Содержание к диссертации
Введение
1. Coвpeмeннoe состояние организационно-технологического проектирования и оперативного управления в трубопроводном строительстве 9
1.1. Организационные формы и процедуры проектирования и оперативного управления в трубопроводном строительстве 9
1.2. Методы и средства организационно-технологического проектирования и оперативного управления 18
1.3. Основные направления совершенствования методов организационно-технологического проектирования и оперативного управления 28
2. Исследование и разработка динамической системы организационно-технологического проектирования процессов сооружения магистральных трубопроводов 43
2.1. Сравнительный анализ методов и моделей краткосрочного прогнозирования организационно-технологических процессов 43
2.2. Теоретическое обоснование метода статистической аппроксимации 58
2.3. Факторный анализ и статистическое моделирование процессов трубопроводного строительства 79
3. Принятие, решений в динамической системе организацион но-технологического проектирования и краткосрочного прогнозирования трубопроводного строительства 111
3.1. Формирование информации в системе организационно-технологического проектирования, оперативного управления трубопроводным строительством 111
3.2. Организация динамической системы оргтехпроектирова-ния и краткосрочного прогнозирования сооружения магистрального трубопровода 124
3.3. Разработка процедур принятия организационно-технологических решений в контурах ситуационного управления 142
4. Опыт применения методов и средств многовариантного организационно-текнологического проектирования при строительстве важнейших газотранспортных магистралей 164
4.1. Анализ функционирования динамической системы организационно-технологического проектирования и управления трубопроводным строительством 164
4.2. Эффективность использования диалоговых систем в практике организационно-технологического проектирования и управления сооружением важнейших газотранспортных магистралей 173
Общие выводы 182
Литература 183
Приложения194
- Методы и средства организационно-технологического проектирования и оперативного управления
- Теоретическое обоснование метода статистической аппроксимации
- Организация динамической системы оргтехпроектирова-ния и краткосрочного прогнозирования сооружения магистрального трубопровода
- Эффективность использования диалоговых систем в практике организационно-технологического проектирования и управления сооружением важнейших газотранспортных магистралей
Методы и средства организационно-технологического проектирования и оперативного управления
Исследованию процессов оперативного управления, проблемам совершенствования организации, методов, технологии и техники используемой при реализации функций прогнозирования, организационно-технологических и принятия планово-управленческих решений посвящены основополагающие работы видных отечественных и зарубежных ученых и специалистов.
Процесс оперативного управления трубопроводным строительством складывается из последовательного выполнения операций по сбору, обработке, анализу и генерации на этой основе качественно новой информации, а именно организационно-технологических и управ ленческих, в том числе плановых решений. Решение - это та основная форма управленческой деятельности, в которой выступает содержание труда руководителя. Процесс организационно-технологического проектирования,оперативного планирования и управления носит повторяющийся, циклический характер. Время от поступления запроса на управленческое решение до его реализации на объекте является основным параметром цикла организационно-технологического проектирования, оперативного планирования и управления. Цикл управления трубопроводным строительством является производной от цикла строительного производства.
Величина основного параметра циклов производства и управления растет по мере увеличения масштабов организационно-технологической системы, соответственно изменяется временной горизонт прогнозирования, оперативного планирования и принятия решений. Оперативное планирование и управление в трубопроводном строительстве охватывает двухгодичный временной горизонт.
В цикле организационно-технологического проектирования, оперативного планирования и управления реализуются следующие сдункции: планирование, нормирование, программирование, проектирование, организация, координация, регулирование, контроль, учет, анализ, стимулирование, прогнозирование. Функции планирования, нормирования, программирования, проектирования, организации, координации, регулирования и стимулирования являются "активными", так как они направлены на распределение и перераспределение ресурсов и интенсификацию процесса трубопроводного строительства.функции учета, контроля, анализа и прогнозирования являются "пассивными" и направлены только на адекватное отражение текущего или будущего состояния объекта, управленческой ситуации, функциональная задача - единица работы в системе управления по реали зации конкретной функции управления. Работы делятся на операции, характеризующиеся еще большей конкретизацией предмета труда.
Управление - это то же производство, только качественно нового товара - информации, организационно-технологических и планово-управленческих решений. Управление имеет свои специфические формы организации управленческого труда, особые методы, технику и технологию сбора и обработки информации, выработки решений. От качества и эффективности организационно-технологических и других решений в сфере управления непосредственно зависят конечные результаты производственной деятельности, величина потерь.
Полностью устранить потери в системе нельзя, однако свести их к минимуму можно за счет ликвидации потерь от недоуправления и повышения качества принимаемых организационно-технологических и планово-управленческих решений в конкретных производственных ситуациях. Принятые решения должны обеспечивать достижение наилучших результатов при наименьших затратах трудовых, материально-технических, топливно-энергетических и финансовых ресурсов. Чтобы справиться с поставленной задачей, руководитель организации и его аппарат должны владеть современными методами анализа и количественной оценки возникающих производственных ситуаций, прогнозирования, оперативного планирования, принятия рациональных организационно-технологических и управленческих решений, четко представлять возможность и необходимость применения средств связи и вычислительной техники.
В отрасли нефтегазового строительства еще в недостаточном количестве разработаны научно обоснованные нормативные документы, охватывающие все вопросы рациональной технологии и методов оперативного планирования и управления. Отдельные элементы оперативного планирования используются в практике управления строитель ством только в процессе составления недельно-суточных графиков. Оперативное управление стройкой в ряде случаев базируется не на экономически обоснованном, сбалансированном по ресурсам, оперативном плане, а только на интуиции управляющих. Все это приводит к появлению аритмии в строительном производстве, потерям времени и ресурсов из-за несогласованности работы первичных производственных коллективов генподрядной и субподрядной организаций, сбоям в материально-техническом снабжении и в конечном счете к снижению качества и эффективности трубопроводного строительства.
Состав информации, поступающей на все уровни управления, не-упорядочен. С одной стороны, она недостаточно подробно описывает сложившуюся производственную ситуацию, с другой - включает избыточные показатели, которые перегружают информацию.
Нередки случаи, когда отдельные руководители сознательно искажают информацию о результатах работы возглавляемых ими подразделений. Таким образом, на вышестоящие уровни поступает неверная информация о сложившейся на участке производственной ситуации.
В подобных случаях потери от дезинформации на основе которой принимаются управленческие решения могут быть очень высокими.
Недостаточность средств радиосвязи на участке строительства приводит к тому, что информацию доставляют, используя для этой цели вахтовые машины, плетевозы и другую технику, что резко снижает оперативность управления, увеличивает простои колонн по организационным и техническшл причинам и в конечном счете приводит к невосполнимым потерям Бремени из-за несвоевременного принятия управленческих решений и увеличивает продолжительность работ.
В общем случае продолжительности работ являются величинами случайными. Если срок окончания работ предшествующего потока лежит в определенных гранщах, то необходимо при работе с циклограм
Теоретическое обоснование метода статистической аппроксимации
Составление краткосрочных прогнозов организационно-технологических процессов в трубопроводном строительстве представляет собой комплексную проблему, которая может быть эффективно решена только с использованием кибернетического подхода. Как это было показано в разделе 2.1 современные методы прогнозирования, основанные на экстраполяции тенденций за прошедший период или на оценках распределения вероятной продолжительности строительства, предполагают сохранение этих тенденций в будущем за счет инерционных свойств организационно-технологических систем. Однако при этом совершенно не принимается во внимание то обстоятельство, что инерционные свойства организационно-технологических систем существенно меняются в зависимости от типа системы и при переходе от одного уровня иерархии к другому. Неоспоримым фактом является то, что при повышении уровня иерархии организационно-технологической системы ее инерционные свойства усиливаются, а динамические свойства ослабевают. В целом система становится более стабильной, помехоустойчивой и живучей. Кроме того нельзя игнорировать то обстоятельство, что динамические свойства организационно-технологической системы могут быть изменены в процессе ее функционирования как за счет внутренних структурных изменений, так и в результате воздействия внешних сил.
В последнее время рядом исследователей были предложены методы, в которых в той или иной степени учитывается действие этих факторов. В работе А.Гхосала [їв] показано, что "... реальные динамические системы не имеют постоянного соотношения между входом и выходом, ... что соотношение меняется во времени, и поэтому хорошее совпадение оценки с данными за прошедший период не гарантирует качественного прогноза". Развитие организационно-технологических систем "... описывается разрывными функциями, имеющими скачки в некоторые моменты времени" [is] . Обобщая теорию статистического прогноза (на основе наблюдавшегося ранее тренда) и нормативного прогноза, при котором будущее предсказывается только на основании оценок последствий принимаемых стратегических решений и смены установок в поведении А.Гхосал предпринял попытку избежать недостатков, присущих обоим подходам, выдвинув концепцию динамического системного прогноза. В основе предложенного им метода лежит идея построения модели управляемой системы, в которой он предлагает учитывать характеристики стратегических решений, прочие детерминированные параметры, а также стохастические переменные.другим интересным направлением исследования являются сформулированные в работе Д.Пуарье [57] методы выявления и описания устойчивых свойств изменяющихся организационно-технологических систем путем моделирования соотношений между статистическими данными с помощью специальным образом склеиваемых кусков различных функций. Автор обосновывает целесообразность применения при построении моделей структурных изменений так называемых сплайн-функций. В простейшем варианте - это кусочная функция, отдельные куски которой соединены друг с другом гладким образом, причем "... в качестве таких кусков обычно выбираются многочлены, а условие гладкости формулируется в терминах непрерывности самого сплайна и его производных" [57 ] .
Предлагаемый ниже метод статистической аппроксимации (СА) в отличие от других методов позволяет учесть в процедуре прогноза развития организационно-технологической системы не только стратегические решения, тренд и стохастические переменные, но и текущие тактические решения, направленные на изменение структуры системы, ее информационный потенциал. Кроме того метод позволяет управленческому персоналу найти такие тактические решения по изменению структуры системы, которые обеспечивают эффективное достижение поставленных целей. Сущность метода состоит в том, что траектория развития организационно-технологической системы представляется в стратифицированном по потенциальным уровням пространстве состояний, которое строится на основе обобщения опыта функционирования идентичных систем в изоморфной среде.
Представим организационно-технологическую систему с учетом специфики трубопроводного строительства соотношением:где Х = {х1 - входной поток ресурсов, информации (заданий, решений, норм, технологий);R={aT - множество структурообразующих элементов системы;R {Z} - множество правил организации системы; правовых, технических, технологических норм и нормативов; технологий производства и управления; оценочных критериев;Б=Ы]- вектор информационного потенциала ОТО, включающий опыт, профессиональные знания, оперативную и ситуационную информацию, статистическую и бухгалтерскую отчетность;Ofc] - множество социально-экономических и коммуникационных факторов внешней среды;2={z]- множество природно-климатических факторов внешней среды; Ч -Wj - вектор координат пространственного перемещения ОТО; T=]_tj - вектор развития ОТО во времени;J - отражение, определяв внходУ органи-зационно-технологической системы. Действие механизма входа-выхода может быть описано соотношением:где Y=[LJ - выходной вектор, определяющий конечную продукцию ото. Так как организационно-технологические системы трубопроводного строительства являются системами стохастическими, то выходной вектор Y будет реализован с вероятностью Р; :
Организация динамической системы оргтехпроектирова-ния и краткосрочного прогнозирования сооружения магистрального трубопровода
Сложность адекватного параметрического описания системы и процесса строительства магистрального трубопровода, связанная с неполнотой или искажением информации в информационно-вычислительной сети (ИВС) требует участия человека в процедуре анализа сложившейся производственной ситуации, выработки и принятии организационно-технологических решений в режиме активного диалога с ЭВМ. Современная техническая база ИВС Миннефтегазстроя включает как агрегированные вычислительные мощности, представленные центрами коллективного пользования (ГИВЦ, КИЩ, ИВЦ) в Москве, Тюмени, Ухте, Киеве, Альметьевске, Ростове-на-Дону, Ашхабаде, так и распределенными . вычислительными мощностями (МВЦ - мини вычислительными центрами, ВМП - вычислительными машинами пользователя), ориентированными на индивидуальных пользователей в аппарате министерства, функциональных и производственных главков и объединений, трестов и строительных управлений. Ориентация на использование при построении ИВС Миннефтегазстроя серийных и сопрягаемых между собой средств вычислительной техники, телеобработки и аппаратуры передачи данных по каналам связи позволяет поэтапно реализовать идею создания и эффективного поддержания автоматизированной базы данных, распределенной по уровням управления.
В настоящее время созданы объективные условия для организации многоуровневой интегрированной диалоговой системы (МВДС),рис. 3.5. Одним из основных компонентов МИДС должна быть типовая по уровням управления технология анализа, прогнозирования, диалоговогопланирования и принятия решений в трубопроводном строительстве. Разработка технологии активного диалога лица принимающего решение (ЛПР) с ЭВМ позволит усилить его профессиональные и творческие способности за счет использования фундаментального априорного опыта, накапливаемого в среде ЭВМ, включения в арсенал его средств современных математических методов обработки данных и предоставления ему возможности проигрывать различные варианты управленческих решений на имитационных моделях.
В качестве одного из типовых фрагментов (модулей) под руководством автора разработана и внедрена в практику оперативного управления строительством магистрального трубопровода на уровне министерства и производственного главка система ДИСПУТ-С (диалоговая имитационная система планирования, прогнозирования и управления трубопроводным строительством). Обобщенная функционально-информационная структура системы приведена на рис. 3.6. Технической базой системы ДИСПУТ-С является микро-ЭВМ Искра-226.
Математическое обеспечение системы ДИСПУТ-С базируется на методе адаптивной статистической аппроксимации, основные положения которого изложены в разделе 2. В состав программного обеспечения системы, реализованного на языке БЕЙСИК входят два основных многофункциональных программных комплекса - PRM и ЗТМ , а также ряд программ печати выходным форм с идентификаторами PRINTXX , где М и N - номера версий, а XX - номер формы.
Программный комплекс PW предназначен для прогнозирования и оперативного планирования, включая разработку недельных и месячных заданий по изоляционно-укладочным работам, в разрезе производственных главков, трестов и трубопроводостроительныхкомплексов с учетом организационно-производственного, природно-климатического и социального факторов условий строительства. Она позволяет определить возможные сроки завершения линейных работ по динамической оценке для каждого технологического потока, и получить в обработанном виде информацию необходимую для принятия эффективных управленческих решений.
Программный комплекс STM используется для сбора и обработки статистической информации о ходе строительства системы магистральных трубопроводов с целью формирования представительной и постоянно обновляемой нормативной базы принятия решений, которая носит объективный характер и учитывает перечисленные выше факторы. Сопровождение программы 5ТІІосуществляется на уровне ГИЩ Миннефтегазстроя, который располагает наиболее полной информацией о ходе строительства магистральных трубопроводов. Полученный в результате информативный файл "МНГС WORM" передается пользователям на различные уровни диалоговой системы ДИС-БУТ-С.
Программный комплекс PRM предоставляет пользователю возможность работать в 10 режимах. Рассмотрим структуру и содержание работы пользователя в каждом из режимов. Режимы 1 7 предназначаются для ввода общих характеристик потоков, актуализации данных о ходе строительства, ознакомления и корректировкой ее непосредственно на экране микро-ЭВМ Искра-226 со всей введенной ранее информацией. Режимы 8 9 предназначены для проведения расчетов как по всему объекту строительства, так и по отдельному технологическому потоку. Режим 10 позволяет сохранить информационный фонд на диск и выйти из системы.
Режим I "Начать создание информационного фонда" предназначен для задания размеров массивов информационного файла и наименования трубопровода. При этом вводятся: максимальное количество участков (потоков); количество главков; месяц начала строительства по стройке в целом; год начала строительства по стройке в целом; продолжительность строительства по стройке в целом (в месяцах) ; наименование трубопровода.
После ввода всех перечисленных выше данных программа автоматически переходит на работу в режиме 2.Режим 2 "Продолжить создание информационного фонда". Процесс первоначального ввода информации может потребовать нескольких сеансов работы, кроме того, на объект строительства могут пребывать новые ТСК, информация о которых ранее отсутствовала. Именно для этого предусмотрена возможность продолжения работы по созданию информационного фонда. При вызове любого режима (кроме режима І) в начале сеанса работы с программой PRN происходит считывание с накопителя на гибких магнитных дисках всей ранее введенной информации.
Эффективность использования диалоговых систем в практике организационно-технологического проектирования и управления сооружением важнейших газотранспортных магистралей
Для определения эффективности использования диалоговых сие тем типа ДИСПУТ-С автором предложен подход, учитывающий изменение цикла управления в текущих производственных ситуациях. Цикл управления может быть дезагрегирован на ряд последовательно реализуемых в контуре процедур преобразования информации - регистрации, контроля, обработки, передачи и отображения. Продолжая дезагрегацию, можно указать на процедуры анализа субъектом информации о текущей производственной ситуации, выработки управленческого решения, передачи командной информации (управленческого решения) по каналу прямой связи на объект управления, реализации управленческого решения на объекте, передачи информации субъекту управления об исполнении команды и сложившейся к этому моменту производственной ситуации, рис. 4.4. Степень детализации процедур преобразования информации в контуре управления определяется задачами исследования.
Процедуры преобразования информации в контуре ситуационного управления трубопроводным строительством осуществлялись с использованием диалоговой системы ДИСПУТ-С на базе микро-ЭШ Искра-226.
Если известны фактические затраты времени на выполнении процедур преобразования информации в цикле управления, то общая продолжительность цикла будет равнаN - множество процедур преобразования информации в контуре управления;"П. - общая подолжительность цикла управления, час;Тц - фактические затраты времени на выполнение, j -й процедуры преобразования информации в і -ом цикле управления, час;tL - время поступления запроса на управленческое решение;tc - время поступления сообщения об исполнении управленческого решения. Выполнив группировку процедур преобразования информации по субъекту и объекту управления, каналам связи, получим:где N Nj N , N , - подмножества процедур преобразования информации, выполняемых соответственно: субъектом управления, в канале прямой связи, на объекте управления, в канале обратной связи; Tu, \i%, Къ, «L4- затраты времени на выполнение процедур преобразования информации соответственно: субъектом управления, в канале прямой связи, на объекте управления, в канале обратной связи, час. Зная фактическую продолжительность выполнения процедурыпреобразования информации в цикле управления и расчетную ( ttij )по каадому c- sy варианту управленческого решения, принимаемых с использованием системы ДИСПУТ-С, можно определить величину ожидаемой экономии времени
Установив множество объектов, на которые оказывает влияние управленческое решение, находим общую величину экономии времени в однократном цикле управлениягде Тсс - продолжительность і -го цикла управления по е-му варианту реализации управленческого решения, час.
Экономия времени в цикле управления проявляется, в конечном счете, в сокращении продолжительности простоя ресурсов Z -го вида, на которые было направлено управляющее воздействие принятое с использованием имитационной диалоговой системы ДИСШГТ-С.
Основные сведения о характере производственных ситуаций, параметрах цикла управления и состоянии ресурсов могут быть получены в результате исследования объекта управления (трубопро-водостроительного комплекса). Этой цели могут служить специальные журналы для регистрации управленческих решений и производственных ситуаций, заполняемые руководством, включая персонал оперативно-диспетчерского управления, паспорта трубопроводостроите-льннх комплексов. Анализ полученных сведений позволяет определить среднее количество с-х циклов управления за год ( гц ) и среднее время простоя ресурса 1 -го вида в течении одного цикла управления по различным причинам ( їіг )
Таким образом средняя величина экономии времени в цикле управления за год будет равнаТеперь можно установить потенциально возможное или фактическое сокращение продолжительности простоя ресурса 2-го вида по с-му варианту реализации управленческого решения принятого с использованием системы ДЙСПУТ-С ( дТс;.ъ )
Исходя из вышеизложенного, эффективность использования разработанной автором диалоговой имитационной системы ДИСПУТ-С проявляется в сокращении общего срока строительства магистрального газопровода за счет уменьшения времени на принятие управленческих решений и их реализации в контурах ситуационного управления, повышения качества и надежности оперативного планирования, сба лансированности графиков производства работ с динамическим потенциалом трубопроводостроительных комплексов.
Общая сумма подтвержденного экономического эффекта от внедрения разработанных автором комплексов задач и программно-информационных средств на базе микропроцессорной техники для решения практических задач прогнозирования, разработки графиков производства работ и принятия решений в целевой системе оперативного управления строительством магистральных газопроводов в едином энергетическом коридоре, включая экспортный газопровод Уренгой-Помары-Ужгород составляет 535,5 тыс»руб.
