 151
3.6. Влияния организационно-технологических схем производства изоляционно-укладочных работ на формирование качества линейной части магистральных трубопроводов 162
3.7. Контроль качества сооружения линейной части магистральных трубопроводов в процессе испытания магистральных трубопроводов на прочность и проверки на герметичность 175
4. Информационно-аналитическое обеспечение системы менеджмента качества магистральных трубопроводов 196
4.1. Принципы формирования системы менеджмента качества магистральных трубопроводов в процессе строительства 196
4.2. Выбор модели для построения системы менеджмента качества в трубопроводном строительстве 201
4.3. Формализация алгоритма документооборота в системе менеджмента качества в трубопроводном строительстве 208
5. Разработка комплексной системы информационно-аналитического обеспечения системы менеджмента качества магистральных трубопроводов 212
5.1. Определение номенклатуры количественных показателей оценки качества сооружения линейной части магистральных трубопроводов 212
5.2. Исследование возможности использования вероятностных методов для организации контроля качества магистральных трубопроводов 229
5.3. Методика разработки детализированного проекта управления качеством при подготовке производства по строительству линейной части магистральных трубопроводов 242
6. Методика оценки затрат на управление качеством сооружения линейной части магистральных трубопроводов 255
Выводы 276
Литература
- Исследование современного уровня обеспечения качества при производстве строительно-монтажных работ
- Методика оценки качества сооружения линейной части магистральных трубопроводов
- Выбор модели для построения системы менеджмента качества в трубопроводном строительстве
- Исследование возможности использования вероятностных методов для организации контроля качества магистральных трубопроводов
Введение к работе
Современные требования к безопасности систем трубопроводного транспорта углеводородов определяют актуальность задач обеспечения их безаварийной работы. Надежность и безопасность трубопроводных систем тесно связана с качеством строительства. Любая трубопроводная система в реальных условиях функционирования неизбежно претерпевает изменения, связанные с появлением и развитием дефектов, снижающих в той или иной степени надежность и безопасность трубопровода.
По данным Ростехнадзора из-за нарушения норм и правил производства работ, отступлений от проектных решений аварии на магистральных трубопроводах составляют 24,7% от общего количества за этот период.
Согласно определению ИСО 9000-2000 "качество: степень соответствия совокупности присущих характеристик установленным требованиям". В повышении качества заинтересованы как производитель, так и потребитель. В современных условиях успешная реализация качественного продукта потребителю является главным источником существования любого предприятия. Между качеством и эффективностью производства существует прямая связь. Повышение качества способствует повышению эффективности производства, приводя к снижению затрат и повышению конкурентоспособности предприятия, позволяет избежать затрат на: исправление и устранение дефектов и связанного с этим дополнительного расхода ресурсов; дополнительные проверки и контроль; риски, в том числе по гарантийным обязательствам; потери заказов, связанные с неудовлетворенностью потребителя. Для организаций, эксплуатирующих системы трубопроводного транспорта углеводородов повышение качества строительства означает снижение затрат на диагностику и ремонт, ликвидацию аварий и их последствий в процессе эксплуатации, повышение надежности, долговечности и экологической безопасности объектов в процессе эксплуатации.
Учитывая значительные масштабы перспективной потребности в развитии систем трубопроводного транспорта углеводородов России, вопросы комплексного совершенствования теоретических подходов и практической реализации методов повышения эффективности системы менеджмента качества при строительстве объектов магистрального трубопроводного транспорта приобретают особую актуальность.
Данная работа является исследованием влияния технологических, технических и организационных параметров систем менеджмента качества строительного производства с целью повышения уровня безотказности трубопроводов в процессе эксплуатации.
Исследование современного уровня обеспечения качества при производстве строительно-монтажных работ
Традиционно основной задачей системы контроля качества строительства объектов магистрального трубопроводного транспорта является обеспечение высокого уровня качества всех видов основных и подготовительных работ, соответствующего требованиям всех нормативных актов, инструкций и документам контракта.
С целью обеспечения качества работ принятым критериям в Миннефтегазстрое СССР в свое время была введена система организации производственного контроля строительно-монтажных работ [14] (рис. 1.4.).
До перехода системы строительства магистральных трубопроводов на рыночные отношения задачи управление качеством решались в рамках отраслевой системы управления качеством строительства (Министерства строительства предприятий нефтяной и газовой промышленности). Система включала восемь видов подсистем:
1) подсистемы конструктивно-технологического потенциала (инженерные изыскания, работы подготовительного периода, земляные, сварочно-монтажные, изоляционно-укладочные работы, электрохимическая защита, испытания, конструктивные и технологические решения, исходные материалы строительства и др-);
2) подсистемы контроля качества строительства магистральных трубопроводов (входной контроль качества исходных материалов, операционный контроль качества выполняемых СМР, приемочный контроль законченных строительством участков ЛЧМТ; требования к контролю качества: точность, достоверность, оперативность, непрерывность, полнота);
3) подсистемы количественной оценки качества сооружения ЛЧМТ (единичная оценка качества труда отдельных исполнителей, комплексная оценка качества труда строительно-монтажных подразделений, оценка качества законченных строительством объектов - ЛЧМТ или их участков и др3);
4) подсистемы информационного обеспечения управления качеством (сбор первичной информации о качестве строительства, автоматизированная передача данных, накопление, обработка информации и др., вплоть до анализа динамики сооружения ЛЧМТ, прогнозирования ее надежности и формирования эффективных управляющих воздействий);
5) подсистемы метрологического обеспечения и обслуживания (обеспечение единства и требуемой точности измерений, модернизация средств измерений, испытаний и контроля, метрологическая экспертиза проектов, технических условий, нормативно-технической документации по строительству и др.);
6) подсистемы эргономического обеспечения (комплексный анализ гигиенических, антропометрических, физиологических, психофизических и психологических свойств человека, проявляющихся на различных этапах производственной деятельности, конструктивно-технологические решения . строительства, удовлетворяющие эргономическим критериям и ДРО;
7) подсистемы экологического обеспечения (научные принципы охраны природы при сооружении ЛЧМТ (рациональное природопользование, сохранение и воспроизводство природных ресурсов, планирование мероприятий по охране окружающей среды по экологическим критериям и др.);
8) подсистемы организационно-методического потенциала (учет производственного брака и непроизводительных затрат, моральное и материальное стимулирование исполнителей для повышения качества сооружения ЛЧМТ, претензионно-исковая работа и др.).
Система строилась таким образом, чтобы не допустить попадания на строящийся объект некачественных материалов и оборудования, обеспечить контроль качественного выполнения всех видов работ и своевременного устранения возможных дефектов.
Контроль качества строительно-монтажных работ осуществлялся специальными службами, создаваемыми в строительной организации и оснащенными техническими средствами, обеспечивающими необходимую достоверность и полноту.
В процессе совершенствования организации и управления строительства объектов магистрального трубопроводного транспорта происходило развитие структуры показателей качества строительства и системы нормативных требований к ним.
Методика оценки качества сооружения линейной части магистральных трубопроводов
Для оценки формируемых свойств трубопроводной системы, главным образом, ее линейной части, в процессе ее сооружения, можно использовать логический метод, сущность которого может быть представлена следующим образом: "Производство отдельных видов строительно-монтажных и специальных строительных работ при сооружении ЛЧМТ следует рассматривать как подсистемы интегральной системы организационно-технологического процесса сооружения ЛЧМТ (число - от 16 до 27). Каждая из этих подсистем, в свою очередь, включает в себя единичные виды работ, формирующих качество (и, соответственно, надежность) сооружения ЛЧМТ".
Логическое определение этого положения можно выразить зависимостью, где число подсистем п (16- -27), а каждая из них (і-ая) включает в себя ітіі-ое число формирующих качество сооружения ЛЧМТ элементов интегральной системы: м = тг (3-2) і=1 С учетом того, что для каждого элемента і-ой подсистемы возможны состояния: а) работоспособное; б) неработоспособное, и система может быть восстановлена из состояния "б" в состояние "а", общее ее состояние, естественно, определяется состоянием всех ее подсистем в некоем фазовом пространстве "а" (работоспособность) и "б" (неработоспособность) - соответственно Eu, R и Q.
Если допустить, что формирующие качество сооружения ЛЧМТ частные виды СМР не зависят друг от друга, то представляется возможным рассчитать параметр потока отказов системы организационно-технологического процесса Wj (t) и коэффициент готовности kj (t) для элемента і=ой подсистемы из общих интегрально-дифференциальных уравнений с использованием преобразований Лапласа: (ЧІ + ЦІ jfi(u) (3.6) Wi (и) = u + Щ - Ц і fi (п) (Ъ.1) u + НІ - И і f і (») где, f(-u;=Je-Mf(;dt; (3.8) о t(t) = kx(t);n,(t);fi(t). (3.9) Интенсивность восстановлений - /и;.
Несмотря на то, что сооружение ЛЧМТ осуществляется практически идеальным строительно-монтажным комплексным трубопроводно-строительным потоком (КТП), влияние реализации предшествующих потоков отдельных видов СМР на качество выполнения последующих весьма существенно.
Научное определение этого положения можно сформулировать следующим образом: переход і-ой подсистемы в р-ое неработоспособное состояние из-за отказов j-ой подсистемы (р -го вида можно характеризовать булевой переменной Q . fSj t ф j, определяемой из условий:
Практически это может выражать, например, такую ситуацию. В заболоченной или сезонно обводняемой местности ширина траншеи должна быть определена с учетом установки железобетонных пригружателей (седловидных - простейших из всех девяти применяемых конструкций, шарнирных, типов УСС, СУГ, СГ, УП, УБПщ, УБО, шарнирных с клиновидным фиксатором). Тем не менее, ширина траншеи оказывается "чуть-чуть" меньше. Пригружатели, обычно седловидные, "сползают" с трубопровода, исключая свое назначение полностью или частично. Аналогичное происходит и при использовании анкерного закрепления трубопровода [15].
В этом случае целесообразно использовать так называемую функцию желательности Харлингтона по качеству продукции (естественно, в том числе и строительной): D = ,d2, dn, (3.11) где, D - суммарная желательность качества продукции; d; - безразмерные значения параметров.
Качественные эквиваленты безразмерных параметров при этом можно предложить перевести в количественные по следующим определениям (табл. 5.6).
В процессе сооружения ЛЧМТ (выполняется, как минимум, семнадцать видов строительно-монтажных и специальных строительных работ) качество ее, естественно, изменяется, но, как показывают многочисленные исследования, в худшую сторону: последующие "недоработки" накладываются на предыдущие (рис. З.1.).
Выбор модели для построения системы менеджмента качества в трубопроводном строительстве
В зависимости от того, какие цели перед системой качества (внутренние или внешние), в специальной литературе она отождествляется либо с системой менеджмента качества, либо с системой обеспечения качества. Однако, поскольку в системе качества, согласно концепции стандартов ИСО, выполняются работы и по менеджменту качества, и по обеспечению качества, то, очевидно, что более правильным является применение единого объединяющего термина «система качества» (СК).
Система качества - это система, определяющими компонентами которой являются организационная структура, процедуры, процессы и ресурсы. Именно по этим компонентам оценивается способность системы качества обеспечивать ее надлежащее функционирование. Отсутствие любого из этих компонентов делает систему качества неполноценной. Вместе с тем система качества - не набор, а органическая совокупность компонентов, в которой каждый из них связан с остальными определенными отношениями.
Поскольку система качества - система, ориентированная на требования потребителя к качеству продукции. Поэтому она должна включать в себя механизм, обеспечивающий постоянное изучение существующих требований и ожиданий потребителя в области качества.
При определении органов управления качеством продукции нужно исходить из того, что управление качеством - органическая составная часть общего управления производством, одна из его ветвей, одна из его функций. В силу этого оно не может противостоять ему. Поэтому, как правило, управление качеством развивается и выполняется в рамках действующего аппарата управления и заключается в более четкой и хорошо организованной деятельности по выявлению потребностей, созданию, изготовлению и обслуживанию продукции.
Всю работу системы качества можно разделить на следующие виды: общее руководство, организационные мероприятия, проверки, контроль, работа с документами по СК, анализ, обучение, организация и стимулирование (табл. 4.1).
В качестве модели можно использовать одну из существующих в теории и практике моделей, исторически развивавшихся в промышленных и гражданских отраслях. Качество продукции как соответствие стандарту. Метод получил свое развитие в период 1905 -1924 г.г.. При этом методе контроль качества производится путем сравнения фактических характеристик качества с нормативными параметрами.
Цель этого метода - недопустить попадания бракованных изделий потребителю. Такой подход получил название Системы Тейлора. Названной по имени американского инженера, основоположника научного менеджмента. В основе данной системы лежат разделение труда, максимальная рационализация, оплата труда в соответствии с уровнем качества произведенной продукции. При ее реализации впервые была создана и внедрена система сдельной заработной платы.
Формализация данного процесса может быть представлена следующем образом: ?,= (4.1) р, н н л Ф Р„ + Ри-Р, 4, = 0-1 q; K К - показатель качества продукции q, - показатель качества элемента продукции Рф - значение фактического параметра качества оцениваемого элемента продукции, Рн - значение нормативного параметра качества оцениваемого элемента продукции. Статистическое управление качеством. Метод относится к 30 - 40-вым годам прошлого столетия.
На этом этапе управление качеством предполагает выполнение входного, операционного, приемо-сдаточного контроля и внедрение статистических методов контроля. При этом предусматривается возможность снижения договорной цены по результатам контроля в соответствии с категорией качества.
Цель данного метода - определение списка Zj параметров продукции, которые должны быть в пределах установленных норм, при этом возможно наличие отклонений В.
На основе данного подхода производится анализ и могут устанавливаться категории качества (1с; 2с и т.д.).
Обеспечение качества. Метод получил развитие в 50 - 90-е годы прошлого столетия.
Этот метод предполагает интегрированный контроль и анализ качества на всех стадиях, включая проектирование и эксплуатацию, позволяющий гарантировать качество.
Цель данного метода наиболее полное удовлетворение требований потребителя к качеству при реализации производства продукции.
После формализации этих требований к критерию качества он может быть представлен в виде функционала:
Всеобщий менеджмент качества (TQM). Этот метод менеджмента качества начался 90-е годы прошлого столетия и развивается по настоящее время.
Этот метод рассматривает качество как процесс постоянного совершенства деятельности включая, процесс производства, контроля, технического обслуживания и ремонта при эксплуатации, а также процессы анализа и совершенства продукции на основе обратной связи с потребителем.
Цель данного метода - не только удовлетворение требований потребителя, но и совместная работа потребителей и производителя в области обеспечения качества, его формирования и восстановление в процессе эксплуатации. К = CS = V/C (4.5) где, К - качество; CS - удовлетворенность потребителя; V - ценность с точки зрения потребителя; С - Цена потребления, равная сумме затрат на создание объекта и затрат на восстановление качества при эксплуатации.
Выполненный анализ практики развития систем менеджмента качества показал, что переход от одного уровня к другому происходит путем использования инструментария более ранних стадий в качестве базы для следующего уровня (Рис. 4.1), что в итоге образует пирамиду качества, которая является своеобразным алгоритмом построения систем менеджмента качества, который с учетом приоритетности и функциональной многоплановости стоящих задач и технологической последовательности их решения определяет организационно-функциональную структуру с явно выраженными уровнями развития.
Поскольку система качества - система, ориентированная на требования потребителя к качеству продукции. Поэтому она должна включать в себя механизм, обеспечивающий постоянное изучение существующих требований и ожиданий потребителя в области качества.
Исследование возможности использования вероятностных методов для организации контроля качества магистральных трубопроводов
Динамика процесса сооружения магистральных трубопроводов определяет необходимость использования гибкой, адаптивной системы мониторинга качества трубопроводов. В соответствии с этим, адаптивная система мониторинга качества сооружения трубопроводов в каждый момент времени, в зависимости от накопления информации, состояния основных элементов системы и влияющих на локальные вероятностные характеристики процесса сооружения должна формировать заданный функционал, определяющий эффективность процесса. В формализованном виде функционирование адаптивной системы мониторинга качества сооружения трубопроводов может быть представлено следующим образом.
В соответствии со структурой технологического процесса строительства разрабатывается технологический граф работ и процедур контроля качества для строительства ЛЧМТ (рис. 5.4 - рис. 5.6), затем разрабатываются т альтернативных вариантов организации системы контроля качества сооружения трубопроводов (і - 1, т), для каждого прогнозируемого вида развития процессов изменения параметров качества технологических процессов. По каждому альтернативному варианту разрабатывается дерево следствий, которое может быть представлено матрицей вида: {S,y}, 1=1, т; j = 1, п, (5.55) где,у —1, п -число факторов, подлежащих контролю и соответствующих /-му варианту организации системы контроля качества трубопровода.
Разрабатывается модель организации системы контроля качества сооружения трубопровода, которая включает в себя: - совокупность параметров, характеризующих состояние технологического процесса сооружения трубопровода в условиях возмущающих воздействий G = {Gi, ... , Gp}, и совокупность допусков на отклонение для каждого параметра 8= {5Ь82, ..., 5Ф}; - декомпозицию состояний на стандартные классы, представляющие следующие варианты реализации решений: S ,- -реализация S, альтернативно го варианта в интервале [to, Т] без отклонения от проектных решений; S 7 реализация S,- альтернативного варианта при наличии отклонения А/ в преде лах допуска 5 (А, ± 5); S ", реализация S,- альтернативного варианта, вызы вающая превышение допустимого отклонения А, в пределах допуска 8 (А/ ± 8); определение последовательности перехода от одного альтернативного варианта к другому S/ — S2 ... — S,- — ... — S„, и условий такого перехо да.
Разрабатывается модель v процесса контроля качества сооружения трубопровода, которая может быть представлена следующей схемой: - определяется совокупность параметров v = (і) і, ..., vv, ..., vz}, необходимых для оценки состояния качества технологических процессов трубопровода; - выбирается методика оценки прогноза уровня качества на основе контролируемых параметров; составляется перечень возможных воздействий Y = {Y/;..., Yf, ... Y,} и условий их реализации.
Составляется алгоритм контроля качества сооружения трубопровода и модели ее реализации (R) и модели контроля (U), обеспечивающей адаптацию системы обеспечения целостности трубопровода к условиям строительства. Алгоритм адаптации может быть описан следующим образом.
Система контроля качества трубопровода функционирует в соответствии с моделью процесса по параметрам U. При возникновении отклонений осуществляется их сравнение с допустимой величиной А,-, а также расчет краткосрочного прогноза развития процесса изменения параметров обеспечения заданного уровня качества.
Далее разрабатывается детализированный проект управления качеством.
В центре «пирамиды» из документации по системе менеджмента качества представлены методологические инструкции по разделам, процессам и действиям системы менеджмента качества в соответствии с требованиями ИСО 9001:2000. Они включают: описание организации работ по каждому разделу и процессу системы менеджмента качества; описание совместной деятельности смежных подразделений; подробное описание критериев и процедур управления качеством. Модель пирамиды адаптированная к системе строительства магист ральных трубопроводов может быть представлена в следующем виде (рис. 5.7).
Организация строительства магистральных трубопроводов базируется на поточном методе выполнения работ. При поточном строительстве основным технологическим строительным подразделением является комплексный технологический поток (КТП) (рис. 5.8). В рамках КТП формируется организационная структура управления качеством (рис. 5.9).
