автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Автоматизированное управление транспортными технологиями в сложных природно-климатических условиях

Введение. Общая характеристика работы.

Глава!. Освоение запасов углеводородного сырья на шельфе Северного Ледовитого океана.

1.1. Характеристика запасов углеводородов на российском 9 шельфе Северного Ледовитого океана.

1.2. Технологии транспорта грузов и персонала при добыче 16 углеводородного сырья на шельфе.

1.3. Основные требования к системе управления воздушным движением вертолетов в условиях арктического шельфа.

Выводы по 1-й главе.

Глава П. Анализ и формирование комплексных 39 технологий транспортировки грузов и персонала.

11.1. Системно-логическая модель комплексной транспортной 39 технологии.

11.2. Перспектива использования среднеорбитальных сетевых 53 спутниковых радионавигационных систем «ГЛОНАСС».

П.З. Предпосылки использования относительной радионавигации.

Выводы по П-й главе.

Глава Ш. Моделирование процесса управления 66 инновационными и инвестиционными проектами транспортных технологий.

III. 1. Задача согласованного управления инновационными и инвестиционными проектами транспортных технологий.

III.2. Постановка задачи управления интенсивностью выполнения проекта.

Ш.З. Управление проектами по критерию максимальной надежности, транспортных технологий.

Выводы по Ш-й главе.

Глава IV. Оценка вертолетных транспортных технологий в условиях акватории Северных морей

IV. 1. Технико-экономическая оценка вариантов модернизации вертолетов МИ

IV.2. Построение комплексной транспортной технологии доставки персонала и грузов в акватории Баренцева моря

IV. 3. Моделирование выбора состава и управления разработкой аэронавигационного оборудования для обслуживания полетов МИ-172АГ на Штокмановское месторождение

Выводы по IV-й главе

Актуальность диссертационного исследования

Развитие мировой экономики тесно связано с использованием энергетических ресурсов. XX век называют «веком нефти и газа», а сами нефть и газ стали основными энергоносителями 4-го и 5-го технологического укладов в развитии мировой экономики. За последние 50 лет прошлого столетия мировые объемы добычи нефти и газа выросли почти в 10 раз и достигли к 2000 году 3343 млн.т. нефти и 2360 млрд.мА природного газа. Нефть и газ относятся к числу исчерпаемых природных ресурсов. Основные разведанные, но не освоенные их запасы расположены на шельфе и в морских акваториях.

Извлекаемые запасы нефти и газа, разведанные в пределах российского континентального шельфа, превышают 100 млрд. тонн условного топлива. Разведка, добыча на шельфе и транспортировка углеводородного сырья (нефти, газа и конденсата) на материк предъявляют новые требования ко всем используемым технологическим процессам. Россия обладает некоторым опытом разработки морских месторождений (Каспий, Охотское море), но большинство отечественных технологий не удовлетворяют требованиям надежности и безопасности эксплуатации в этих сложных природно-климатических и экологических условиях. Все это вызывает необходимость ускоренного инновационного развития большинства нефтегазовых технологий в интересах освоения запасов углеводородного сырья на шельфе Северного Ледовитого океана.

Для эффективного управления инновационным развитием нефтегазовых технологий необходим новый подход, средства системного анализа и математического моделирования, обеспечиваюш,ие согласование управления инновациями и инвестициями. В известных работах по управлению инвестиционными проектами главное внимание уделяется финансовому шализу и управлению финансовыми потоками при высокой достоверности', информации об объемах производства, ценах, издержках и т.д. Традиционное для планово-директивной экономики раздельнопоследовательное управление инновациями и инвестициями приводило к 4 возрастанию сроков разработки новых технологий и несинхронности инноваций и инвестиций. Все это и обусловило актуальность разрабатываемой в диссертации темы.

Степень разработанности темы сравнительно не велика, хотя по отдельным ее направлениям имеются существенные результаты, полученные в работах Акимова А.И., Иммореева И.Я., Ирикова В.А., Комкова Н.И., Мосякова Е.А., Сучкова В.Н., Цвиркуна А.Д., Шатракова Ю.Г. и др.

Цель и задача диссертационного исследования. Цель диссертации состоит в решении актуальной задачи по управлению и обработке информации, связанной с разработкой инновационно-инвестиционных проектов, направленных на модернизацию комплексных транспортных технологий.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- проведение системного анализа потребности в модернизации и создании новых комплексных технологий на примере освоения нефтегазовых ресурсов Северного Ледовитого океана для совершенствования структуры управления доставкой грузов и персонала;

- обоснование невозможности использования традиционных вертолетных технологий с применением отечественных вертолетов типа МИ-8 и КА-32 для обеспечения регулярных и надежных полетов ло доставке персонала и грузов на Штокмановское и Приразломное месторождения углеводородного сырья в районе Баренцева моря;

- 'формирование механизма согласования управления инновациями и 1 инвестициями при разработке и реализации проектов модернизации 1 вертолетных технологий;

- ; построение математической модели согласованного выбора ; инновационных и инвестиционных проектов;

- разработка процедуры системного анализа условий согласованности и сопряженности компонент комплексных технологий;

- обоснование способа согласования вектора потребительских свойств, вектора технических параметров и набора технических решений;

- разработка механизма управления реализацией инновационно-инвестиционных проектов с учетом показателей надежности, стоимости и длительности выполнения проектов;

- проведение апробации разработанных методов и моделей для системного анализа и проектирования комплексных транспортных вертолетных технологий доставки персонала и грузов на ледостойкие платформы и морские буровые установки в районе Баренцева моря;

- проведение расчетов по выбору эффективного варианта инновационно-инвестиционного проекта разработки и создания системы аэронавигации полетов вертолетов в условиях Баренцева моря.

Объект исследования диссертации - система управления транспортными технологиями, в том числе система управления инновационно-инвестиционными проектами, обеспечивающими решение актуальной задачи доставки грузов и специалистов на производственные комплексы (в районе шельфа Северного Ледовитого океана).

Предмет исследования диссертации - характеристика и показатели процессов разработки и эксплуатации комплексных транспортных технологий, включая взаимозависимые показатели стоимости, длительности и надежности.

Научная новизна результатов исследования:

- обоснованы требования к транспортным вертолетным технологиям доставки персонала и грузов на ледостойкие платформы и морские буровые установки в условиях Баренцева моря;

- разработана методика согласования вектора потребительских свойств, технических параметров и технических решений при системном проектировании комплексных транспортных технологий;

- разработан подход и математическая модель эффективного выбора вариантов интенсивностей работ и характеристик проекта аэронавигационного обеспечения эксплуатации новых месторождений;

- предложена процедура системного анализа условий согласованности и сопряженности компонент комплексных транспортных технологий.

Достоверность и обоснованность полученных результатов базируются на использовании методов системного анализа сложных систем и исследования операций, математического программирования, теории матриц, теории вероятностей, теории принятия решений, информационно-логического моделирования, а также методов сетевого планирования и управления, анализа и оценки инвестиционных проектов. т-ч и о

В диссертации использовались данные государственной статистической отчетности, данные отчетов Федерального научно-производственного центра «НефтеГазАэроКосмос», рабочие материалы ОАО «ГАЗПРОМ» и ОАО «Росшельф», отчеты по научно-исследовательской работе Института народнохозяйственного прогнозирования РАН.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- принципы и методы построения комплексных транспортных технологий для освоения нефтегазовых ресурсов Северного ледовитого океана;

- методика управления транспортными технологиями и проектами по модернизации используемых вертолетов;

- математическая модель согласованного выбора проектов;

- предложения по управлению выходом в заданные радионавигационные точки в сложных условиях Северного ледовитого океана;

- элементы АСУ летательными аппаратами в районе Северного ледовитого океана.

Методы исследования - системный анализ сложных систем и исследования операций, теория матриц, теория вероятностей, теории принятия решений, информационно-логическое и математическое 7 моделирование, а также методы сетевого планирования и управления, анализа и оценки инвестиционных проектов.

Практическая значимость. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы коллективами исследователей и проектировщиков при системном анализе и обосновании вариантов модернизации комплексных технологий. Разработанный подход, методы, математические процедуры и алгоритмы проведения расчетов на персональных компьютерах могут эффективно применяться для анализа и согласования инновационных и инвестиционных проектов коллективами аналитиков при разработке стратегий инвестирования и технико-экономических обоснований инвестиционных решений, а также при создании пилотажно-навигационных средств для отечественной авиации при работе ее в Северных широтах.

Апробация работы. Результаты диссертации докладьшались на 7-й, 8-й и 9-й Международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложньк систем», на 2-ой Международной научно-практической конференции "Проблемы развития топливно-энергетического комплекса: экономика, политика, история" в 2001 г., на 2-м Международном симпозиуме «Аэронавигационные системы России - проблемы и пути их решения», на заседаниях Координационного совета по проблемам аэрокосмического обеспечения добычи и транспортировки углеводородного сырья в сложных природно-климатических условиях и семинарах Института народнохозяйственного прогнозирования РАН. Использование результатов диссертации подтверждено актами о внедрении, полученными от ЗАО ФН1Щ «НефтеГазАэроКосмос» и ГосНИИ Авиационного оборудования. ;

По теме ДЕ|ссертации опубликовано 6 работ общим объемом 8,8 п.л. (личный вклад двтора 2,85 п.л.).

Выводы по 1У-й главе

1. Для анализа и оценки технических решений по модернизации принятого в качестве базового вертолета МИ-172 А использовалась разработанная методика технико-экономического анализа инновационньк решений, а в качестве экспертов, формировавших варианты модернизации и оценка соответствия технических параметров и потребительских свойств, выступали ведущие конструкторы ОАО МВЗ им. М.Л. Миля, Государственного НИИ авиационного оборудования и Федерального научно-производственного центра «НефтеГазАэроКосмос».

2. Анализ соответствия требований к выполнению полетов вертолетов в арктических условиях Баренцева моря и технических характеристик базового МИ-172 А позволил установить невозможность удовлетворения требований, предъявляемых к вертолетным технологиям доставки персонала и грузов.

3. Для повышения технических характеристик МИ-172А использовались новые технические решения: установка, взамен серийных цельнометаллических лопастей, лопастей из полимерных композиционных материалов с улучшенной аэродинамической компоновкой, установка модифицированного двигателя, оснащение вертолета двумя внешними топливными баками, средствами аварийного приводнения, новым пилотажно-навигационным и связным оборудованием.

4. Последующий анализ влияния предложенных технических модернизаций МИ-172 А на повышение технических параметров с последовательным повышением потребительских свойств позволил установить, что вероятность достижения основных заданных значений потребительских свойств достаточно велика и равна 0,79. Одновременно существует вероятность (превышающая 0,2) того, что по ряду свойств требуемые значения не будут достигнуты, что может потребовать проведения дополнительных исследований и доработок после промыпшенных испытаний.

5. С помощью разработанной в диссертации процедуры системного анализ согласованности и сопряженности комплексных технологий был определен состав базового оборудования при оснащении модернизируемого вертолета МИ-172АГ бортовьа1 пилотажно-навигационньпл оборудованием, удовлетворяющий основным требованиям к вертолетным технологиям в условиях арктического шельфа.

6. Для анализа процесса разработка инновационно-инвестиционного проекта создания аэронавигационной системы построена одновариантная модель, содержащая 88 работ и 102 события. Ее анализ с использованием предложенной платежной модели позволил выбрать интенсивности выполнения работ и согласовать сроки завершения двух очередей разработки и создания аэронавигационной системы, а также минимизировать на 11% и 30% соответственно стоимость разработки и создания этих очередей.

7. Рассмотрены организационные условия выполнения инновационно-инвестиционного проекта разработки и создания системы наземной аэронавигации для обеспечения полетов МИ-172АГ. Найдены значения основных показателей при расчете ТЭО и проведен их параметрический анализ при различных ценах на аэронавигационные услуги, что позволило выявить диапазон допустимого изменения цен.

Заключение

1. Значительная удаленность Штокмановского месторождения (620 км.) от материка и суровые природно-климатические и метео условия акватории Баренцева моря делают невозможным применение большинства традиционных для континента производственных и транспортных технологий. Поэтому для освоения запасов углеводородного сырья в акватории Баренцева моря в соответствии со стратегией ОАО «ГАЗПРОМ» и ОАО «Росшельф» необходимо в короткие сроки и при ограниченных затратах разработать и создать эффективные в условиях Крайнего Севера и высоких широт производственные и транспортные технологии.

2. Сравнительный анализ морских и авиационных технологий доставки персонала и грузов на МП, МБУ и МС выявил преимущество вертолетных технологий. В качестве базового вертолета для технологии доставки людей и грузов в условиях акватории Баренцева моря наиболее подходит МИ-8, однако и он в полной мере не отвечает предъявленных к нему требований по дальности беспосадочного полета и регулярных полетов, надежности и возможности посадки с точностью, соизмеримой с инструментальной погрешностью на МП, МБУ в сложных погодных условиях и др.

3. в режиме относительной аэронавигации представляется возможным с инструментальной погрешностью обеспечить:

- групповые полеты; |

- встречу транспортных средств;

- выход в навигационны'Ь точки

- обеспечивать работу сгасательных бригад и т.д.

4. Оценены основные элементы АСУ УВД в Штокмановском и Приразломном месторождений углеводородного сырья. Установлены допустимые значения точностных характеристик, обеспечивающих решение задач по доставке грузов и персонала на МП и АБУ с учетом реальных метеоусловий в регионе.

5. Обоснован и исследован новый класс задач управления проектами, в которых выделены две последовательные - инновационная и инвестиционная составляющие. Такие проекты становятся все более распространенными при переходе российской экономики от фазы экономического спада к фазе устойчивого экономического роста.

6. Установлено, что выбор способа согласования инновационной и инвестиционной составляющих зависит от определенности конечного результата проекта и измеримости его характеристик. В случае, когда вероятность реализации конечного результата проекта достаточно высока (не менее 0,9) и не зависит от способа и организационных условий выполнения инновационной составляющей, инновационная и инвестиционная составляющая могут учитываться как последовательные части одного проекта. В противоположном случае анализ проектов выполняется раздельно: сначала инновационная составляющая, а после ее завершения -инвестиционная.

7. Для количественного анализа различных вариантов стратегий развития и соответствующей количественной оценки затрат, производительности и вероятности успешного завершения проекта разработана математическая модель выбора интенсивностей выполнения проектов и стратегий развития комплексных технологий.

8. Для построения модели взаимосвязанных между собой технологий предложены правила и алгоритмы формирования технологической структуры, ориентированной на минимизацию потерь от несопряженности.

9. Для повышения обоснованности конечных результатов инвестиционных проектов и надежности их достижения разработана методика экономического анализа инновационных решений.

10. Для текущего управления инвестиционньпЛ1и и инновационными проектами, процесс выполнения которых представляется одновременной сетевой моделью, где вершины соответствуют событиям (результатам), а дуги - работам и этапам проектов, разработан механизм, позволяющий путем изменения сроков завершения и стоимости текущих и предстоящих работ с учетом надежности успешного завершения удерживать ход выполнения проекта в согласованных параметрах.

11. Получены количественные оценки размеров необходимого дополнительного стимулирования для обеспечения максимальной надежности выполнения проекта в согласованный срок. Выведены соответствуюпще функции, устанавливающие требования к достаточному размеру потребляемых средств на оплату труда, включая стимулирование, в зависимости от величины отклонения общей продолжительности от этого срока.

12. Для повышения технических характеристик вертолетов типа МИ-8 использовались новые технические решения. Последующий анализ влияния предложенных технических модернизаций вертолетов типа МИ-8 на повышение технических параметров с последовательным повышением потребительских свойств позволил установить, что вероятность достижения основных заданных значений потребительских свойств достаточно велика и равна 0,9. Одновременно существует вероятность (превышающая 0,2) того, что по ряду свойств требуемые значения не будут достигнуты, что может потребовать проведения дополнительных исследований и доработок после промыпшенных испытаний.

13. Для анализа процесса разработки инновационно-инвестиционного проекта создания аэронавигационной системы построена одновариантная модель, содержащая 88 работ и 102 события. Ее анализ с использованием предложенной платежной модели позволил выбрать интенсивности выполнения работ и согласовать сроки завершения двух очередей разработки и создания аэронавигационной системы.

1. Акимов А.И. Актуальность разработки модернизированного вертолета МИ-172АГ. Наука и техника в газовой промышленности. М.: № 2,2000.

2. Александров НИ., Комков НИ. Моделирование организации и управления решением научно-технических проблем. М. Наука, 1988.

3. Анчишкин А.И. Наука, техника, экономика. М.: Экономика, 1989.

4. Ахьюджа X. Сетевые методы управления в проектировании и производстве. М.: Мир, 1979.

5. Балаян Г.Г., Дмитриевский А.Н., Комков Н.И. Программно-целевое управление научно-техническим развитием нефтегазового комплекса. М.: Наука, 1986.

6. Балаян Г.Г., Жарикова Г.Г., Комков Н.И. Информационно-логические модели научных исследований. М.: Наука, 1978.

7. Бельфор Г.Е., Сучков В.Н. Система всепогодной навигации и посадки вертолета МИ-172АГ. Наука и техника в газовой промышленности. М.: №2,2000.

8. Бендиков М. Стратегическое планирование развития наукоемких технологий и производств. М.: Academia, 2000.

9. Бирман Г., Шмидт. Экономический анализ инвестиционных проектов. Пер. с англ. М.: «Банки и биржи», «Юнита», 1997.

10. БЫЧК0В А.И., Акумов А.И. Разработка модернизированного вертолета МИ-172АГ. Наука и техника > газовой промышленности. М.: № 2, 2000.

11. Вентцель B.C. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1988.

12. И.Вернадский В.И, Начало и вечность жизни. М. Советская России 1989.

13. З.Воропаев В.В. Управление проектами. М.: 1993.

14. Выленский П.Л., Лившиц В.Н., Орлова Е.Р., Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных проектов. М.: Дело, 1998.

15. П.Гальский Ю.М. Организация комплексного отраслевого планирования научных исследований и разработок. В кн. Тезисы докладов IV Всесоюзного симпозиума по проблемам планирования и управления научными исследованиями и разработками. М.: ЦЭМИ АН СССР, 1977.

16. Глазьев СЮ. Технологические сдвиги в экономике России. Экономика и математические методы. Вып. 2. Т.37,1997.

17. Голенко Д.И. Статистические методы в управлении производством. М.: Статистика, 1973.

18. Грохотов A. B. Оценка экономической эффективности перехода вертолетов типа МИ-8ТГ на газовое топливо. Наука и техника в газовой промышленности. М.: № 2,2000.

19. Грохотов A. B., Комков НИ. Согласованное управление инновационно-инвестиционньпли проектами. Тезисы доклада. Материалы IX Международной конференции по проблемам управления безопасностью сложных систем. М.: ИПУ РАН, 2001.

20. Грохотов A.B., Сидиков Н, Тумгоев Х.А. Методика прогнозирования и анализа технико-экономических показателей инновационных проектов. В кн. «Прогнозирование и обоснование инновационных проектов», М,: Диалог-МГУ, 1999.

21. Еремин В.М., Рафельсон В.Ф., Николаенков В.М., Югай В.В. К вопросу обслуживания спутниковой связью вертолетной авиации при обустройстве Штокмановского ГКМ. Наука и техника в газовой промышленности. М. :№ 2, 2000.

22. КОМКОВ Н.И. Модели программно-целевого управления (на примере программ научно-технического развития), М.: Наука, 1981.25 .Комков Н.И. Модели управления научными исследованиями и разработками. М.: Наука, 1978.

23. KOMKOB Н.И. Организационно-экономический механизм управления научно-техническими программами и целевыми проектами. Экономика и математические методы. Том 27, № 3, 1991.

24. KOMKOB Н.И., Левин Б.И., Журдан Б.Е. Организация систем планирования и управления прикладными исследованиями и разработками. М.: Наука, 1986.

25. Кондратьев Н.Д., Опарин Д.И. Большие циклы конъюнктуры. Доклады и их обсуждении в Институте экономики, М.: 1928.

26. Корбут A.A., Финкельштейн Ю.Ю. Приближенные методы дискретного программирования. Изв. АН СССР, Техническая кибернетика, Её 1, 1983.

27. Лившиц В.Н. Проектный анализ: методология принятая во Всемирном банке. Экономика и математические методы. М.: 1994, вып.З.

28. Лившиц В.Н. Современные проблемы оценки эффективности инвестиционных проектов. М.ИНП РАН, 2000.

29. Лопухин М.М. ПАТТЕРН метод планирования и прогнозирования научно-исследовательских работ. М,: Советское радио, 1971.

30. Мазур И.И. Шапиро В.Д. и др. Управление проектами. М.: Высшая школа, 2001.

31. Макаров В.Л. О развитии экономико-математического инструментария на современном этапе. Экономика и математические методы, вып. 3, том 29, 1986.

32. Мартин Дж. Технологическое прогнозирование. М.: Прогресс, 1977.

33. Матланов И. Новые ориентиры для нефтегазового комплекса. Нефтегазовая вертикаль, № 3, 2001.

34. Методические вопросы формирования программ развития науки и техники. М.: ЦЭМИ АН СССР, 1976.

35. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. Официальное издание. М.: Экономика, 2000.

36. Методические рекомендации по оценки эффективности инвестиционных проектов и их выбору для финансирования. Официальное издание. М.: Теринвест, 1994.

37. Методические рекомендации по программно-целевому управлению решением проблем развития науки и техники. М.: ЦЭМИ АН СССР, 1981.

38. Многокритериальные задачи принятия решений. М.: Мапшностроение, 1978.

39. Наука и высокие технологии России на рубеже третьего тысячелетия. М.: Наука, 2001.

40. Организационно-экономический механизм согласованного управления созданием и освоением комплексных технологий. М.: Диалог-МГУ, 1999.

41. Палочкин Ю.В. Новые технологии повышения надежности авиационной радиосвязи. Наука и техника в газовой промышленности. М.: 2000, №2.

42. Поспелов Г.С., Ириков В.А. Программно-целевое планирование и управление. М.: Советское радио, 1976.

43. Поспелов Г.С., Ириков В.А., Курилов А.Е. Процедуры и алгоритмы формирования комплексных программ. М.: Наука, 1985.

44. Ремизов В.В. Проблемы развития ОА<р «ГАЗПРОМ» и задачи аэрокосмического обеспечения газово|й отрасли. Наука и техника в газовой промышленности. М.: 32 2,2{!00.

45. Сахал Д. Технический прогресс: концшции, модели, оценки. М.: Финансы и статистика, 1985. ;

46. Севастьянов H.H. Состояние и перспективы развития системы спутниковой связи и вещания «Ямал». Наука и техника в газовой промышленности. М.: № 2, 2000.

47. Семенович В.В. Проблемы добычи нефти и газа в XXI веке. Доклад на Отделении нефти и газа РАЕН. М.: РГУНГ, 2000.

48. Цвиркун А.Д., Акинфиев В.К., Соловьев М.М. Моделирование развития крупномасштабных систем. М.: Экономика, 1983.

49. Шумпетер Й. Теория экономического развития. М.: 1982.

50. Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. М.: Прогресс, 1970.

51. Abonyi G., Howard N. А booien approach to interactive program planning. Manag. Sei, № 7. Vol 26,1980.

52. Кш1о1и81., Davis E.V. Multi project scheduling: Categorizat ofhemistic rules perforance. Manag. Sei. № 2, vol. 28,1982.

53. Zeleny M. The attribute-dynamic attitude model (ADAM). Manag. Sei. № 1, vol. 23.1976.

54. Zionts S., Walenius J. An interactive programming method and multiple criteria problem. Manag. Sei. № 6, vol. 22,1976.

55. Willwan A. Ward and Barry J. Deren with Emmanuel H. D.Silba. The Economics ofproject analysis. The World Bank, EDI, Washington, 1991.59. мосяпов E.A. и др. Морские р/т связи. Радио и связь. М. 199.