автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.23, диссертация на тему:Совершенствование управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов

На правах рукописи

Верещагин Константин Николаевич

Совершенствование управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов

Специальность 05.02.23 «Стандартизация и управление качеством продукции»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1к МАП 2014 005549131

Москва - 2014

005549131

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина»

Научный руководитель:

Григорьев Леонид Иванович доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматизированных систем управления

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Панкина Галина Владимировна, доктор технических наук, профессор ректор ФГАОУ ДПО «Академия стандартизации, метрологии и сертификации».

Боровская Ирина Анатольевна кандидат технических наук, эксперт по сертификации, ООО "РПН-Сфера"

ООО «Газпром промгаз»

Защита диссертации состоится 17 июня 2014 года в 13:00 на заседании диссертационного совета Д 212.200.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российском государственном университете нефти и газа имени И.М. Губкина» по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 65, корпус 1, ауд. 1137.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Автореферат разослан 17 апреля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Т.А. Чернова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Развитие газотранспортных систем (ГТС) России во многом определяется решением государственной задачи газификации регионов, связанной с модернизацией старых, строительством новых газопроводов-отводов (ГО), требующих больших финансовых вложений, ориентированных на проектирование и строительство. В собственности и обслуживании дочерних и зависимых газораспределительных организаций группы "Газпром" по состоянию на 31 декабря 2012 г. находилось 654,4 тыс. км распределительных газопроводов, обеспечивающих транспортировку 239,1 млрд. мЗ природного газа. В соответствии с Программой газификации регионов Российской Федерации на 2012 г. объем инвестиций составил 33,8 млрд. руб. Средний уровень газификации природным газом увеличился с 53,3 до 64,4 %, в том числе в городах - с 60,0 до 70,1 %, в сельской местности - с 34,8 до 53,1 %. Разрабатываются проекты автономной газификации потребителей Хабаровского и Пермского краев; для республик Алтай, Бурятия, Дагестан, Тыва и Хакасия, Тюменской, Ленинградской, Томской, Волгоградской и Новосибирской областей, Ямало-Ненецкого автономного округа разработаны обоснования инвестиций.

В данных условиях центральной задачей становится мониторинг и оценка существующих свободных мощностей (систем газопроводов-отводов), качество которого непосредственно влияет на эффективность процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов. В связи с этим существенно возрастает роль системы менеджмента качества (СМК). Действенным инструментом повышения качества функционирования описанных выше процессов является применение информационных технологий и расчетных моделей, на основе которых следует создавать соответствующие нормативные документы. Информационная поддержка расчетов также увеличивает и скорость получения прогнозных оценок производительности, что даёт возможность принимать проектные решения на основе данных, отражающих реальное состояние конкретных газотранспортных подсистем. Внедрение информационных

технологий позволит оценивать риски, связанные с традицией резервирования в проекте избыточных мощностей.

Качество проектных решений во многом определяется наличием нормативных документов. Если для газотранспортных систем высокого давления подобная нормативная документация в основном разработана, то для систем газопроводов-отводов, определяющих техническую основу для решения задачи газификации, подобная нормативная документация отсутствует. Так как речь идёт о совершенствовании управлением качеством процессов модернизации и развития система газопроводов-отводов, для которых основным результатом являются принимаемые проектные решения, основанные на рассчитанных текущих параметрах газотранспортных систем, то следует особое внимание уделять достоверности используемой информации и математическим моделям на основе которых получаются расчетно-технологические паспорта.

Недостаточная разработанность теоретико-методологических положений и проблем регламентирующей документации, используемой в системах управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов, предопределили актуальность выбранной темы исследования. Степень разработанности проблемы

Научной основой исследования послужили труды и работы зарубежных авторов, посвященные системе менеджмента качества, таких как Б. Ф. Кросби, Э. Деминга, Д. Джурана, М. Имаи, К. Ишикавы, С. Мизуно, Дж. Тагучи, А. Фейгенбаума, У.Шухарта и др., а также ряда российских авторов, таких как -В.Н. Азаров, Б.В. Бойцов, В.А. Васильев, С.Д.Ильенкова, В.А. Лапидус, А.Н. Рекшинский, В.А. Швандар, Ю.В.Шленов, и др.

Управлению качеством в нефтегазовой отрасли посвящены труды российских ученых Владмирова А.И., Кершенбаума В.Я., Костогрызова А.И., Григорьева Л.И. и других.

Раскрытию сущности и разработке методов оценки конкурентоспособности посвящены труды как зарубежных экономистов - П. Диксон, Ж. Ламбен, К.

Макконнелл, М. Портер, А. Томпсон, так и отечественных авторов - K.JI. Быстров, А.А.Дынкин, Н.Я.Калюжнова, A.C. Матвеев, Ю.В. Мишин, P.A. Фатхутдинов, Т.Г. Философова.

Несмотря на существенный объем работ, касающихся различных аспектов управления качеством, ряд теоретических, практических вопросов, связанных с поставленной проблемой, являются дискуссионными, требуют изучения. Например, недостаточно разработаны требования к регламентирующим документам для прогноза технически возможной пропускной способности (ТВПС) и производительности (ТВП) систем газопроводов-отводов, и прогнозных значений ТВПС и ТВП для магистральных газопроводов.

Недостаточно подробно рассмотрены методика оценки пропускной способности и производительности распределительных газопроводов и газопроводов-отводов, что позволяет разработать рекомендации к составлению регламента, а так же улучшить качество расчетов в плане адекватности данных по производительности эксплуатируемых газопроводов.

Требует усовершенствования СМК путем создания информационно аналитической системы поддержки процесса мониторинга пропускной способности и производительности газотранспортных систем, а так же методов оценки качества функционирования данного процесса.

Цели и задачи исследования Целью диссертационного исследования является повышение достоверности исходной информации в СМК процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов и совершенствование управления качеством процесса расчетно-технологического мониторинга.

Решение поставленной в диссертационной работе научной проблемы обусловило постановку взаимосвязанных между собой задач:

— Провести обзор существующей регламентирующей документации, используемой в системах управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов;

- Определить критерии качества расчетов технически возможной пропускной способности и технически возможной производительности систем газопроводов-отводов и способы оценки качества процесса расчетно-технологического мониторинга;

- повысить достоверность исходной информации в СМК за счет разработки методики оценки пропускной способности и производительности распределительных газопроводов и газопроводов-отводов содержащей коэффициенты опирающиеся на фактические параметры эксплуатируемых газотранспортных систем;

- создать рекомендации на основе анализа СМК процессов модернизации и развития систем газопроводов к регламенту1 Газпрома «Методика оценки пропускной способности и производительности распределительных газопроводов и газопроводов-отводов» который будет являться частью отраслевого стандарта по расчету производительности газотранспортных систем агрегирующего все выпущенные регламенты по этой тематике;

- в целях совершенствования СМК создать информационно-аналитическую систему поддержки процесса мониторинга пропускной способности и производительности магистральных распределительных газопроводов и газопроводов-отводов.

Объектом исследования являются методики управления качеством сложных технических систем, а предметом исследования — управление качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов.

Научная новизна работы заключается в совершенствовании управления качеством процессов развития и модернизации систем газопроводов-отводов за счет повышения достоверности исходной информации, достигаемой с помощью

1 В данном случае следует различать технический регламент, как документ (нормативный правовой акт), устанавливающий обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования, и регламент, как документ, который перечисляет и описывает по порядку этапы (шаги), которые должен предпринимать участник или группа участников для выполнения бизнес-процесса, как правило, с указанием требуемых сроков выполнения этапов.

предложенных математических моделей расчетов по фактическим параметрам технически возможной производительности газопроводов-отводов.

Теоретической и методологической основой исследования послужили разработки зарубежных и российских ученых и специалистов по проблемам управления качеством информационных процессов. В работе использованы законодательные акты и другие нормативно-правовые документы органов государственной власти России, статистические и аналитические материалы Федеральной службы государственной статистики, сведения, публикуемые в научных изданиях, в периодической печати, отчетность предприятий, материалы международных и российских научных конференций по рассматриваемой теме, ресурсы Интернет.

В процессе исследования использовались методы экономико-статистического, системного, логико-теоретического и сравнительного анализа, метод структуризации, классификации, экспертных оценок, логические методы. Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость".

— совершенствование методов оценки качества исходной информации в процессах модернизации и развития газотранспортных систем применением систем нечеткого вывода;

— повышение достоверности исходных данных в СМК процессов модернизации и развития газотранспортных систем за счет создания методики оценки пропускной способности и производительности газопроводов-отводов, которая опирается на фактические параметры эксплуатируемых газотранспортных систем;

— совершенствование подходов к автоматизации процессов управления качеством.

Практическая значимость

Рекомендации к регламенту были разработаны в соответствии с договором №285/2012 от 20.12.2012 г выполняемым ООО "Газпром развитие" совместно с

ОАО "Газпром промгаз" по разработке регламента Газпрома «Методика оценки пропускной способности и производительности магистральных распределительных газопроводов и газопроводов-отводов», заказчиком которого является Центральный производственно-диспетчерский департамент ОАО "Газпром". Данный регламент по плану должен выйти к концу 2014 года.

В рамках модернизации системы управления качеством была внедрена информационная система, автоматизирующая процессы различных уровней, от сбора информации необходимой для проведения расчетов, до генерации готовых документов.

Основными результатами, выносимыми на защиту, являются:

1. Совершенствование управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов за счет:

- достоверности исходной информации СМК достигнутой благодаря созданию информационно-аналитической системы расчетно-технологического мониторинга систем РГ и ГО;

- математических моделей получения исходной информации СМК реализующих методику расчета пропускной способности и производительности газопроводов-отводов на основе фактических данных повышающих достоверности исходной информации СМК;

2. Рекомендации к составлению регламента Газпрома «Методика оценки пропускной способности и производительности магистральных распределительных газопроводов и газопроводов-отводов».

Достоверность и обоснованность Достоверность научных результатов и выводов настоящей работы подтверждается результатами анализа значительного по своему объему информационного массива зарубежных и отечественных нормативных документов, научно-технических отчетов российского и иностранного происхождения, периодической литературы в сопоставлении с данными собственных экспериментальных и аналитических исследований и расчетов.

Обоснованность заявленной методики основывается на использовании проверенных, утвержденных в стандартах, гидравлических моделей и на экспертных оценках инженеров-технологов занимающихся оценками пропускной способности и производительности. Разработанная методика по расчету ТВПС и соответствующие математические модели были оформлены в виде рекомендаций для составления отсутствующего регламента.

Разработанные информационное обеспечение и математические модели позволяют повысить достоверность исходных данных для управления качеством процессов модернизации систем газопроводов-отводов.

Апробация

Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и получили положительную оценку на двух всероссийских и международных научно-технических конференциях.

В их числе 65-ая Международная молодежная научная конференция «Нефть и газ - 2011» (Москва, 2011), Ш Научно-практическая молодежная конференция "Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность" (Москва, 2011). Так же результаты диссертационного исследования докладывались на конкурсе ОАО "Газпром" по компьютерному моделированию и информационным технологиям (Санкт-Петербург, 2012 г.).

Публикации По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК.

Объем и структура диссертационной работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы, одного приложения. Работа изложена на 165 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности темы диссертации, объекты и методы исследований, задачи диссертации, а также практическая ценность и область применения результатов.

В первой главе диссертационной работы изучено положение дел в области менеджмента качества проектов модернизации и развития систем газопроводов-отводов, сделан обзор проблемы проектирования систем газопроводов-отводов, поставлены задачи модернизации системы менеджмента качества и создания информационной поддержки. Как показывает опыт на эффективность СМК влияет достоверность исходной информации. Так как СМК является одной из подсистем предприятия, тесно интегрированная с основными процессам в информационном поле, из этого следует необходимость достоверной исходной информации для СМК (как и достоверность входной информации для любого процесса). Информационные подход к функционированию СМК рассматривается в концепциях CALS-технологий, где основным подходом является непрерывная информационная поддержка на всех стадиях жизненного цикла продукции (услуг). Так как в работе диссертанта рассматривается жизненный цикл предоставления услуг по предоставлению информации для процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов, то информационная составляющая СМК данного процесса выходит на первый план.

В настоящее время исходной информацией для процессов модернизации и развития систем газопроводов является расчетно-технологические паспорта (РТП) систем газопроводов. В указанных паспортах содержится информация о ТВПС и ТВП систем газопроводов. Данные расчетно-технологических паспортов необходимы при решении следующих задач:

определении объектов, подлежащих ремонту, реконструкции и модернизации;

расчете перспективных и текущих потоков; планировании работы газотранспортных систем (ITC); определении возможных маршрутов транспорта газа и привлечении независимых поставщиков газа к ГТС ОАО «Газпром».

Расчетно-технологический мониторинг МГ и РГ и ГО

ТВПСМГ ТВП МГ

СТО Газпром 2-3.5-0512006

Р Газпром 23.5-433-2010

СТО Газпром 2-3.5-0512006

Р Газпром 23.5-433-2010

ТВП РГ

СТО Газпром 2-3.5-0512006

Р Газпром 2013

ТВПС МГ.

Информационная поддержка СМК ПК "Веб-паспорт", ПК "Паспорт МГ ПК "ПаспортРГ"

Расчетно-технологический

паспорт

ТВПС ГО.

ПВК "Р6Р1ои/"

1. ЦПДД ОАО «Газпром»

2. Департамент стратегического развития

3. Департамент по транспортировке, подземному хранению и использованию газа;

4. Финансово-экономический Департамент

5. ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

6. ООО «Газпром НИИгазэкономика»

7. ОАО «Гипроспецгаз»

8. ОАО «Гипрогазцентр»;

9. ОАО «Газпром ПРОМГАЗ»

10. ОАО «Оргэнергогаз» __11. Газотранспортные общества ОАО «Газпром».__^

Рисунок 1 Управление качеством расчетно-технологического мониторинга МГ

Регламентирующая документация СМК

Для расчетов систем газопроводов уровня ниже магистральных, по мнению диссертанта, должен бьггь создан регламент Газпрома «Методика оценки пропускной способности и производительности магистральных распределительных газопроводов и газопроводов-отводов». Имеющийся опыт расчетов показывает, что методика должна включать эмпирический коэффициент, называемый коэффициентом сезонной неравномерности, вычисляемый в результате анализа данных конкретно по каждой системе. Реализация этой методики требует создания информационно-аналитической системы, как аккумулирующей данные по потреблениям в рамках каждой системы, так и производящей анализ этих данных. РТП являются выходом процесса расчетно-технологического мониторинга (РТМ).

Информационная поддержка расчетно-технологического мониторинга увеличивает скорость получения прогнозных оценок производительности, что даёт возможность получать данные, отражающих реальное состояние конкретных газотранспортных подсистем.

Результаты РТМ оформляются в виде расчетно-технологических паспортов, которые поступают в пользование различным организациям, указанным на схеме (рисунок 1).

Совершенствование СМК процесса модернизации и развития систем газопроводов-отводов (ГО) обеспечивается улучшением информационной поддержки. Качество данного процесса зависит напрямую от качества процесса расчетно-технологического мониторинга ГО, так как основной входной информацией в ходе управления качеством процесса являются данные полученные в ходе расчетно-технологического мониторинга, содержащие в себе прогнозные ТВП и ТВПС.

Применительно к контролю качества исходной информации были усовершенствованы не только средства контроля качества, но так же и методы СМК. Диссертантом предложен новый способ оценки качества функционирования процесса, оперирующий нечеткими понятиями, и алгоритм нечеткой логики в данном процессе, решающий проблемы численной оценки

качества. Поскольку нет возможности оценить численно общее улучшение качества функционирования процесса ввиду того, что измерениям подвергаются не физические параметры объекта, а качественные характеристики процесса, данная проблема решается применением алгоритма нечеткого вывода Э. Мамдани.

Во второй главе диссертации представлены основные методы повышения достоверности исходной информации для совершенствования СМК процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов, за счет создания методики расчета ТВПС и ТВП РГ и ГО. Так же сформулированы рекомендации к составлению регламента для процесса расчетно-технологического мониторинга газопроводов-отводов. В исследовании показано влияние информационных технологий на СМК процесса модернизации и развития систем газопроводов-отводов. Для повышения достоверности исходной информации потребовалось создание расчетных комплексов, моделирующих процессы транспортировки газа и информационной поддержки процесса расчетно-технологического

мониторинга.

Основными составляющими методики расчета являются:

- методы подготовки исходных данных и их вид для конкретного типа расчета;

- математические модели распределительных газопроводов и газопроводов-отводов, используемые для расчета ТВП и ТВПС;

- методы расчета используемых коэффициентов в математической модели;

- рекомендации к выбору методики расчета к каждой конкретной задаче оценки ТВП и ТВПС; например, расчет максимума потребления на одну ГРС (с обеспечением прошлогоднего фактического потребления на остальных ГРС), либо обеспечение максимума потребления в целом по всем ГРС.

Повышение достоверности исходной информации позволяет совершенствовать СМК в следующих процессах:

• определения проблемных - «узких» - мест ЕСГ, которые требуют либо реконструкции уже имеющихся объектов ГТС вследствие своего износа, либо наращивания мощностей;

• прогнозирование путей распределения потоков газа на основе текущего состояния ГТС и планируемых изменений;

• выявление объектов транспорта газа, которые на текущий момент являются нерентабельными;

• определение и получение реальной экономической оценки.

В целях повышения достоверности исходной информации в СМК процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов предложена математическая модель расчетов по фактическим параметрам. Для учета фактических параметров функционирующих систем газопроводов-отводов был введен новый коэффициент, сходный по смыслу с существующим в документах коэффициентом использования пропускной способности (Ки), расчет которого приводится в СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Данный коэффициент отражает отклонение максимальной подачи газа в период от общего среднего потребления за этот период.

Коэффициент К„ используется при расчете ТВП, исходя из рассчитанного суточного потребления газа в период максимальной подачи газа:

О)

и

где: дс - среднее суточное количество газа при 293,15 К и 0,1013 МПа, поступающего в газопровод за период максимальной подачи газа, Ртах -определяется по нормам и по данным планируемых потребностей потребителей.

По текущим стандартам коэффициент использования пропускной способности для отводов следует определять по формуле:

К = КРо'Кн6^ (2)

К к

при этом следует принимать — 0,95, ^ = 0,99.

Для других топов газопроводов коэффициент использования пропускной способности Ки следует вычислять по формуле:

Ки=Кро-Кэт-Кнд (3)

>

где:

Кро - коэффициент расчетной обеспеченности газоснабжения потребителей, отражающий необходимость увеличения пропускной способности газопровода для обеспечения дополнительных поставок газа потребителям в периоды повышенного спроса на газ;

Кэт - коэффициент экстремальных температур, учитывающий необходимость компенсации снижения пропускной способности газопровода, связанного с влиянием высоких температур окружающей среды;

Квд - коэффициент надежности газопровода, учитывающий необходимость компенсации снижения производительности газопровода из-за вынужденных простоев и ремонтно-технического обслуживания.

Оценочные значения коэффициента надежности К„д рекомендуется определять по таблице 1.

Таблица 1 — Оценочные коэффициенты надежности газопроводов

Длина газопровода, км Газопроводы, Двухниточные системы газопроводов, к* Три и более нитки, к*

500 0,99 0,99 0,99

1000 0,98 0,98 0,99

1500 0,97 0,98 0,99

2000 0,96 0,97 0,98

2500 0,95 0,97 0,98

3000 0,94 0,96 0,97

При необходимости значения Кнд определяют на базе специальных расчетов по методикам. При определении Квд необходимо учитывать полную протяженность газопровода, даже в том случае, если рассматривается его отдельный участок.

Значения остальных коэффициентов, входящих в формулу (3), принимают следующими: К,*, = 0,98 - для базовых и распределительных газопроводов; Кро = 1,0 - для маневренных газопроводов; Кэт = 0,98 - для газопроводов, протяженностью более 1000 км, Кэт = 1,0 - для газопроводов менее 1000 км.

Для существующих РГ и ГО (т.е. уже находящихся в эксплуатации) необходимо для повышения достоверности исходной информации в СМК рассчитывать Ки с использованием реальных данных потребления, а не проектных формул. Данный коэффициент предлагается диссертантом называть коэффициентом сезонной неравномерности (Кен). Использование данных коэффициентов одинаково, но новый коэффициент позволяет отразить сущность и отношение к реальным данным сезонной неравномерности, в отличие от проектного коэффициента использования. Предлагается несколько методик расчета Кен, в зависимости от периода, для которого планируется проводить расчет ТВП и в зависимости от рассматриваемой системы.

1 .Расчет Кен с использованием реальных данных без аппроксимации:

для периода кратного месяцу:

"Д

Ей,

.месл

-^-, (4)

Ыд шах, (1рмес1

где: Ки - количество дней, <Зср.Мес.1 - суточное потребление в днях ¡-ого месяца, шах <Зср,мссЛ - максимальное значение среди средних по месяцам.

2.Расчет Кен с использованием реальных данных с аппроксимацией, учитывающих изменения потребления, выходящего за границу исследуемого периода, аналогичен предыдущему типу расчета.

3. Функция, аппроксимирующая данные значения, с учетом данных, выходящих за выбранный интервал, например, на 10 дней позже, и на 10 дней раньше. 10 дней - период времени, выбранный экспертами-технологами.

Третий вариант(где берутся 10 дней) реализован программно, в виде веб-сервисной технологии: происходит запрос к веб-сервису, и в ответ в формате

XML представляются данные, которые уже с помощью технологии Flash отображаются у клиента.

В результате анализа трех методов, проведенного технологами, автором исследования был сделан вывод, что 3-я методика в наибольшей степени соответствует предполагаемому результату.

В целях совершенствования исходной информации СМК процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов была создана информационно-аналитическую систему поддержки процесса расчетно-технологического мониторинга. Во второй главе приводится описание информационной системы поддержки процесса расчетно-технологического мониторинга газопроводов-отводов, реализующих разработанные методики расчета производительности на основе фактических параметров эксплуатируемых газотранспортных систем.

Рисунок 2 График газопотребления в информационной системе расчетно-технологического мониторинга(вид 1)

Рисунок 3 График газопотребления в информационной системе расчетно-технологического мониторинга (вид 2)

В разработанной диссертантом информационной системе представлена возможность исследования графиков потребления, и анализа полученных коэффициентов производится после выбора типа расчета по потребителям, областей по которым идет расчет, конкретных потребителей и периода. На графике в интерактивном режиме имеется возможность выбрать период для более подробного исследования (рисунок 3,4). Так же можно увидеть таблицу по реальным данным потребления и аппроксимированным данным.

Третья глава исследования посвящена описанию практической реализации методики и совершенствованию системы управления качеством путем создания информационно-аналитической системы (ИАС) "Паспорт расчетно-технологического мониторинга".

Разработана информационно-аналитическая система, имеющая подсистему анализа данных по потреблению и расчету на основе Кен. ИАС осуществляет не только анализ данных, но и расчет пропускной способности газопроводов топологии любой сложности. С помощью программы реализуются расчетные

задачи, необходимые для получения данных, участвующих в оценке производительности мощностей газотранспортных систем. В ИАС реализован модуль генерации отчетов из данных поставляемых расчетной программой. Все модули интегрированы в одну систему с использованием единой базы данных, содержащих практически все данные необходимые для расчетов и получения конечного результата. Внедрение ИАС позволило производить расчеты в 12 раз быстрее; оценка производительности проводится каждый месяц, а не раз в год при подготовке годового расчета. Снижено также негативное влияние человеческого фактора на конечный результат расчетов.

В данной главе приведено описание архитектуры созданной ИАС "Паспорт расчетно-технологического мониторинга" (рисунок 4). ИАС включает в себя следующие программные(ПК) и программно-вычислительные комплексы (ПВК):

ПК "Server Passport MG" - поддержка расчетов ТВПС и ТВП МГ;

ПК "Server Passport RG" - поддержка расчетов ТВПС и ТВП РГ и ГО;

ПВК "Астра" — проведение гидравлических расчетов МГ, РГ и ГО;

ПВК "PG Flow" - проведение гидравлических расчетов РГ и ГО;

ПК "Кен" - ретроспективный анализ данных;

ПК "Web passport" - веб-представление результатов и функции анализа данных.

твпс/твп мг

техн. схемы

факт, потребления

ТВПС/ТВП ГО

Единая

Рисунок 4 Схема потока данных в ИАС "Паспорт расчетно-технологического

мониторинга"

ИАС "Паспорт расчетно-технологического мониторинга" позволила объединить ПВК для проведения гидравлических расчетов с ПК, реализующим методику расчета пропускной способности и производительности, и предоставить необходимую инфраструктуру для создания новых ПК, представляющих ретроспективный анализ данных по производительности и другой полезный функционал, использующий совокупность данных по НСИ, ТВП, ТВПС.

Расчеты перспективной технически возможной производительности участков СМГ являются очень востребованными, но недостаточно используемой частью в системе планирования и оперативного управления потоками газа в ГТС.

В разделе нормативно-справочной информации данные хранятся за три года, с сохранением уникального идентификатора для каждого объекта (т.е. нет изменения идентификатора в зависимости от года, даже при изменении названия объекта), содержащие следующую информацию по следующим объектам: - 143 магистральных газопровода;

- 240 распределительных газопроводов;

- 225 компрессорных станций;

- 5492 газопроводов подключения, отводов, лупингов, технологических перемычек.

- 4165 газораспределительных станций (ГРС).

По расчетам ТВП/ТВПС по МГ хранятся данные за 3 года, за 17 периодов, и по 3 типам расчета, то есть 153 разных расчета по каждому расчетному участку. По расчетам ТВПС РГ данные хранятся за 1 год, за 17 периодов и по 2-ум типам расчетов. Всего 15621 расчетов по ГО и 213143 значений ТВПС по МГ. Фактическое газопотребление по ГРС хранится с 22.04.2009 по текущий момент. Всего 6229282 записей по газопотреблению.

Для оценки качества исходной информации в процессах модернизации и развития газотранспортных систем необходимо оценивать качество функционирования процесса расчетно-технологического мониторинга газотранспортных систем. Оценку качество предложено производить системами нечеткого вывода. Диссертантом для этих целей адаптирована система нечеткого вывода Э. Мамдани.

В исследовании автором приведен список лингвистических переменных, являющихся оценкой характеристик составляющих качество исходной информации для процесса модернизации и развития газотранспортных систем (рисунок 5):

1) Качество исходной информации для проведения расчета ТВПС, значения:

a) ручной ввод;

b) полуавтоматизировано (Excel+VBA);

c) автоматизировано (БД);

2) Качество анализа полученных результатов от предоставления данных, значения:

а) ручной анализ;

b) анализ с информационной поддержкой;

c) автоматизированный анализ (БД);

3) Качество информации по коэффициентам использования, значения:

a) проектный;

b) по фактическим Кен;

4) Качество информации по вводу-выводу мощностей, значения:

a) ввод информации по мощностям 1) ручной ввод;

п) полуавтоматизировано (Ехсе1+УВА ); 111) автоматизировано (БД);

b) предоставление информации по мощностям 1) ручной анализ;

и) анализ с инфоподдержкой;

111) автоматизированный анализ (БД);

5) Скорость передачи данных заказчику до согласования, значения:

a) вид передачи О диск; и) веб;

b) скорость формирования отчета 1) ручное формирование;

п) автоматизировано (Ехсе1+УВА); Ш) автоматизировано (БД);

6) Скорость и удобство передачи РТП в пользование, значения:

a) диск;

b) веб-форма;

Качество исходной информации

Качество анализа полученных результатов

Качество информации поКи

■МИНН

Качество информации по вводу-выводу мощностей

Скорость передачи данных заказчику

Качество РТП

Рисунок 5 Составляющие качества расчетно-техонологических паспортов

Выходная переменная - качество РТП (что является исходной информации для управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов) имеет следующие значения:

1) низкое;

2) среднее;

3) высокое;

4) наивысшее.

При рассмотрении процесса расчетно-технологического мониторинга, в качестве исходных независимых переменных, определяющих уровень

~~* 8

организации данного процесса, предлагается совокупность факторов X = {х^. _ ^

(рисунок 6), которые могут быть классифицированы в три группы, отражающие основные составные части расчетно-технологического мониторинга.

С помощью информации полученной от экспертов в предметной области, были составлены правила, которые представлены в приложении 1.

После опроса экспертов, по всем пунктам были получены численные оценки, по двум состояниям ("бьшо","стало").

Рисунок 6 Формирование показателя качества функционирования процесса расчетно-технологического мониторинга

На рисунке 7 представлена функция зависимости общего качества от нескольких лингвистических переменных:

Ъ - общий показатель качества функционирования процесса; У - экспертная оценка автоматизации предоставления исходной информации для процесса РТМ;

X — экспертная оценка автоматизации процесса анализа первичных расчетов ТВП и ТВПС.

Исходное качество функционирования процесса РТМ было - 5. После модернизации процесса стало - 8,86. Качество повысилось благодаря повышению группы факторов:

• внедрению новой методики расчета пропускной способности;

• автоматизации процессов расчетно-технологического мониторинга.

Рисунок 7 Программа просмотра правил и диаграммы нечеткого вывода для оценки качества до улучшений

Проведенные исследования в данной главе позволили диссертанту сделать выводы на перспективу развития СМК в контексте исходной информации:

— необходимо дальнейшее совершенствование работ по прогнозированию пропускной способности как для целей планирования на различные временные периоды, так и для оперативного диспетчерского управления;

— следует принимать участие в совершенствовании систем поддержки принятия диспетчерских решений для ЦПДД в части гидравлических расчетов режимов работы ГТС и расчетов оперативных и плановых потоков газа;

— необходимо совершенствовать качество прогнозных расчетов на основе использования более полной информации о планах ОАО «Газпром» и независимых поставщиков в части добычи, переработки, ПХГ, капремонтов и реконструкции, данных о новых объектах ГТС (проектных и «как построено»), прогнозной динамики изменения давлений объектов добычи, объемов экспорта, импорта газа, контрактных давлений, данных о планах изменения технического состояния газотранспортных мощностей ГТС соседних стран (газовых операторов).

Для СМК процессов перспективного развития ГТС единой системы газоснабжения, а именно реконструкции и технического перевооружения объектов транспорта газа необходимо высокое качество исходной информации, такой как прогнозные значений технически возможной пропускной способности и производительности и адаптация результатов этих расчетов к единой потоковой схеме.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. Важность решения научной проблемы совершенствования управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов обусловлена актуальная в настоящее время народно-хозяйственная задачей газификации регионов Российской Федерации связана с развитием и модернизацией систем газопроводов-отводов, для которых отсутствует регламентирующие документы по проведению расчетно-технологического мониторинга.

2. Важность достоверности исходной информации вытекает из тесной интеграции процессов СМК с основными процессами, в которых основным входом и выходом являются информационные потоки вследствие чего качество входной информации выходит на первый план. Для системы управления качеством процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов была разработана информационная поддержка процессов расчетно-технологического мониторинга, включающая:

- представление данных заказчику;

- проведение расчетов;

- сбор исходной информации.

3. Сформулированы критерии качества функционирования процесса расчетно-технологического мониторинга, что позволило создать систему контроля качества данных и совершенствовать результаты мониторинга; предложен новый подход в оценки качества методами нечеткого вывода. Общая оценка качества функционирования процесса расчетно-технологического мониторинга увеличилась с 5 до 8,86 по десятибалльной шкале. Увеличение данного показателя учитывает совершенствование СМК за счет внедрения информационной системы и применения новой методики получения исходных данных для процессов модернизации и развития систем газопроводов-отводов.

4. Для повышения достоверности исходной информации СМК были предложены математические модели, опирающиеся на фактически показатели ГТС, которые оформлены в методику расчета ТВП и ТВПС. На основе данной методики были созданы рекомендации к составлению регламента Газпрома «Методика оценки пропускной способности и производительности магистральных распределительных газопроводов и газопроводов-отводов», который до настоящего времени отсутствовал. Данный регламент будет являться частью отраслевого стандарта по расчету производительности газотранспортных систем, агрегирующего все выпущенные регламенты по тематике расчета текущей и прогнозной пропускной способности и производительности газотранспортных систем. Это позволит улучшить СМК за счет повышения достоверности исходных данных по оценке производительности для эксплуатируемых газотранспортных систем.

5. Разработанная для совершенствования СМК информационно-аналитическая система поддержки процесса мониторинга дала возможность оценивать качество функционирования процесса и привела к увеличению самих показателей:

увеличена точность расчетов и скорость их проведения в 12 раз; повышена точность оценки коэффициентов за счет реализация расчетных формул;

модели расчета актуализируются под каждую конкретную систему газопроводов;

на основных этапах подготовки расчетно-технологических паспортов систем исключено влияние человеческого фактора.

Основные публикации по теме диссертации

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК Российской Федерации

1. Верещагин К.Н., Снежин А.Н., Коновалов A.A. Расчетно-технологический паспорт трубопроводных систем// журнал «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности», №5,2012. - 5-7 с.

2. Верещагин К.Н. Коэффициент использования пропускной способности в методике расчета ТВПС распределительных и сложных отводов с

двумя и более точками подачи газа// журнал «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности», №10,2012. - 3-6 с.

3. Григорьев Л.И., Верещагин К.Н. Совершенствование системы менеджмента качества проектов модернизации и развития систем газопроводов-отводов// журнал «Управление качеством в нефтегазовом комплексе», №4,2013. -3-6 с.

4. Верещагин К.Н. Разработка рекомендаций к регламенту расчета пропускной способности и производительности газопроводов-отводов // журнал «Нефть, Газ и Бизнес». №6, июнь, 2013, 63 е.;

Другие публикации:

5. Верещагин К.Н. Метод расчёта пропускной способности системы газопроводов без компримирования с одной и более точкой подключения подачи газа. III научно-практическая молодежная конференция «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность», 13-14 октября 2011 . ООО "Газпром ВНИИГАЗ", г. Москва. Тезисы - стр. 43.

Формат 60x90/16. Заказ 1763. Тираж 100 экз. Печать офсетная. Бумага для множительных аппаратов. Отпечатано в ООО "ФЭД+", Москва, Ленинский пр. 42, тел. (495)774-26-96