Введение к работе
Актуальность темы. Одной из наиболее актуальных задач, стоящих перед Россией в XXI веке, является энергосбережение и энергетическая эффективность во всех сферах деятельности человека. Россия располагает масштабным неиспользуемым потенциалом энергосбережения, который по способности решать проблему обеспечения экономического роста страны сопоставим с приростом производства всех первичных энергетических ресурсов. Энергосбережение и энергоэффективность продолжают оставаться ключевыми темами в жизни россиян. Федеральный закон от 23.11.2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» определяет ряд обязательных мероприятий, необходимость выполнения которых заложена в статье 22 указанного закона, а именно: обязанность снижать энергопотребление в сопоставимых условиях не менее чем на 3% в год в течение пяти лет, однако ситуация в сфере теплоснабжения не позволяет говорить о каких-то существенных сдвигах.
На сегодняшний день большинство систем теплоснабжения городов сильно изношены. На данном рынке оказания услуг присутствуют десятки компаний, чей потенциал различается иногда в сотни раз. Определение участков теплосетей требующих замены производится весьма хаотично - каждый год отрывают одни и те же трубы, зачастую приемлемого состояния, а зимой начинаются массовые прорывы, т.к. заинтересованности подрядчиков нет. При этом тепловые сети в ряде крупных городов имеют протяженность сотен километров, а часть из них вообще бесхозная, хотя деньги с граждан за тепло взыскиваются регулярно. По оценкам экспертов такая система реконструкции и эксплуатации теплосетей подрядными организациями приведет только к росту потребления ресурса (к 2030 году в два и более раза) и ни о какой экономии речи нет. Следовательно, система оценки технического состояния теплосетей морально устаревшая на сегодняшний день требует серьезного пересмотра, а деятельность подрядчиков, проводящих работы по их обновлению и реконструкции нуждается в специальной методологической основе для повышения организационно-технологической надежности указанных процессов.
Таким образом, для принятия эффективных управленческих и организационно-технологических решений по эксплуатации и реконструкции теплосетей необходимо оценить надежность и классифицировать их техническое состояние, т.е. по совокупности потребительских свойств, учитывающих различную степень износа и значимость указанных выше объектов в общей системе теплоснабжения городов, что и определяет актуальность исследования.
Основные исследования, получившие отражение в диссертации, выполнялись по планам инициативного гранта Российского фонда фундаментальных исследований: 10-07-00463 «Разработка математических моделей, синтез методов и алгоритмов при управлении бизнес-процессами в системах организационного управления» и выполнение государственного контракта «Разработка перспективного плана теплоснабжения муниципального образования г. Воронеж на период до 2028 года».
Цель и постановка задач исследования. Целью диссертационного исследования является разработка системного обоснования комплексной реконструкции систем теплоснабжения городов путем оценки их технического состояния и надежности для выбора организационно-технологических и управленческих решений при планировании ремонтно-восстановительных работ с применением новых информационных технологий.
Достижение цели работы потребовало решения следующих основных задач:
-
Разработать модель системы теплоснабжения городов как совокупность целенаправленной деятельности теплоснабжающих организаций и подрядчиков, осуществляющих обновление и реконструкцию.
-
Синтезировать имитационную модель для оценки факторов, значимых при принятии решений по обновлению и реконструкции существующих участков теплосетей в целях повышения эксплуатационной надежности.
-
Разработать модель ранжирования участков системы теплоснабжения по значимым факторам для проведения работ по реконструкции и обновлению на основе нормативного и экспертного подходов при отсутствии соответствующих норм.
-
Построить модель прогнозирования и планирования успешности деятельности подрядчиков при обновлении и реконструкции теплосетей для существенного повышения качества проводимых работ.
-
Обосновать рациональную организационную структуру для оценки эффективности при реконструкции и обновлению теплосетей конкретным подрядчиком с разработкой алгоритмов и компьютерных программ.
Предмет исследования – система оценки состояния трубопроводов систем теплоснабжения городов для принятия решений по их обновлению и реконструкции.
Объект исследования - система планирования ремонтно-восстановительных работ на объектах теплоснабжения городов.
Методы исследования. Работа основана на использовании методологии системного анализа, теории графов, численной таксономии, аппарата теории принятия решений, экспертных оценок, имитационного моделирования, динамического программирования.
Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
-
Модель системы теплоснабжения городов как совокупность целенаправленной деятельности теплоснабжающих организаций и подрядчиков, осуществляющих обновление и реконструкцию систем, позволяющая в отличие от традиционных выявлять общие закономерности функционирования путем моделирования и оптимизации организационно-технологических параметров надежности.
-
Имитационная модель для оценки факторов, значимых при расчете надежности труб по параметру внешней коррозии, позволяющая существенно повысить эксплуатационные качества существующих объектов теплоснабжения.
-
Модель выбора подрядчиков для проведения работ по обновлению и реконструкции теплосетей, позволяющая создавать наиболее рациональные организационные структуры по критерию качества.
-
Автоматизированная система подготовки производства при планировании ремонтно-восстановительных работ инженерных коммуникаций систем теплоснабжения с разработкой алгоритмов и компьютерных программ.
Достоверность научных результатов. Научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации, включенные в диссертацию, обоснованы математическими доказательствами. Они подтверждены расчетами на примерах, производственными экспериментами и многократной проверкой при внедрении в практику управления.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в разработке обоснования реконструкции систем теплоснабжения городов с помощью системы оценки состояния и классификации объектов теплоснабжения для выбора организационно-технологических и управленческих решений по их обновлению и эксплуатации, с разработкой соответствующих алгоритмов и компьютерных программ.
Апробация работы.
Материалы диссертации, ее основные положения и результаты доложены и обсуждены на международных и республиканских конференциях, симпозиумах и научных совещаниях в 2007 – 2010 гг., в том числе – 5-я международная конференция «Системы управления эволюцией организацией» (г. Салоу, Испания; г. Воронеж, 2007 г.); материалы международной конференции «Экономическое прогнозирование: модели и методы» (г. Воронеж, 2007 г.); «62 – 65 научно – технические конференции ВГАСУ» (г. Воронеж 2010 – 2013 гг.); 64–67-й научно-технических конференциях по проблемам архитектуры и строительных наук (г. Воронеж, 2009-2013 г.).
Выводы и рекомендации, полученные в результате диссертационного исследования, применялись при оценке состояния объектов теплоснабжения в г. Воронеже.
Основные положения и разработки диссертационного исследования применяются в учебном процессе при изучении дисциплины «Автоматизированные системы управления зданиями и сооружениями» в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 145 страницы текста, 34 рисунка, 6 таблиц и 2 приложений. Библиография включает 145 наименований.
