автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Информационно-эвристическо-вычислительные модели и алгоритмы принятия решений по интегрированной логистической поддержке трубопроводных систем нефтехимических предприятий

На правах рукописи

Мошев Евгений Рудольфович

ИНФОРМАЦИОННО-ЭВРИСТИЧЕСКО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ИНТЕГРИРОВАННОЙ ЛОГИСТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКЕ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (в химической технологии)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

5 АБГ 2015

Москва - 2015

005571131

005571131

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева» и ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Научный консультант: Мешалкин Валерий Павлович

доктор технических наук, профессор

Большаков Александр Афанасьевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)», профессор кафедры «Системы автоматизированного проектирования и управления»

Дли Максим Иосифович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Смоленск, заместитель директора по научной работе, заведующий кафедрой «Менеджмент и информационные технологии в экономике»

Лабутин Александр Николаевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет», заведующий кафедрой «Технической кибернетики и автоматики»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа

Защита состоится «09» октября 2015 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.13 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68, Зал заседаний Учёного совета (А-330)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» и на сайте www.kstu.ru. Отзывы на автореферат просьба присылать в 2-х экземплярах по адресу 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68 и на электронную почту (1212.080.13@gmail.com.

Автореферат разослан » 2015 г.

Официальные оппоненты:

Учёный секретарь диссертационного Клинов

Совета Д 212.080.13, доктор —- Александр

технических наук, профессор Вячеславович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Сложность трубопроводных систем (ТС), соединяющих между собой аппараты и агрегаты нефтехимических предприятий (НХП), высокие температуры и давления, транспортируемых по ТС взрыво- и пожароопасных, химически агрессивных и токсичных веществ, обусловливают существенное влияние инженерно-технических характеристик трубопроводных систем на экономическую эффективность, надёжность, промышленную и экологическую безопасность НХП, а также показатели воздействия на окружающую среду.

Одним из факторов обеспечения экономической эффективности, безопасности и надёжности НХП является интегрированная логистическая поддержка (ИЛП) ТС на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ). В настоящей работе под ИЛП понималась совокупность видов инженерной деятельности, реализуемых посредством управленческих, инженерных и информационных технологий, которые обеспечивают высокий уровень готовности ТС при одновременном снижении затрат на эксплуатацию. То обстоятельство, что ИЛП жизненного цикла ТС является достаточно сложным организационно-технологическим процессом с множеством системных взаимосвязей между процедурами принятия интеллектуальных решений, дополнительно осложнённых отраслевыми особенностями функционирования и развития трубопроводов, обусловило широкое применение в диссертационном исследовании методов системного анализа.

В настоящее время ИЛП трубопроводных систем НХП осуществляется преимущественно с использованием разрозненных программных средств, что объективно обусловливает следующие существенные недостатки в организации ИЛП: децентрализация информации, следствием которой являются противоречивость и многократное дублирование операций поиска, ввода и обработки одних и тех же данных; многократное создание однотипных схем и чертежей на каждом этапе ЖЦ; большое количество рутинных неавтоматизированных процедур; низкая скорость компьютерного формирования требуемой документации и выполнения необходимых инженерно-технических и организационно-управленческих расчётов; сложность обмена данными между субъектами ЖЦ трубопроводных систем. Наличие этих недостатков снижает качество ИЛП и, как следствие, уменьшает показатели надёжности эксплуатации, промышленной безопасности и экономической эффективности производств и НХП.

Анализ состояния научных исследований по ИЛП в различных отраслях обрабатывающей промышленности показал, что для устранения выше указанных недостатков необходимо разработать и применять специальные эвристическо-вычислительные модели и алгоритмы, а также проблемно-ориентированные системы (ПОС), основанные на использовании теории искусственного интеллекта, современных методов математического моделирования, методов логистики ресурсосбережения в сфере организации производства и концепций ИЛП жизненного цикла промышленных изделий.

Степень научной разработанности темы исследования. Большинство известных и без сомнения высококачественных прикладных программных систем: «Компас-График», «Старт», «Астра-Нова», «Global-ЕАМ» и «Галактика ЕАМ» (РФ); «AutoCAD», «AutoPipe», «AutoPlant» и «PCMS» (США); «PIant-4D» (Нидерланды); «Isogen», «AVEVA Plant», «AVEVA Enterprise» (Великобритания) и «SAP R/З» (ФРГ) не позволяют автономно осуществлять ИЛП трубопроводов нефтехимических предприятий на всём жизненном цикле. Указанные программные системы решают преимущественно только отдельные задачи проектирования, монтажа, эксплуатации или ремонта оборудования и имеют ряд существенных недостатков. В частности, программные системы про-

ектного назначения не содержат функций автоматизированного определения или проверки на соответствие требованиям нормативно-технической документации (НТД) значений характеристик ТС. Программные системы, предназначенные для формирования монтажно-исполнительной документации, не реализуют следующих важных функций ИЛП: выбор способа подготовки под сварку кромок элементов; определение режимных характеристик процесса сварки; подбор марки и расчёт массы электродов, необходимых для создания сварного стыка. Программные системы, предназначенные для использования на этапе эксплуатации, не имеют графических редакторов и инструментальных средств ввода пользователем больших массивов данных.

Анализ научно-технической литературы выявил большое количество трудов, посвященных решению отдельных задач ИЛП различного технического оборудования, включая трубопроводы. Среди наиболее известных публикаций по этой теме, можно выделить труды отечественных учёных: член-корреспондента РАН, профессора Мешал-кина В.П. и его учеников, а также профессоров Колобова A.A., Бром А.Е., Судова Е.В., Сухарева М.Г. и зарубежных учёных Martin Р., Kolesär J., P.J. Pretorius, M. Elena Nenni. В указанных трудах изложены методы логистики ресурсосбережения в нефтегазохими-ческом и топливно-энергетическом комплексах; ИЛП авиационной и морской техники, а также систем вооружения; непосредственно для ТС предложены эвристические алгоритмы синтеза оптимальной структуры; алгоритмы конструкционно-тепловых расчётов, анализа надёжности и гидравлических режимов ТС; декомпозиционно-эвристические алгоритмы оптимальной ресурсоэнергоэффективной компоновки химических производств с учётом технологических особенностей и требований промышленной безопасности, а также топологическо-эвристические алгоритмы оптимальной трассировки разветвлённых ТС.

Рассмотренные компьютерные модели, алгоритмы и программные системы расчёта различных характеристик ТС имеют высокую научную и практическую значимость, но позволяют решать только отдельные задачи ИЛП трубопроводных систем. Кроме этого, в существующих научных работах по ИЛП трубопроводных систем не решены следующие важные задачи: определение характеристик классификации трубопроводов; выбор и расчёт характеристик конструкционных элементов и соединений трубопроводов; расчёт характеристик технических устройств снижения энергии колебаний давления в ТС поршневых компрессорных агрегатов (ПКА); автоматическое формирование перечня трубопроводов по всему предприятию и многие другие задачи технического обслуживания и ремонта ТС. При этом не все из рассмотренных программных систем в должной мере учитывают современные концепции ИЛП.

На основании выше изложенного, разработка методологических основ информационно-эвристическо-вычислительных моделей, алгоритмов и проблемно-ориентированных систем по ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП является актуальной научной проблемой, имеющей важное научно-техническое и организационно-технологическое значение для повышения надёжности, безопасности и экономической эффективности предприятий.

Основные разделы диссертационной работы соответствуют следующим документам:

- пунктам Указа Президента РФ от 7 июля 2011 г. № 899 в Перечне приоритетных направлений: «8. Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика» и в Перечне критических технологий «13. Технологии информационных, управляющих, навигационных систем», «21. Технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных

ситуаций природного и техногенного характера»;

- пунктам Плана фундаментальных научных исследований РАН на 2008-2012 годы: «28. Системный анализ, искусственный интеллект, системы распознавания образов, принятие решений при многих критериях», «29. Системы автоматизации, ОАЬ5-технологии, математические модели и методы исследования сложных управляющих систем и процессов» и «38. Научные основы экологически безопасных и ресурсосберегающих химико-технологических процессов»;

- пункту Плана фундаментальных исследований РАН на период до 2025 года: «4. Информатика: Разработка фундаментальных проблем искусственного интеллекта, распознавания образов, оптимизации, проблемно-ориентированных систем и экспертных систем, основанных на знаниях».

Цель диссертационного исследования

Разработать с применением методологии системного анализа теоретические основы, информационно-эвристическо-вычислительные модели и алгоритмы, а также проблемно-ориентированную систему принятия решений по интегрированной логистической поддержке жизненного цикла сложных трубопроводов нефтехимических предприятий.

Применить разработанные модели, алгоритмы и проблемно-ориентированную систему для принятия решений по оптимизации технического обслуживания и ремонта сложных трубопроводов НХП; проектирования; автоматизированного формирования основной технической документации; ускорения и повышения качества документооборота между субъектами ЖЦ трубопроводных систем.

Реализация цели исследования обеспечит оперативное принятие научно-обоснованных решений по логистической поддержке трубопроводных систем на всех этапах их жизненного цикла, в том числе составление разнообразной эксплуатационно-технической документации и осуществление большого количества инженерно-технологических расчётов, что позволит уменьшить финансовые и временные затраты на интегрированную логистическую поддержку трубопроводных систем, повысить надёжность, промышленную и экологическую безопасность, а также экономическую эффективность НХП в целом.

Для реализации указанной цели в диссертации поставлены и решены следующие научно-технические задачи:

1 Системный анализ жизненного цикла сложных трубопроводов НХП как объекта компьютерного моделирования.

2 Разработка комплексной логико-информационной модели, формализующей целенаправленное воздействие человека на объект исследования и системные связи в процедурах принятия решений по ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП.

3 Разработка фреймовых моделей представления знаний о трубопроводных системах НХП, отображающих целенаправленное воздействие человека на объект исследования и системные связи между всеми этапами ЖЦ.

4 Разработка продукционных моделей представления знаний о трубопроводных системах на всех этапах ЖЦ, отображающих целенаправленное воздействие человека на объект исследования, и системные связи между нормативно-техническими, конструкционными и технико-технологическими характеристиками трубопроводных систем.

5 Разработка логико-информационных моделей ИЛП проектируемых, монтируемых, эксплуатируемых и ремонтируемых трубопроводных систем, отображающих целенаправленное воздействие человека на объект исследования и системные связи в процедурах принятия решений по ИЛП на этапах жизненного цикла трубопроводов.

6 Разработка эвристическо-вычислительных алгоритмов, формализующих интеллектуальные процедуры принятия решений по ИЛП проектируемых, монтируемых, эксплуатируемых и ремонтируемых ТС.

7 Разработка структурно-лингвистических моделей представления знаний, логико-информационной модели и информационно-вычислительных алгоритмов расчёта характеристик действующих поршневых компрессорных агрегатов как важнейших элементов ТС.

8 Разработка архитектуры, режимов функционирования и специального программно-математического обеспечения проблемно-ориентированной системы принятия решений по ИЛП жизненного цикла сложных трубопроводов НХП «Трубопровод».

9 Разработка баз знаний, обеспечивающих интеллектуальную поддержку принятия решений, а также программно-математического и информационного обеспечения проблемно-ориентированной системы поддержки решений по ИЛП трубопроводов нефтехимических предприятий «Трубопровод».

10 Применение проблемно-ориентированной системы «Трубопровод» для решения разнообразных задач по ИЛП жизненного цикла сложных трубопроводов на ряде НХП.

Объект исследования. Жизненный цикл трубопроводных систем НХП.

Предмет исследования. Инженерно-технологические и организационно-технические процедуры принятия решений по интегрированной логистической поддержке жизненного цикла ТС.

Информационная база исследования. Паспортно-технические и эксплуатационные данные о ТС и поршневых компрессорах НХП; законодательные акты и нормативные документы Российской Федерации; материалы периодических научно-технических изданий, научных конференций и сети Internet.

Методы исследования. Методы системного анализа, вычислительной математики, теории искусственного интеллекта, теории множеств, математической статистики и теории графов; современные методы переработки больших массивов информации; методология модульного и объектно-ориентированного программирования; методология системного подхода к созданию проблемно-ориентированных программных систем.

Положения, выносимые на защиту:

1 Комплексная логико-информационная модель ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем, основанная на методологии системного подхода и концепции интегрированной информационной среды, включая операции переработки больших массивов информации и обмена данными с внешними информационными системами.

2 Фреймовые модели представления знаний о трубопроводных системах НХП на всех этапах ЖЦ, отображающие целенаправленное воздействие человека на объект исследования и системные связи в процедурах принятия инженерно-технологических и организационно-управленческих решений.

3 Логико-информационные модели ИЛП проектируемых, монтируемых, эксплуатируемых и ремонтируемых ТС с учётом требований отдела технического надзора НХП, отображающие целенаправленное воздействие человека на объект исследования и системные связи в процедурах принятия инженерно-технологических и организационно-управленческих решений.

4 Продукционные модели представления нормативных знаний о ТС на этапах проектирования, монтажа и эксплуатации, отображающие целенаправленное воздействие человека на объект исследования и системные связи в процедурах принятия инженерно-технологических и организационно-управленческих решений.

5 Эвристическо-вычислительные алгоритмы расчёта технических и конструкционных характеристик проектируемых, монтируемых и действующих ТС.

6 Структурно-лингвистические модели представления знаний о технико-технологических и конструкционных характеристиках поршневых компрессорных агрегатов как важнейших элементов трубопроводных систем.

7 Логико-информационная модель и алгоритмы расчёта гасителей колебаний давления рабочей среды в ТС поршневых компрессорных агрегатов.

8 Архитектура, программно-информационное обеспечение и вычислительно-сетевая структура проблемно-ориентированной системы принятия решений по ИЛП жизненного цикла сложных трубопроводов НХП «Трубопровод».

Обоснованность научных результатов диссертационной работы базируется на использовании апробированных научных положений и методов научных исследований; корректном применении методов системного анализа, теории обработки информации, теории искусственного интеллекта и теории множеств; согласованности полученных новых результатов с известными теоретическими положениями на основе концепции «редукционизма»; результатами широкого практического использования разработанной проблемно-ориентированной системы принятия решений «Трубопровод» на НХП.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается многочисленными натурными экспериментами, результаты которых позволяют сделать вывод об адекватности разработанных информационно-эвристическо-вычислительных моделей, созданных алгоритмов и проблемно-ориентированной системы «Трубопровод».

Научная новизна

1 Сформулирована общая инженерно-технологическая и формализованная постановка задачи ИЛП, которая связывает все этапы жизненного цикла трубопроводных систем НХП с учётом целенаправленного воздействия человека на объект исследования и интеллектуальных основных процедур принятия решений.

2 Разработана комплексная логико-информационная модель ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП, отличающаяся учётом принципов системного подхода и сложных взаимосвязей между различными этапами ЖЦ, базой данных и внешними информационными системами, что позволяет автоматизировать интеллектуальные процедуры принятия решений по ИЛП трубопроводных систем и обеспечить системные взаимосвязи всех субъектов ИЛП в едином информационном пространстве, гарантируя при этом высокую скорость обмена данными и исключение дублирования процедур ИЛП, что повысит качество и снизит стоимость ТОиР трубопроводных систем.

3 Разработаны модели представления знаний о трубопроводных системах в виде:

- фреймов, отличающиеся учётом технологической и конструкционной структуры ТС, нормативно-технических требований к проектируемым, монтируемым, эксплуатируемым и ремонтируемым трубопроводам НХП, а также отображением системных взаимосвязей между технологическими и конструкционными характеристиками ТС, что позволяет с помощью специальных алгоритмов автоматизировать их обработку, существенно повысить качество ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем и обеспечить промышленную безопасность эксплуатации НХП в целом;

- продукционных правил, отличающиеся отображением системных взаимосвязей между различными характеристиками ТС, а также учётом нормативно-технических требований к проектируемым, монтируемым, эксплуатируемым и ремонтируемым трубопроводам, что позволяет автоматизировать интеллектуальные процедуры принятия решений по выбору и расчёту соответствующих требованиям НТД значений технических и конструкционных характеристик трубопроводных систем НХП на всём ЖЦ.

4 Разработаны эвристическо-вычислительные алгоритмы расчёта технических и конструкционных характеристик:

- проектируемых ТС, отличающиеся применением фреймовых и продукционных моделей представления знаний о характеристиках трубопроводов, а также базы данных (БД) механических свойствах сталей, что позволяет автоматизировать интеллектуальные процедуры принятия решений при определении соответствующих требованиям НТД значений технических характеристик трубопроводов и конструкционных характеристик их элементов;

- монтируемых ТС, отличающиеся использованием фреймовых моделей представления знаний о трубопроводах и продукционных моделей представления знаний об электродуговой сварке, что позволяет автоматизировать интеллектуальные процедуры принятия решений по выбору геометрических характеристик подготовки кромок свариваемых элементов трубопровода, расчёту режимных параметров сварки и количества электродов, формированию технологической карты сварочных работ.

5 Разработаны структурно-лингвистические модели представления знаний о поршневых компрессорных агрегатах, отличающиеся учётом условий работы ПКА одновременно с несколькими рабочими средами, а также требований паспортно-технической и нормативно-технической документации, что позволяет автоматизировать расчёт гасителей колебаний давления в ТС поршневых компрессорных агрегатов.

6 Разработана логическо-вычислительная модель физико-механических процессов поршневых компрессоров, отличающаяся учётом частотных, кинематических и угловых характеристик работы кривошипно-шатунного механизма и цилиндров, что позволяет автоматизировать интеллектуальную процедуру расчёта результирующего спектра частот пульсаций давления сжимаемой среды при различных режимах эксплуатации и любом конструктивном исполнении компрессоров.

7 Разработана логико-информационная модель и алгоритмы расчёта характеристик гасителей колебаний давления рабочей среды в ТС поршневых компрессорных агрегатов, отличающиеся учётом системных связей в процедурах расчёта гасителей колебаний давления в ТС поршневых компрессоров, а также параметров гидродинамических и кинематических режимов эксплуатации поршневых компрессоров, что позволяет автоматизировать расчёт характеристик гасителей колебаний давления в соответствии с нормативно-техническими требованиями.

Соответствие паспорту научной специальности

Работа соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации (в химической технологии)»:

П2 «Формализация и постановка задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации».

П4. «Разработка методов и алгоритмов решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации».

П9. «Разработка проблемно-ориентированных систем управления, принятия решений и оптимизации технических объектов».

П10. «Методы и алгоритмы интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений в технических системах».

П11. Методы и алгоритмы прогнозирования и оценки эффективности, качества и надёжности сложных систем.

Научная значимость

Совокупность разработанных в диссертации оригинальных информационно-эвристическо-вычислительных моделей, эвристическо-вычислительных алгоритмов и

проблемно-ориентированной системы принятия решений по интегрированной логистической поддержке жизненного цикла сложных трубопроводов нефтехимических предприятий вносит существенный вклад в развитие теории системного анализа и моделирования жизненного цикла сложных технических систем, которыми являются трубопроводные системы нефтехимических предприятий.

Практическая значимость

1 Разработанные методологические основы, информационно-эвристическо-вычислительные модели, эвристическо-вычислительные и информационно-вычислительные алгоритмы ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП могут использоваться специалистами научно-технических и проектных организаций, конструкторских отделов, а также специалистами и учёными, занимающимися системным анализом сложных технических объектов, разработкой систем искусственного интеллекта, математических моделей, алгоритмов и проблемно-ориентированных систем по ИЛП жизненного цикла различных видов оборудования нефтегазового, химического и топливно-энергетического комплекса.

2 Разработаны архитектура, программно-информационное обеспечение, вычислительно-сетевая структура и режимы функционирования проблемно-ориентированной системы принятия решений «Трубопровод», реализующей предложенные информаци-онно-эвристическо-вычислительные модели и алгоритмы, применение которых позволяет существенно повысить качество, снизить стоимость и трудоёмкость ИЛП на всех этапах жизненного цикла сложных трубопроводов НХП.

3 С помощью предложенных информационно-эвристическо-вычислительных моделей и алгоритмов ИЛП разработаны взаимно интегрированные - вычислительно-сетевая и локальная (низкобюджетная) версии проблемно-ориентированной системы принятия решений «Трубопровод», что обеспечивает непрерывное взаимодействие всех субъектов ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем в едином информационном пространстве.

4 Разработанная вычислительно-сетевая версия проблемно-ориентированной системы принятия решений «Трубопровод» может широко применяться на средних и крупных производственных предприятиях для решения задач оптимизации ТОиР, включая корректировку паспортных данных, определение остаточного ресурса и формирование ремонтной документации.

5 Созданная локальная версия проблемно-ориентированной системы «Трубопровод» («ЭЛПАС-Т») может найти широкое применение в проектных организациях при построении изометрических схем трубопроводов; в монтажных организациях - при построении монтажных схем и формировании монтажно-исполнительной документации по трубопроводам; в экспертных организациях - при выполнении экспертиз промышленной безопасности ТС.

6 Вычислительно-сетевая и локальная версии проблемно-ориентированной системы принятия решений «Трубопровод» могут быть использованы при обучении студентов политехнических и химико-технологических университетов.

Реализация результатов работы

Вычислительно-сетевая версия разработанной проблемно-ориентированной системы «Трубопровод» практически используется следующими предприятиями нефтехимического, газового и химического комплексов РФ: ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» (с 2005 г.); ЗАО «Сибур-Химпром» (с 2011 г.); ОАО «Минеральные удобрения» (с 2012 г.); ООО «Няганьгазпереработка» (с 2014 г.).

Локальная версия проблемно-ориентированной системы «ЭЛПАС-Т» с 2010 года используется следующими организациями: ООО «Пермь-Глобалстройсервис»; ООО «ГСИ-Пермнефтегазстрой»; ООО «Калинка-С» (г. Тюмень); ОАО «Уралхиммонтаж» (Пермь); ООО «Институт Пермский Бумпромпроект»; ООО «УралПромБезопасность»; ООО НТФ «ОМКС».

Проблемно-ориентированная система «Трубопровод» позволяет специалистам и лицам, принимающим решение, на всех этапах ЖЦ трубопроводных систем работать в едином информационном пространстве и осуществлять непрерывный электронный обмен данными по всем трубопроводам НХП.

Разработанная проблемно-ориентированная система «Трубопровод» использована при создании базы электронных паспортов в количестве более 6000 трубопроводов на предприятии ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» и в количестве более 2500 трубопроводов - на предприятии ЗАО «Сибур-Химпром».

Основные методологические, теоретические и практические результаты диссертационной работы, включая разработанную проблемно-ориентированную систему «Трубопровод», используются в качестве учебно-методических материалов при преподавании учебных дисциплин: «Системный анализ процессов химической технологии» и «Основы автоматизированного проектирования» на кафедре «Машины и аппараты производственных процессов» Пермского национального исследовательского политехнического университета; «Информационные системы в логистике», «Проектирование энергоресурсосберегающих химических предприятий» и «Информационные технологии в управлении» в Международном институте логистики ресурсосбережения и технологической инноватики Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на ряде международных конференций: «Интерактивные системы: Проблемы че-ловеко-компьютерного взаимодействия» (Ульяновск, 1999); «Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе» (Пермь, 2005); V, VI и X научно-технических конференциях «Информационно-вычислительные технологии и их приложения» (Пенза, в 2006, 2007 и 2009 гг.); научно-практической конференции «Логистика и экономика ресурсосбережения в промышленности (МНПК «ЛЭРЭП-7-2013»)» (Ярославль, 2013);

- на ряде всероссийских конференций: научно-практической конференции «Автоматизированные системы управления и информационные технологии» (Пермь, 2006); II научно-практической конференции с международным участием «Перспективы развития информационных технологий» (Новосибирск, 2010); 10-й всероссийской конференции «Информация, инновации, инвестиции - 2012» (Пермь, 2013).

- на XVIII и XIX Менделеевских съездах по общей и прикладной химии (Москва, 2007; Волгоград, 2011).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 66 печатных работы, из них 15 статей в рецензируемых журналах; 6 свидетельств о государственной регистрации программы для ЭВМ и одно свидетельство о государственной регистрации базы данных.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений; глоссария основных терминов и понятий; списка литературы, включающего 341 наименование, списка иллюстративного материала и приложений.

и

Диссертация содержит 468 страниц, 143 рисунка и 35 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность научных исследований по ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП. Сформулированы цель и задачи диссертационной работы, изложены научная новизна, научная и практическая значимость, практическая реализация полученных результатов.

В первой главе «Анализ современных научных исследований по компьютеризации процедур принятия решений по интегрированной логистической поддержке технологических систем» представлены результаты комплексного анализа современных научных исследований по компьютеризации ИЛП различных промышленных систем, включая трубопроводные системы НХП, как объектов компьютерного моделирования. Отмечены недостатки, возникающие при ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП с помощью разрозненных программных средств. Обоснована роль ИЛП жизненного цикла ТС в обеспечении экономической эффективности и промышленной безопасности НХП. Дана краткая характеристика существующих информационно-математических моделей, алгоритмов и программных систем для решения задач ИЛП различных промышленных объектов. Выявлены следующие новые задачи ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП: определение параметров классификации трубопроводов; выбор и определение характеристик конструкционных элементов трубопроводов и характеристик соединений, образованных конструкционными элементами; определение характеристик технических устройств снижения энергии колебаний давления в ТС поршневых компрессорных агрегатов; автоматизированное формирование сводных отчётов по трубопроводам предприятий. Показано, что вследствие физических особенностей работы поршневых компрессоров, а именно - наличия колебаний давления рабочей среды, при ИЛП трубопроводных систем поршневых компрессорных агрегатов требуется дополнительно решить следующие инженерно-технические задачи: расчёт геометрических характеристик гасящих энергию колебаний давления технических устройств, в частности, буферных ёмкостей и дроссельных диафрагм; разработка математических моделей и алгоритмов, формализующих расчёт указанных выше технических устройств.

Сформулирована инженерно-техническая и формализованная постановка задачи ИЛП жизненного цикла ТС, конечной целью решения которой является повышение экономической эффективности, надёжности и промышленной безопасности НХП.

Во второй главе «Логико-информационные и фреймовые модели представления знаний об интегрированной логистической поддержке жизненного цикла трубопроводных систем нефтехимических предприятий» приведены результаты разработки логико-информационных и фреймовых моделей представления знаний, необходимых для формализации режимов функционирования ТС и выполнения эвристико-вычислительных процедур принятия решений по ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем.

Дано описание комплексной логико-информационной модели жизненного цикла трубопроводных систем НХП (рисунок 1), разработанной с использованием методологии системного подхода и концепции «редукционизма», предложенной академиком А.Л. Бучаченко для исследования сложных физико-химических процессов.

В разработанной модели (см. рисунок 1), по аналогии с химико-технологической системой, жизненный цикл рассмотрен как целенаправленная совокупность информационно-вычислительных процессов, моделей и внешних информационных систем, обеспечивающих переработку входной информации - в промежуточную и конечную информацию, а также в различные виды технической документации по трубопроводам.

ТЗ, TP, нтд птд, нтд птд, эк, нтд

Рисунок 1 - Блок-схема комплексной логико-информационной модели жизненного цикла трубопроводных систем НХП: ТЗ — техническое задание; TP - технологический регламент; ПТД - проектно-техническая документация; ЭД - эксплуатационная документация; ВИС - внешние информационные системы; БД - база данных

Под входной информацией в модели понимаются данные из технического задания на проектирование; технологического регламента; нормативно-технической, проектной, эксплуатационной и ремонтной документации, а также данные, переданные из внешних информационных систем. В качестве аналога крупных технологических блоков принимались блоки моделей ИЛИ, адаптированные к соответствующим этапам ЖЦ и внешние информационные системы. При этом модели технического обслуживания и ремонта были отнесены к блоку эксплуатации. В качестве информационно-вычислительных процессов принимались процедуры ИЛП, формализованные в виде математических и эври-стическо-вычислительных алгоритмов проектирования, монтажа и эксплуатации.

Приведены описания семантико-фактографических моделей представления знаний (МПЗ) о конструкционных и технико-технологических характеристиках ТС в виде фреймов (ФР), разработанных с применением концептуального и таксономического анализа различной документации о ТС, а также с учётом знаний экспертов прикладной области. Указанные фреймовые модели необходимы для разработки эвристическо-вычислительных алгоритмов решения основных поставленных в диссертации задач.

Фрейм-прототип «Конструкционные характеристики трубопровода» представляет собой сеть фреймов (рисунок 2, где введены следующие обозначения: Q = q,,..., д„) - атрибуты, а А = {ail,...,ajj,..., ai m) - их характеристики, где

i = l, и - порядковый номер атрибута, п — количество атрибутов фрейма, j -\,т - порядковый номер характеристики г'-го атрибута, т — количество характеристик /-го атрибута; пэ — количество элементов трубопровода; и/- количество фланцевых соединений трубопровода; пс - количество сварных соединений трубопровода; Ду - условный диаметр; Ру — условное давление; nF- количество болтовых отверстий во фланце).

Фрейм-прототип «Конструкционные характеристики трубопровода»

41 Основной Ду 0..1 41 Труба 41 Характеристики шпилек

ап Слот а и ФР «Труба»

а 1.1 № позиции

42 Основной материал 0..1 Тройник

1 ..пэ а?1 Слот 0..1 а ■,, ФР «Тройник» 41.2 Марка стали

"13 Стандарт стали

4з Элемент 4з Отвод а/4 Марка резьбы

а з.1 № поз. а3 1 ФР «Отвод» а1.5 Стандарт

а32 ФР «Элемент» а1.б Длина

0..1 —> 44 Переход

а, 1 Слот а, т Шаг резьбы

44.1 ФР «Переход» Я1.Я Марка

44 Фланцевое соединение

0..1 —=» 4б Фланец а 1,9 не-

ъ 0 ..пс а4Л № позиции 1 1 Об 1 ФР «Фланец» а ¡.¡о \ Слот

а4, № поз. фланца 1 1 41 характеристики гаек

о 4.3 № поз. фланца 2 41 Характеристики прокладки

а4.4 ФР «Шпильки» а и № позиции

"45 ФР «Гайки» аи № позиции Я1.2 Марка стали

а 4.6 ФР «Прокладка» -=» а,.2 Ду аи Стандарт стали

а 4.7 Слот аи Ру аг4 Марка резьбы

41 Сварное соединение 01.4 Стандарт аи Стандарт

а5 1 № позиции аи Марка а 1.6 Высота

а5.2 ФР «Сварное соединение» а/.б Материал а, л Шаг резьбы

а и Толщина аг8 Марка гайки

Пч ? Слот <21.8 Ширина а 1.9 2*пг

а 1.9 Слот а ио \ Слот

Рисунок 2 - Блок-схема фрейм-прототипа «Конструкционные характеристики трубопровода», включающего подфреймы: «Шпильки», «Гайки», «Прокладка»

Фрейм-прототип «Технико-технологические характеристики трубопровода» представляет собой сеть фреймов (рисунок 3, где Рпр - давление испытаний на прочность; Рпл - давление испытаний на плотность; Рг - давление испытаний на герметичность; и Р™111 — максимальное и минимальное давление рабочей среды; /тах и /""" -максимальная и минимальная температура рабочей среды).

Приведены описания логико-информационных моделей ИЛП жизненного цикла ТС (рисунок 4). С целью снижения высокой размерности общей задачи ИЛП использован метод декомпозиции, в результате применения которого комплексная логико-информационная модель ИЛП жизненного цикла ТС сведена к трём логико-информационным моделям: проектируемых; монтируемых; эксплуатируемых и ремонтируемых трубопроводов. Разработка указанных моделей ИЛП осуществлялась на основе концепции интегрированной информационной среды (ИИС), а также методологии системного подхода, позволяющей учесть существующие взаимосвязи между процедурами ИЛП как внутри этапов, так и между этапами ЖЦ. Оформлены модели в соответствии с требованиями технологии ГОЕР, являющейся неотъемлемой частью САЬ5-технологий. Использование разработанных логико-информационных моделей обеспечивает оптимизацию процесса ИЛП посредством организации взаимодействия субъектов ЖЦ трубопроводных систем в едином информационном пространстве, увеличения ско-

рости выполнения и исключения дублирования процедур принятия решений по ИЛП. В результате повышается качество и снижается стоимость технического обслуживания и ремонта ТС. Все разработанные модели могут использоваться как автономно, так и в виде единой информационно-структурированной системы, представляющей собой комплексную логико-информационную модель.

Фрейм-прототип «Технико-технологические характеристики трубопровода»

91 Характеристики трубопровода

«1.1 Наименование

0|,2 Производство

Ли Установка

11.4 Фрейм «Проект»

О1.5 Фрейм «Монтаж»

О1.6 Фрейм «Испытания»

а\п Межремонтный пробег

Расчётное число пусков

«1.9 Период ревизии

01.10 Остаточный ресурс

Ol.ll Слот

92

Ответственное лицо

Фрейм «Ответственное лицо»

?1 Характеристики

Ом Дата

0|.2 Лицо

0|.з Вид (гидро; пневмо)

0|.4 Среда

0|.5 Лтр

О. .6 Рпл

ам Рг

0|.8 Выдержка при Рг

01.9 Слот

91 Характеристики

Ом ФИО

01.2 Дата приказа

01.3 Слот

Технологический режим

Фрейм «Режим»

<71 Характеристики

Оы Название

О],2 Рабочая среда

01.3 ртах

01.4 рпчп

Й1.5 Г"

0|.6 ("""

01.7 Расход

01.8 Агрегатное состояние среды

01.9 Компонент2

01.10 Класс опасности

Ol.ll пар/жидкость

01.12 Слот

Журнал

Фрейм «Журнал»

<?5 Формуляр замеров толщины стенки

05.1 Дата

05.2 Дефектоскопист

о5.3 Марка прибора

05.4 № Акта

05.5 Фрейм «Толщина»

о5.6 Слот

91 Запись ремонта

Ом Дата

01.2 Основание

Ои Существо работ

О] .4 Исполнитель

01.5 Слот

п ?1 Характеристики

01.1 № поз. элемента

01.2 № сечения

01.3 № точки в сечении

0|.4 Значение замера

01.5 Слот

92 Запись ревизии

02.1 Дата

ац Ф.И.О.

о2.з Результат

02.4 Слот

9з Запись испытания

Оз.1 Дата

Оз.2 ФИО

оз.з Результат

Оз.4 Слот

9 б

Формуляр замеров твёрдости1

94 Запись диагностики

«4 1 Дата

«4.2 ФИО

о4.з Результат

«4.4 Слот

'аналогично формуляру замеров толщины стенки; 2компонент, определяющий тип среды Рисунок 3 - Блок-схема фрейм-прототипа «Технико-технологические характеристики

трубопровода»

В третьей главе «Продукционные модели представления знаний об интегрированной логистической поддержке жизненного цикла трубопроводных систем нефтехимических предприятий» приведены результаты разработки продукционных моделей представления знаний об ИЛП жизненного цикла сложных трубопроводов.

Продукционные МПЗ совместно с логико-информационными моделями режимов функционирования и фреймовыми МПЗ необходимы для разработки формализованных эвристико-вычислительных процедур принятия решений по ИЛП и содержат набор про-

дукционных правил вида: РЯ::= ЕСЛИ (условие применимости), ТО (действие).

ТЗ, ТР, нтд

УЗЕЛ: АО I Выполнить ИЛП проектируемых ТС | НОМЕР: ~

Рисунок 4 — Блок-схема логико-информационной модели ИЛП проектируемых ТС: МПЗ - модель представления знаний; НСД - нормативно-справочные данные;

ЭП - электронный паспорт; РД - руководящий документ; СА - стандарт ассоциации;

ПД — проектная документация

Составлено несколько десятков наборов продукционных правил. Например, продукционное правило выбора общих технических характеристик проектируемых трубопроводов: типа Тт; группы Гр и категории Кт, имеет вид

РЯ,: := ЕСЛИ ((:Гер,,(Р,, Я2), (*,, Д2), До,, Тт,, Гр, ,Кт,)П (Тер, ,Р,1,До)ф0), ТО (Тт = Тт/ л Гр = Гр/ л Кт =Кт/ ),

где Тер — тип среды по классу опасности; Р^ - избыточное давление и температура рабочей среды конкретного трубопровода; До — диаметр, определяющий тип трубопровода; (Р, (/, Д2) - допустимые НТД диапазоны значений давления и температуры, соответствующие указанным в условии характеристикам; Еп — отношение бинарно-сти; I - идентификатор строки в МПЗ; П - операция пересечения множеств.

Цель разработки продукционных МПЗ - автоматизация выбора и расчёта, рекомендованных требованиями НТД значений характеристик ТС. Формирование МПЗ осуществлялось с помощью анализа различной документации, а также с учётом знаний экспертов прикладной области. Разработанные продукционные МПЗ, программно реализованы в виде базы продукционных знаний (см. рисунок 5).

Рисунок 5 - Блок-схема продукционной базы знаний об ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП

Подробно описаны продукционные МПЗ об общих технических характеристиках проектируемых или реконструируемых трубопроводов (характеристики классификации): 77л; Гр; Кт. Примеры МПЗ для выбора указанных характеристик приведены в

таблицах 1 и 2, где р^пт ) р^тах _ заданные НТД граничные значения давлений рабочей среды, МПа; //"'", ¡¡тах - заданные НТД граничные значения температур рабочей среды, °С.

Таблица 1 - Пример продукционных МПЗ о трубопроводах пара и горячей воды

I Условия применимости Искомые характеристики

Тер 1 р^тт р^тах Чтах До/ Тт Гр Кт

1 пар водяной 0,170 1000 560,1 1000 51 ТПГВ* 1 I

2 пар водяной 0,170 8,100 350,1 450 76 ТПГВ 1 II

3 вода 0,000 1000 560,1 1000 51 ТПГВ 1 I

4 вода 0,000 8,100 350,1 450 76 ТПГВ 1 II

Трубопровод Пара и Горячей Воды

При монтаже трубопроводов основными технологическими процедурами, требующими интеллектуальной поддержки принимаемых решений, являются электродуговая сварка (ЭДС) и сборка фланцевых соединений. При этом ЭДС должна осуществляться в соответствии с предварительно сформированной технологической картой сварки (ТКС).

При формировании ТКС требуется решить ряд инженерно-технических задач: выбрать форму и определить геометрические размеры кромок свариваемых элементов; выбрать марку сварочных электродов и рассчитать их количество; определить режимные параметры сварки и термообработки. Анализ предметной области показал, что результат решения указанных задач зависит от следующих факторов: тип рабочей среды по классу

опасности Тер; тип Тэ, материал Ст, диаметр Д и толщина стенки 51 свариваемых элементов.

Таблица 2 - Пример продукционных МПЗ о технологических трубопроводах

I Условия применимости Искомые характе вистики

Тер I ртЫ р^тах ,тах Тт Гр Кт

1 1 класс опасности 10,100 320,100 -196 700 'Р'Р* А твд

2 ГГ 0,080 2,600 -196 -40 ТТ Б I

3 СУГ 2,600 10,100 -196 700 ТТ Б I

4 ЛВЖ 0,100 1,700 -40 120 тт Б III

5 ГЖ 0,100 1,700 -40 120 тт Б IV

6 пар водяной 0,080 1,700 120 250 ТТ В IV

7 вода 0,080 1,700 120 250 тт В IV

^Технологический Трубопровод

В процессе дальнейшего исследования процедур сварки разработана продукционная МПЗ, позволяющая по типу среды; а также типу, материалу, диаметру и толщине стенки свариваемых элементов автоматизировать процесс формирования соответствующей требованиям НТД технологической карты сварки трубопровода.

Для сборки фланцевых соединений предварительно необходимо рассчитать количество, геометрические характеристики и материал шпилек и гаек, выбрать материал, тип и геометрические характеристики прокладки. Результат решения указанных задач зависит от большого количества переменных: давление р и температура / рабочей среды; тип Тр р , общие, конструктивные и присоединительные характеристики фланцев;

тип рабочей среды по веществу С помощью анализа нормативно-технической документации был разработан комплекс продукционных МПЗ о характеристиках фланцевых соединений, позволяющий автоматизировать решение задач выбора и расчёта характеристик шпилек, гаек и прокладок, соответствующих требованиям НТД.

В четвёртой главе «Эвристическо-вычислительные алгоритмы принятия решений по интегрированной логистической поддержке жизненного цикла трубопроводных систем нефтехимических предприятий» приведено описание разработанных эвристиче-ско-вычислительных алгоритмов ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем. Алгоритмы, автоматизированного определения общетехнических и конструкционных характеристик ТС на различных этапах ЖЦ используются совместно с разработанными ранее логико-информационными моделями, а также фреймовыми и продукционными МПЗ (см. описание глав 2 и 3). При разработке алгоритмов использованы процедуры дискретного и линейного программирования, а также результаты системного анализа разнообразной документации и знаний экспертов. Созданные эвристическо-вычислительные алгоритмы отличаются применением продукционных МПЗ о технических и конструкционных характеристиках трубопроводов (см. описание главы 2), баз данных о механических свойствах сталей и баз нормативно-продукционных знаний, что позволяет автоматизировать расчёт, проверку и поиск соответствующих требованиям НТД значений общетехнических и конструкционных характеристик элементов ТС.

Изложена сущность алгоритмов определения общих технических характеристик трубопровода. На основе этих характеристик осуществляется формирование требований к конструкции, монтажу и объёму контроля трубопроводов на этапе эксплуатации. Предложенный эвристическо-вычислительный алгоритм определения технических ха-

рактеристик трубопровода позволяет автоматизировать выбор типа, группы и категории трубопровода. При этом выбор значений искомых характеристик трубопровода осуществляется с помощью поиска в продукционной МПЗ строки, отвечающей условию:

{Тер, (Р, Л2), (/, Я2 ), До, Тт, Гр, Кт) П (Тер, Р, Г, До) * 0.

В диссертации также разработаны и представлены эвристическо-вычислительные алгоритмы выбора и расчёта значений характеристик пяти типов конструкционных элементов трубопровода: трубы, отвода, фланца, перехода и тройника.

Общее условие поиска рекомендуемых НТД значений характеристик элементов в общем случае можно представить выражением

..........*е/,П/)п(Я27}*0, (1)

где кеп — /-я характеристика /-го типа элемента трубопровода, г = 1 ,п{ , п{ - количество характеристик конструкционного элемента / -го типа; / = 1,Ы/ , - количество типов элементов трубопровода; (ПТ- подмножество характеристик трубопровода, необходимых для определения характеристик элемента / -го типа. В частности для элемента «Труба» условие 1 запишется в следующем виде

{Тер, {Ду, Я2), (/, П2 ), Ру, Дн, 8н, (5, П2 ), (а, К2 ), Ст, ССт, СТТ,

ГСт, Ттр, ВИ, Срт) П {Тер, ?,Р,Дн)*0 ()

где Ду — условный диаметр; Ру — условное давление; Дн — наружный диаметр; Бн — номинальная толщина стенки; 5 - толщина стенки; ГСт - группа стали; Ттр - тип труб; ВИ - вид испытаний; Срт - сортамент на трубы; о - расчётное напряжение в элементе от воздействия внутреннего давления.

В соответствии с выражениями (1 и 2) разработаны эвристическо-вычислительные алгоритмы определения конструкционных характеристик всех указанных выше элементов трубопровода.

Подробно описаны разработанные эвристическо-вычислительные алгоритмы расчёта технических и конструкционных характеристик монтируемого трубопровода, а именно - режимов сварки, характеристик сварных соединений и характеристик крепежа фланцевых соединений. Правильность выбора и расчёта указанных характеристик существенно определяет надёжность и безопасность функционирования ТС. В настоящее время процедуры выбора и расчёта указанных характеристик осуществляются вручную, что при большом количестве трубопроводов не только достаточно трудоёмко и требует значительных затрат времени, но и повышает вероятность возникновения ошибок.

Разработанные эвристическо-вычислительные алгоритмы расчёта технических и конструкционных характеристик монтируемого трубопровода позволяют автоматизировать указанные процедуры и уменьшить стоимость их выполнения. Исходными переменными при определении режима сварки и характеристик сварных соединений являются: тип рабочей среды; тип, материал, диаметр и толщина стенки свариваемых элементов. А при определении параметров крепежа — характеристики образующих соединение фланцев; тип среды по классу опасности; тип среды по веществу (химическому составу); давление и температура рабочей среды.

Описаны эвристическо-вычислительные алгоритмы, позволяющие выявить несоответствие значений характеристик действующих ТС требованиям нормативно-технической документации. Решение указанных выше задач необходимо специалистам,

обеспечивающим безопасную эксплуатацию трубопроводных систем. С целью автоматизации процедуры выявления несоответствующих требованиям НТД значений характеристик трубопровода или поиска их неизвестных величин разработаны эвристическо-вычислительные алгоритмы, позволяющие проверить на соответствие НТД или найти недостающие значения следующих характеристик: пробное давление; группа и категория трубопровода; марка стали и стандарт на сталь; тип и исполнение фланцев; номинальная толщина стенки элемента; стандарт на технические требования или сортамент; геометрические размеры элемента; отбраковочная толщина стенки.

В пятой главе «Разработка моделей и алгоритмов расчёта гасителей колебаний давления рабочей среды в трубопроводных системах поршневых компрессорных агрегатов» приведены описания моделей представления знаний и алгоритмов принятия решений по ИЛП трубопроводных систем ПКА.

Характерной особенностью эксплуатации трубопроводных систем ПКА является их повышенная вибрация, обусловленная колебаниями (пульсаций) давления перемещаемой рабочей среды. Наибольшее влияние на возникновение пульсаций оказывают процессы впуска и выпуска газов из цилиндров поршневой машины. Для снижения разрушающего воздействия пульсаций давления наиболее часто используют буферные ёмкости (далее буферы) и сглаживающие дроссельные диафрагмы (далее диафрагмы). Буфер снижает амплитуду колебаний давления рабочей среды в трубопроводных системах ПКА.

Количественной оценкой эффективности работы буфера является степень неравномерности давления 5 рабочей среды при работе компрессора. Эффективность работы диафрагм определяется диаметром их отверстия, который зависит от физических свойств перемещаемой газовой смеси.

В настоящее время расчёт буферных ёмкостей и диафрагм осуществляется преимущественно вручную по специальным методикам и требует поиска большого количества справочных данных. Расчёт буферов дополнительно осложнён тем, что в научно-технической литературе значения некоторых промежуточных переменных, в частности, X (количество, одновременно совершаемых подач рабочей среды в ступень ПК) и 1 (число подач рабочей среды за один оборот коленчатого вала ПК) приведены не для всех вариантов конструкций ПК.

Для компьютеризированного определения конструкционных характеристик буферов и диафрагм в диссертации разработаны структурно-лингвистические модели представления знаний о поршневых компрессорных агрегатах: «Технико-технологические характеристики ПКА» и «Конструкционные характеристики ПК». Модели отличаются учётом условий работы ПКА одновременно с несколькими рабочими средами (многопоточная схема), а также требований паспортно-технической и нормативно-технической документации, что позволяет автоматизировать расчёт гасителей колебаний давления в ТС поршневых компрессорных агрегатов.

Каждая из структурно-лингвистических моделей представляет сеть ФР, отображающую данные необходимые для автоматизации расчёта частотно-технологических параметров ПКА и конструкционных характеристик гасителей пульсаций давления: буферов и дроссельных диафрагм. Модели имеют взаимные ассоциативные связи. Кроме этого модель «Технико-технологические характеристики ПКА» имеет ассоциативную связь с ФР «Технико-технологические характеристики трубопровода», а модель «Конструкционные характеристики ПК» - с ФР «Конструкционные характеристики трубопровода» (см. описание главы 2).

Разработанные структурно-лингвистические модели также использовались при

создании структур БД проблемно-ориентированной системы «Трубопровод» (смчрписа-ние главы 6).

Приведено описание логико-информационной модели расчёта гасителей колебаний давления рабочей среды в трубопроводных системах ПКА (рисунок 6), где введены следующие обозначения: ВИП - входящие информационные переменные; промежуточные информационные переменные: {1выхь } - множество моментов выхлопов цилиндров, к - коэффициент адиабаты рабочей среды, г, - отношение времени всасывания (нагнетания) поршня ко времени одного оборота коленчатого вала; выходящие информационные переменные: Уь — расчётный объём буфера, с/ — расчётный диаметр отверстия диафрагмы).

Рисунок 6 - Блок-схема логико-информационной комплексной модели расчёта гасителей колебаний давления рабочей среды в трубопроводных системах ПКА

Для автоматизации расчёта параметров г( и Уь были разработаны аппроксимирующие модели сложных экспериментальных номограмм, отображающие зависимость А} и Уь от конструкционных и технологических характеристик компрессора, а также от физических характеристик перемещаемой газовой среды. В общем виде указанные зависимости могут быть представлены следующими выражениями:

>} = /3[/-2[/1(г,и2)>ат 1х] и Г„ =Р2[Р\{5,\-г,),к]-Х-У3,

где fl, ß., fl, Fl и Fl - нелинейные алгебраические зависимости, аппроксимирующие экспериментальные кривые номограмм.

Автоматизация расчётов гасителей колебаний давления рабочей среды в трубопроводных системах ПКА - буферов и дроссельных диафрагм позволяет сократить затраты времени при проектировании и увеличить оперативность получения экспертной оценки соответствия их характеристик требованиям НТД при эксплуатации, что повышает качество ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем ПКА а, следовательно, экономическую эффективность, экологическую и промышленную безопасность НХП в целом.

В шестой главе «Разработка проблемно-ориентированной системы принятия решений по интегрированной логистической поддержке сложных трубопроводов нефтехимических предприятий «Трубопровод» описаны результаты компьютерной реализации предложенных моделей и алгоритмов ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП в виде ПОС «Трубопровод». Разработаны научно-обоснованные рекомендации по применению модулей ПОС «Трубопровод» совместно с прикладными программными системами SAP «R/3», «PCMS» и «Старт».

Проблемно-ориентированная система «Трубопровод» реализована на языке С++ с использованием средств визуального программирования Visual Studio в среде Windows и предназначена для специалистов по проектированию, монтажу, обслуживанию и ремонту трубопроводных систем НХП. Архитектура ПОС «Трубопровод» включает БД, программное обеспечение и является открытой для обмена данными с внешними информационными системами (рисунок 7).

В БД расположено интеллектуальное и информационное обеспечения ПОС «Трубопровод». Интеллектуальное обеспечение содержит продукционные базы знаний (ПБЗ), программно реализующие продукционные модели представления знаний (см. описание главы 3). ПБЗ необходимы для автоматизированного определения нормативно-технологических характеристик трубопровода и нормативно-технических характеристик его конструкционных элементов.

Информационное обеспечение включает: ПБД - переменную базу данных, где ПКА - поршневые компрессорные агрегаты; НБД — нормативную базу данных; БШД -базу шаблонов документов; БИТ - базу условных изображений элементов и обозначений трубопровода; БИС - базу условных изображений сварки и марок сварочных электродов; БМСС - база механических свойств сталей; БЗТС - база замеров толщины стенки и БТИМ — база теплоизоляционных материалов.

Программное обеспечение ПОС «Трубопровод» содержит клиентский и программный интерфейс, а также одиннадцать функциональных модулей, девять из которых расположены на компьютере клиента (см. рисунок 7):

1 «М1. Модуль информационной безопасности и криптографии» предназначен для защиты ПОС «Трубопровод» от несанкционированного доступа и выполнения процедуры подписания внесённых данных электронной цифровой подписью.

2 «М2. Модуль связи с базами данных» осуществляет взаимодействие программного обеспечения с базами данных по запросам функциональных модулей компьютера клиента переданными через программный интерфейс.

3 «МЗ. Модуль работы с паспортно-технической документацией», используя разделы базы данных НБД, БМСС, ПБЗ, ПБД и эвристическо-вычислительные алгоритмы осуществляет процедуры расчёта и обработки паспортно-технических данных трубопровода. С помощью раздела базы данных БШД модуль формирует следующую пас-портно-техннческую документацию по трубопроводу: паспорт; спецификация; отчёт по

комплектации; отчёт об отбраковочных толщинах и скорости коррозии; отчёт о результатах проверки материала изготовления элементов трубопровода на соответствие требованиям нормативно-технической документации.

СЕРВЕР БАЗ ДАННЫХ И ЗНАНИИ

НБД БМСС ПБЗ БИТ

___ --- ---

ПБД

ТРУБОПРОВОДЫ

ПКА

__з с с с___^

БШД БЗТС ы им БИС

А 4 ^ М1. МОДУЛЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ^ 7 И КРИПТОГРАФИИ ^ 7

М2. МОДУЛЬ СВЯЗИ С БАЗАМИ ДАННЫХ

\ / 7 \ \ 7

ПРОГРАММНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

£ К 1

БЛОК ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ КОМПЬЮТЕРА КЛИЕНТА

МЗ. Модуль

работы с паспортно-техническими данными

М4. Графический редактор

М5. Модуль формирования

монтажной документации

Мб. Модуль формирования документации по ТОиР

М7. Модуль формирования сводных отчётов по трубопроводам

М8. Модуль

расчёта остаточного ресурса

М9. Модуль формирования

и обработки файлов данных

М10. Модуль расчёта буферов и диафрагм

МП. Модуль

расчёта теплоизоляции

I

Ультразвуковой толщиномер

ИНТЕРФЕЙС ВНЕШНЕГО КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ

/1—N

М—к

КЛИЕНТСКИИ ИНТЕРФЕЙС

Дефектоскопист

Лицо, принимающее Лицо, принимающее

решение решение

Рисунок 7 - Блок-схема архитектуры ПОС «Трубопровод» 4 «М4. Графический редактор» с помощью БИТ осуществляет процедуры построения и редактирования изометрической схемы трубопровода, а также визуализацию трёхмерного изображения трубопровода.

5 «М5. Модуль формирования монтажной документации», используя разделы базы данных БИС и БШД, обеспечивает ввод данных о монтаже, автоматическое формирование технологической карты сварки и полного пакета исполнительной документации но смонтированному трубопроводу.

6 «Мб. Модуль формирования документации по ТОиР», используя разделы базы данных БШД, БЗТС, БТИМ, БИТ, БИС, ПБЗ и ПБД, формирует следующую ремонтно-техническую документацию: акты технического обследования, отбраковки и испытаний; технологические карты ремонта; коррозионные карты трубопровода; заключения о проведении неразрушающего контроля; заключение об экспертизе сварных соединений; удостоверение о качестве ремонта и другие, необходимые для ИЛИ трубопроводных систем документы.

7 «М7. Модуль формирования сводных отчётов по трубопроводам», используя разделы базы данных ПБД и БШД, формирует около 40 сводных отчётов по трубопроводам установки, производства, предприятия и произвольно выбранной группе трубопроводов, в том числе: перечень трубопроводов; комплектация трубопроводов; план-график диагностирования трубопроводов.

8 «М8. Модуль расчёта остаточного ресурса», используя разделы базы данных ПБД и БЗТС, осуществляет расчёт гамма-процентного остаточного ресурса трубопровода. По результатам расчёта автоматически формирует отчёт.

9 «М9. Модуль формирования и обработки файлов данных» осуществляет запись информации по трубопроводам в файлы данных для передачи в следующие программные системы: «SAP R/3» (система управления ресурсами предприятия); «PCMS» (система управления рисками и надёжностью оборудования); «Старт» (система расчёта трубопроводов на прочность и жёсткость); обрабатывает файлы данных с результатами измерения толщины стенки, сформированные ультразвуковым толщиномером.

10 «М10. Модуль расчёта буферов и диафрагм», используя данные подразделов ПБД, осуществляет расчёт оптимального объёма буферной ёмкости и оптимального диаметра отверстия дроссельных диафрагм - устройств, применяемых в трубопроводных системах для гашения энергии пульсаций давления рабочей среды.

11 «MI 1. Модуль расчёта теплоизоляции», используя разделы базы данных ПБД, БД ТИМ и БШД, осуществляет расчёт толщины и поверхности покрытия теплоизоляции трубопровода и формирует отчёт по результатам расчёта.

Клиентский интерфейс обеспечивает диалог пользователя с функциональными модулями ПОС «Трубопровод». Программный интерфейс осуществляет идентификацию элементов объектной (функциональные модули) и реляционной (БД) моделей данных.

Приведена информационная организация вычислительно-сетевой структуры, которая осуществлена через централизованный сервер БД предприятия (рисунок 8). Использование централизованного сервера повышает доступность и своевременность предоставляемой информации; исключает противоречивость, искажение и дублирование данных при одновременном обеспечении доступа к ПОС «Трубопровод» всех пользователей компьютерной сети предприятия. Возможность подключения к серверу предприятия терминального сервера обеспечивает доступ к информации по трубопроводам удалённых пользователей.

Дана блок-схема режимов совместного использования ПОС «Трубопровод» и внешних программных систем: «Старт»; PCMS; SAP «R/3»; «Компас-График» и другие графические редакторы (рисунок 9). Приведено описание режимов функционирования и методики применения ПОС «Трубопровод».

В седьмой главе «Результаты практического использования проблемно-

ориентированной системы приятия решений «Трубопровод» при реализации интегрированной логистической поддержки сложных трубопроводов нефтехимических предприятий» приведены методы и результаты решения наиболее актуальных для предприятия задач технического обслуживания и ремонта трубопроводов.

Начальник

Проектировщик установки Монтажник

1 - Сервер предприятия

2 - Терминальный сервер

Инженер технадзора

Рисунок 8 - Вычислительная сетевая

Механик установки

структура ПОС

Эксперт «Трубопровод»

Удалённый пользователь

Инженер ТОиР

Разработанная сетевая версия ПОС «Трубопровод» практически используется специалистами, решающими задачи проектирования и ТОиР трубопроводных систем на следующих предприятиях: ООО «ЛУКОИЛ-Пермнефтеоргсинтез», ЗАО «Сибур-Химпром», ОАО «Минеральные удобрения», ООО «Няганьгазпереработка». Локальная версия ПОС «Трубопровод» (ЭЛПАС-Т) используется специалистами организаций: ООО «Пермь - Глобалстройсервис»; ООО «ГСИ-Пермнефтегазстрой»; ОАО «Уралхим-монтаж» (Пермь); ООО «Институт Пермский Бумпромпроект»; ООО «УралПромБезо-пасность», ООО НТФ «ОМКС» и некоторых других.

Дана краткая характеристика трубопроводных систем ООО «ЛУКОИЛ-Пермнефтеоргсинтез», как объектов системного анализа, сформулированы задачи ИЛП трубопроводов на этапе эксплуатации, включая задачи ТОиР; создания сводных отчётов по трубопроводу, технологической установке и всему предприятию; обмена данными с внешними программными системами.

Описаны примеры применения ПОС «Трубопровод» при решении задач ввода нормативно-технологических характеристик проектируемых ТС и нормативно-технических характеристик конструкционных элементов трубопроводов с помощью эв-

ристическо-вычислительных алгоритмов и модуля работы с файлами открытого формата (см. рисунок 7).

«AutoCAD», «Компас-График»

Рисунок 9 — Блок-схема режимов совместного использования ПОС «Трубопровод» и внешних программных систем: ФОФ - файл открытого формата

Рассмотрено применение ПОС «Трубопровод» при создании изометрических схем и формировании спецификаций трубопроводов, внесении данных по результатам монтажа и формировании полного пакета монтажной документации, что позволило существенно сократить сроки ввода значений характеристик трубопроводов, оперативно сформировать изометрические схемы, спецификации и полный пакет монтажной документации.

Описано практическое применение ПОС «Трубопровод» при ревизии трубопроводов установки АВТ-5 ООО «ЛУКОИЛ-Пермнефтеоргсинтез» и формировании отчётов о её результатах. Использование созданных ранее и хранящихся в ПБД проблемно-ориентированной системы электронных паспортов трубопроводов позволило начать проведение ревизии с уже готовыми изометрическими схемами и закончить её в короткие сроки остановки на капитальный ремонт. Благодаря применению ПОС «Трубопровод», в кратчайшие сроки были внесены измеренные значения толщины стенки и автоматически сформированы акты ревизии и отбраковки трубопроводов. При этом введённые значения замеров толщины стенки можно без выполнения дополнительных процедур использовать при расчёте остаточного ресурса трубопроводов.

Изложена инженерно-технологическая постановка задачи и приведены практические результаты автоматизированного формирования паспортно-технической докумен-

тации на трубопроводные системы установок глубокой переработки нефти ООО «ЛУКОИЛ-Пермнефтеоргсинтез». Формирование паспортно-технической документации требовалось осуществить в крайне сжатые сроки, обусловленные началом пусконала-дочных работ. При этом монтажными организациями была передана Заказчику не вся исполнительная документация по трубопроводам, что существенно усложняло задачу формирования паспортно-технической документации. Благодаря применению ПОС «Трубопровод», формирование паспортно-технической документации по трубопроводам было осуществлено с минимальным привлечением специалистов предприятия и в минимальные сроки времени.

Описаны алгоритмы взаимодействия субъектов ЖЦ трубопроводов, позволяющие им с помощью сетевой и локальной версий ПОС «Трубопровод» осуществлять обмен данными в соответствии с концепцией интегрированной информационной среды.

Таким образом, использование разработанного ПОС «Трубопровод» благодаря применению разработанных информационно-эвристическо-вычислительных моделей и алгоритмов оптимизировало выполнение процедур и повысило качество принимаемых решений по ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем нефтехимических предприятий, при этом произошло повышение эффективности работы внешних информационных систем и снижение годовых затрат времени на ИЛП трубопроводов. По оценке специалистов в среднем на один трубопровод экономится не менее 1,5 человеко-часа, что при средней заработной плате 30 ООО рублей составляет экономию более 250 ООО тысяч рублей в год на каждую тысячу трубопроводов.

В Приложениях приведены: диалоговые окна ПОС «Трубопровод» при решении задач ИЛП на различных этапах жизненного цикла; примеры файлов открытого формата, формируемых для передачи данных во внешние информационные системы; фрагменты руководства пользователя ПОС «Трубопровод»; примеры отчётов по результатам расчёта остаточного ресурса; свидетельства о государственной регистрации ПОС «Трубопровод», его модулей и баз данных; примеры форм автоматически формируемых актов и отчётов ТОиР трубопроводных систем; акты об использовании результатов диссертационной работы; примеры листингов программного кода ПОС «Трубопровод».

В Заключении представлены научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе:

1 Сформулирована общая инженерно-технологическая и формализованная постановка задачи ИЛП трубопроводных систем НХП. Показано, что для повышения эффективности технического обслуживания и ремонта, все этапы жизненного цикла ТС (проектирование, монтаж, эксплуатация и ремонт) необходимо рассматривать как единую организационно-технологическую систему.

2 Разработана комплексная логико-информационная модель ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем НХП, позволяющая автоматизировать интеллектуальные процедуры принятия решений по ИЛП трубопроводных систем и создать системную связь всех субъектов ИЛП посредством реализации концепций ИИС, при этом достигается следующее: исключается выполнение дублирующих процедур ИЛП; обеспечивается высокая скорость обмена данными; повышается качество и снижается стоимость технического обслуживания и ремонта трубопроводов.

3 Разработаны модели представления знаний о трубопроводных системах в виде:

- фреймов, применение которых позволит существенно повысить качество ИЛП

жизненного цикла трубопроводных систем, а также обеспечить промышленную безопасность эксплуатации НХП в целом;

- продукционных правил, использование которых позволит автоматизировать интеллектуальные процедуры принятия решений по выбору и расчёту соответствующих требованиям НТД значений технических и конструкционных характеристик сложных трубопроводных систем НХП на всех этапах жизненного цикла.

4 Показано, что разработанные эвристическо-вычислительные алгоритмы расчёта технических и конструкционных характеристик ТС на всех этапах ЖЦ обеспечивают интеллектуальную поддержку процедур принятия решений при определении соответствующих требованиям НТД значений технических характеристик трубопровода, конструкционных характеристик его элементов и соединений между элементами.

5 Разработаны структурно-лингвистические модели представления знаний о поршневых компрессорных агрегатах, использование которых позволяет автоматизировать расчёт устройств, гасящих колебания давления перемещаемой рабочей среды в ТС поршневых компрессорных агрегатов.

6 Разработана логическо-вычислительная модель физико-механических процессов поршневого компрессора, позволяющая автоматизировать расчёт параметров технологических и кинематических режимов эксплуатации ПКА.

7 Разработаны логико-информационная модель, а также информационно-математические алгоритмы, позволяющие автоматизировать расчёт геометрических характеристик гасителей колебаний давления в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.

8 Разработаны архитектура, программно-информационное обеспечение, вычислительно-сетевая структура и режимы функционирования проблемно-ориентированной системы принятия решений «Трубопровод», применение которых позволяет существенно повысить качество, снизить стоимость и трудоёмкость интегрированной логистической поддержки жизненного цикла трубопроводных систем НХП.

9 Показано, что применение проблемно-ориентированной системы принятия решений по интегрированной логистической поддержке «Трубопровод» на ряде промышленных предприятий и обслуживающих их организаций, обеспечивает непрерывное и комплексное взаимодействие субъектов ИЛП жизненного цикла трубопроводных систем в едином информационном пространстве. При этом оценка экономической эффективности использования ПОС «Трубопровод» на средних и крупных нефтехимических предприятиях составляет величину не менее 1 250 тысяч рублей в год.

10 Проблемно-ориентированная система принятия решений по интегрированной логистической поддержке «Трубопровод» используется в учебном процессе кафедры «Машины и аппараты производственных процессов» Пермского национального исследовательского политехнического университета и на кафедре «Логистика и экономическая информатика» Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Представленные результаты свидетельствуют, что выполнение диссертационной работы осуществлялось в соответствии с требованиями научной специальности 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации», так как в ней развиты, разработаны и применены оригинальные методы системного анализа, моделирования и переработки больших массивов информации для создания интеллектуальных процедур принятия решений по интегрированной логистической поддержке сложных трубопроводов нефтехимических предприятий. Проведены теоретические и прикладные исследования системных связей и закономерностей функционирования и развития трубопроводных систем с учётом всех этапов жизненного цикла и отраслевых особенностей нефте-хп ких предприятий, ориентированные на повышение эффективности управления

этими сложными техническими системами с использование современных методов обработки информации, методов системного анализа, моделирования и управления. На основе проведённых теоретических и прикладных исследований, теории искусственного интеллекта, концепций интегрированной информационной среды и логистики ресурсосбережения в сфере управления и организации сложных технических систем разработаны новые методы и средства в виде информационно-эвристическо-вычислительных моделей, эвристическо-вычислительных алгоритмов и проблемно-ориентированных процедур принятия решений, позволяющие усовершенствовать методы системного анализа и обработки информации по жизненному циклу трубопроводных систем, а также повысить эффективность, надёжность и качество сложных трубопроводов НХП в результате эффективной организации интегрированной логистической поддержки их жизненного цикла.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Мошев, Е.Р. Разработка автоматизированной системы для комплексного решения задач информационной поддержки и обеспечения промышленной безопасности технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев, О.И. Мухин, Н.М. Рябчиков, Г.С. Мыр-зин, Г.М. Селезнев // Безопасность труда в промышленности. - 2006. - №4. - С.48-53.

2. Мырзин, Г.С. Решение задач управления сроками и объёмами ремонтов трубопроводной системы предприятия на модели с учётом оценки технического состояния / Г.С. Мырзин, О.И. Мухин, Е.Р. Мошев // Системы управления и информационные технологии. - 2007. - №3.1(29). - С. 176-179.

3. Мошев, Е.Р. Программное средство для автоматизации информационной поддержки и обеспечения промышленной безопасности технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев, О.И. Мухин, Н.М. Рябчиков, Г.С. Мырзин [и др.] // Безопасность труда в промышленности. - 2007. - №10. - С.24-29.

4. Мырзин, Г.С. Управление объёмами ремонтов технологических трубопроводов производственного блока с учётом вероятностной оценки ресурса / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев // Вестник Ижевского государственного технического университета. - 2009. -№1. - С.122-124.

5. Мошев, Е.Р. Программное средство для непрерывной информационной поддержки промысловых и технологических трубопроводов на этапах монтажа и эксплуатации / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков, В.Г. Власов, Е.В. Шестаков // Бурение & нефть. - 2010. - №1. - С.59-61.

6. Мошев, Е.Р. Разработка информационной модели для компрессорного оборудования предприятий нефтегазового комплекса / Е.Р. Мошев, Н.М. Рябчиков, В.М. Беляев, М.А. Ромашкин // Бурение & нефть. - 2012. - №3. - С.60-62.

7. Мошев, Е.Р. Разработка концептуальной модели поршневого компрессора для автоматизации информационной поддержки динамического оборудования / Е.Р. Мошев, М.А. Ромашкин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2013. - №10. - С.28-31.

Moshev, E.R. Development of а Conceptual Model of a Piston Compressor for Automating the Information Support of Dynamic Equipment / E.R. Moshev, M.A. Romashkin // Chemical and Petroleum Engineering. - 2014. - Vol.49. - №9-10. - Ian. P.679-685.

8. Мошев, Е.Р. Разработка программного модуля для интегрированной логистической поддержки динамического оборудования предприятий нефтегазового комплекса / Е.Р. Мошев, Н.М. Рябчиков, М.А. Ромашкин, В.Г. Власов, Г.С. Мырзин // Бурение & нефть. - 2013.-№11. - С.54-55.

9. Мошев, Е.Р. Модели и алгоритмы интегрированной логистической поддержки проектируемых технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев // Прикладная информатика. - 2013. - №6. - С.24-44.

10. Мешалкин, В.П. Режимы функционирования автоматизированной системы «Трубопровод» при интегрированной логистической поддержке трубопроводов и сосудов промышленных предприятий / В.П. Мешалкин, Е.Р. Мошев // Проблемы машиностроения и автоматизации. -2014. — №1. - С.64-73.

11. Мошев, Е.Р. Модели и алгоритмы расчёта устройств для гашения пульсаций газообразной среды в трубопроводных системах / Е.Р. Мошев, М.А. Ромашкин // Прикладная информатика. - 2014. - №2(50). - С.56-75.

12. Мошев, Е.Р. Разработка автоматизированной системы для интегрированной логистической поддержки технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев // Химическая промышленность сегодня. - 2014. -№5. - С.32-43.

13. Мошев, Е.Р. Автоматизированная система логистического обеспечивания технического обслуживания оборудования химических производств / Е.Р. Мошев, В.П. Мешалкин // Теоретические основы химической технологии. - 2014. - том 48. - №6. — С.709-718.

Moshev, E.R. ComputerBased Logistics Support System for the Maintenance of Chemical Plant Equipment / E.R. Moshev, V.P. Meshalkin // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. - 2014. - Vol.48. - №6. - P.855-863.

14. Мошев, Е.Р. Архитектура и информационно-технологические инструменты комплекса программ интегрированной логистической поддержки промышленных трубопроводных систем / Е.Р. Мошев // Программные продукты и системы. - 2015. - №1. — С.127-138.

15. Мошев, Е.Р. Эвристическо-вычислительные инструменты компьютеризированной интегрированной логистической поддержки промышленных трубопроводных систем / Е.Р. Мошев, В.П. Мешалкин, P.A. Кантюков, Р.К. Гимранов // Прикладная информатика. - 2015. - №2. - С. 110-120.

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

16. Власов, В.Г. Электронный паспорт трубопровода / В.Г. Власов, Е.Р. Мошев, О.И. Мухин, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков, C.B. Чечкин; Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610772 от 26.02.2006.

17. Власов, В.Г. Автоматизированная система обработки данных «Трубопровод» / В.Г. Власов, В.В. Вустин, В.П. Долгих, Е.Р. Мошев [и др.]; Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610790 от 26.02.2006.

18. Власов, В.Г. Программный модуль для работы с данными производственных и технологических объектов: трубопроводов, сосудов, аппаратов, динамического оборудования / В.Г. Власов, Е.Р. Мошев, О.И. Мухин, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков; Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011618503 от 28.10.2011.

19. Власов, В.Г. Программный модуль с библиотекой автоматического построения чертежей произвольных трёхмерных объектов / В.Г. Власов, В.П. Мешалкин, Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков; Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013618885 от 19.11.2013.

20. Власов, В.Г. Программный модуль редактора схем сосудов и аппаратов / В.Г. Власов, В.П. Мешалкин, Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков; Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013661074 от 27.11.2013.

21. Власов, В.Г. Программный модуль для электронной паспортизации динамиче-

ского оборудования / В.Г. Власов, М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков; Свидетельство о государственной регистрации программы для эШ №2014616651 от 01.07.2014.

Свидетельства о государственной регистрации базы данных

22. Власов, В.Г. Паспортные данные поршневых компрессоров / В.Г. Власов, Ме-шалкин, Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, М.А. Ромашкин, Н.М. Рябчиков; Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2014621547 от 12.11.2014.

Статьи в журналах, сборниках научных трудов, материалы международных, всероссийских, межрегиональных конференций

23. Мошев, Е.Р. Разработка электронной версии методики для прогнозирования остаточного ресурса трубопроводов / Е.Р. Мошев, Н.М. Рябчиков, И.Г. Ложкин, А.Г. Хлу-денёв // Химия и химическая технология: тез. докл. XXIX науч.-техн. конф. Перм. гос. техн. ун-та. — Пермь, 1998. - СП6-11.

24. Мошев, Е.Р. Определение фактической скорости износа стенки трубопровода вероятностно-статистическими методами / Е.Р. Мошев, Н.М. Рябчиков, И.Г. Ложкин, А.Г. Хлуденёв // Химия и химическая технология: тез. докл. XXIX науч.-техн. конф. Перм. гос. техн. ун-та. - Пермь, 1998. - С.77-78.

25. Софронов, С.А. Инструментальное средство создания параллельных программ MPI / С.А. Софронов, И.С. Рыбкин, A.A. Чистяков, Е.Р. Мошев // Интерактивные системы: Проблемы человеко-компьютерного взаимодействия: труды междунар. конф. -Ульяновск, 1999. - С.96-97.

26. Софронов, С.А. Разработка технологии программирования, обеспечивающей набор гарантированных качеств программного продукта / С.А. Софронов, И.С. Рыбкин, A.A. Чистяков, Е.Р. Мошев // Интерактивные системы: Проблемы человеко-компьютерного взаимодействия: труды междунар. конф. - Ульяновск, 1999. - С.97.

27. Софронов, С.А. Система оценки остаточного ресурса технологических трубопроводов / С.А. Софронов, Е.Р. Мошев, Н.М. Рябчиков // Интерактивные системы: Проблемы человеко-компьютерного взаимодействия: труды междунар. конф. - Ульяновск, 1999.-С.143.

28. Чистяков, A.A. Интегральные решения по автоматизации прогнозирования остаточного ресурса технологических аппаратов и документооборота технических подразделений / A.A. Чистяков, Е.Р. Мошев, Н.М. Рябчиков // Интерактивные системы: Проблемы человеко-компьютерного взаимодействия: труды междунар. конф. - Ульяновск, 1999.-С. 144.

29. Мошев, Е.Р. Автоматизация экспертизы промышленной безопасности технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, О.И. Мухин, Н.М. Рябчиков, В.Л. Долганов, И.Г. Ложкин // Проблемы и перспективы химической промышленности на Западном Урале: сб. науч. тр. Перм. гос. техн. ун-та. - Пермь, 2003. - Т.2. - С.37-45.

30. Хлуденёв, А.Г. Методика прогнозирования интенсивности отказов оборудования потенциально опасных промышленных объектов / А.Г. Хлуденёв, Н.М. Рябчиков, С.А. Хлуденёв, Е.Р. Мошев // Проблемы и перспективы химической промышленности на Западном Урале: сб. науч. тр. Перм. гос. техн. ун-та. - Пермь, 2003. - Т.2. - С.11-16.

31. Мошев, Е.Р. Использование автоматизированной системы обработки данных «Трубопровод» при создании паспортов на трубопроводы комплекса глубокой переработки нефти ООО «ЛУКОИЛ-Пермнефтеоргсинтез» / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков, О.И. Мухин // Новые технологии технического регулирования и системного управления промышленной безопасностью и охраной труда: материалы V межрегион, науч.-практ. семинара - Пермь, 2004. — С.73-81.

32. Мырзин, Г.С. Разработка программного продукта для решения задач технического диагностирования трубопроводов / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев, C.B. Чечкин, В.Г. Власов // Проблемы и перспективы развития химической промышленности на Западном Урале: сб. науч. тр. Перм. гос. техн. ун-та. - Пермь, 2005. - С.292-297.

33. Мырзин, Г.С. Автоматизированная система информационной поддержки управления трубопроводами на этапе эксплуатации / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе: материалы междунар. науч.-техн. конф. - Пермь, 2005. - С.209-213.

34. Дудина, Н.В. Использование специализированной комплексной информационной системы в учебном процессе / Н.В. Дудина, Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев // Интеграция методической работы и системы повышения квалификации кадров: материалы VII всерос. науч.-практ. конф. - Челябинск, 2006-4.6. С.194-195.

35. Мошев, Е.Р. О проблемах и перспективах внедрения информационных технологий в практику повседневной деятельности производственных предприятий и органов технического надзора / Е.Р. Мошев, О.И. Мухин, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков [и др.] // Промышленная безопасность и экология. - 2006. - №4. - С.34-38.

36. 9. Мырзин, Г.С. Моделирование процесса технического обслуживания системы технологических трубопроводов предприятия / Г.С. Мырзин, О.И. Мухин, Е.Р. Мошев // Информационно-вычислительные технологии и их приложения: сб. ст. V междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2006. - С.231-235.

37. Мырзин, Г.С. Моделирование и автоматизированное управление процессами обслуживания распределённой системы технологических трубопроводов / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев, О.И. Мухин // Автоматизированные системы управления и информационные технологии: материалы всерос. науч.-практ. конф. - Пермь, 2006. - С.221-226.

38. 37. Мырзин, Г.С. Автоматизация построения изометрических схем и ведения паспортной документации по технологическим трубопроводам / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев, О.И. Мухин, Н.М. Рябчиков // Промышленная и экологическая безопасность. — 2007. - №5. - С.48-51.

39. Мырзин, Г.С. Модель управления обслуживанием технологических трубопроводов предприятия с учётом оценки их технического состояния / Г.С. Мырзин, О.И. Мухин, Е.Р. Мошев // Информационно-вычислительные технологии и их приложения: сб. ст. VI междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2007. - С.128-129.

40. Мырзин, Г.С. Программное средство для автоматизации формирования паспортной документации и расчёта остаточного ресурса трубопроводов / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев// Актуальные проблемы обеспечения комплексной безопасности производства: материалы межрегион, науч.-практ. конф.: межрегион, форум «Безопасность. ТЭК-2007». - Пермь, 2007. - С.60-61.

41. Мошев, Е.Р. Автоматизированная система для решения задач информационной поддержки и обеспечения промышленной безопасности трубопроводов химических производств / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков, О.И. Мухин // XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тез. докл. в 5 т., Т.З. Актуальные вопросы химического производства, оценка технических рисков. - М., 2007. - С.20.

42. Мырзин, Г.С. Алгоритм управления ремонтами технологических трубопроводов крупного предприятия с учётом оценки технического состояния / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев, Н.М. Рябчиков // Промышленная безопасность и экология. — 2007. — №11(20). - С.62-64.

43. Мырзин, Г.С. Модель для автоматизированного расчёта усилий в трубопроводе на основе матрицы реакций / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев // Информационно-

вычислительные технологии и их приложения: сб. ст. X междунар. науч.-техн. конф. -Пенза, 2009.-С. 192-195.

44. Мырзин, Г.С. Автоматизированная система для комплексной информационной поддержки процесса технического обслуживания технологических трубопроводов / Г.С. Мырзин, Е.Р. Мошев // Перспективы развития информационных технологий: сб. материалов II ежегод. всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. - Новосибирск, 2010. -С.214-217.

45. Докшин, И.В. Разработка функциональной модели экспертизы материального исполнения сосудов химических производств / И.В. Докшин, Е.Р. Мошев // Химия, экология, биотехнология — 2010: тез. докл. XII Регион, науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых. - Пермь, 2010. -С.211-213.

46. Мошев, Е.Р. Автоматизированная система для комплексной информационной поддержки оборудования и трубопроводов химических производств / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, В.Г. Власов, Н.М. Рябчиков // XIX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тез. докл. в 4т. - Волгоград, 2011. - Т.З. - С.422.

47. Ромашкин, М.А. Разработка модели автоматизированной системы для информационной поддержки технического обслуживания поршневых компрессоров / М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика (INNOTECH 2011): мат-лы III Междунар. интернет-конф. молодых ученых, аспирантов, студентов. - Пермь, 2012. - С.48-52.

48. Мошев, Е.Р. Опыт использования автоматизированной системы «Трубопровод» при техническом надзоре и экспертизе промышленной безопасности технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, В.Г. Власов, Н.М. Рябчиков, М.А. Ромашкин) // Химическая техника. - 2012. - №5. - С.37-42.

49. Ромашкин, М.А. Автоматизация информационной поддержки технического обслуживания поршневых компрессоров / М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев // Теоретические и прикладные проблемы науки и образования в 21 веке: сб. науч. тр. по материалам Междунар. заоч. науч.-практ. конф. - Тамбов, 2012. -4.6. С.120-123.

50. Мошев, Е.Р. Разработка и технология использования автоматизированной системы для информационной поддержки оборудования и трубопроводов химических производств / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, Н.М. Рябчиков, М.А. Ромашкин // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2012. -№14. - С.83-90.

51. Ромашкин, М.А. Разработка информационной модели динамического оборудования химических производств / М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. -2012. -№14. - С.91-97.

52. Мошев, Е.Р. Разработка автоматизированной системы для информационной поддержки технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев, О.И. Мухин, Н.М. Рябчиков, Г.С. Мырзин, В.Г. Власов // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2012. - №14. - С.98-115.

53. Мошев, Е.Р. Разработка и возможности использования автоматизированной системы для информационной поддержки технологического оборудования и трубопроводов промышленных предприятий / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, В.Г. Власов, Н.М. Рябчиков, М.А. Ромашкин, В.М. Беляев // Информация, инновации, инвестиции — 2012: материалы 10-й Всерос. конф. - Пермь, 2013. - С.92-96.

54. Ромашкин, М.А. Разработка методики автоматизированного расчёта буферных ёмкостей для гашения пульсаций рабочей среды в поршневых компрессорных агрегатах / М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев // Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности: сб. науч. тр. по материалам Междунар. заоч. науч.-практ. конф. -

Тамбов, 2013. -4.13. - C.l 18-120.

55. Ромашкин, М.А. Концепция, результаты разработки и внедрения автоматизированной системы для информационной поддержки технологического оборудования и трубопроводов промышленных предприятий / М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев, Г.С. Мыр-зин, Н.М. Рябчиков, В.Г. Власов, В.М. Беляев // Перспективы развития техники и технологий в целлюлозно-бумажной промышленности: сб. мат-лов I per. научн.-практич. конф. - Соликамск, 2013. - С.228-236.

56. Мошев, Е.Р. Механизм совместного использования программных систем АСОД «Трубопровод» и PCMS / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, В.Г. Власов, Н.М. Рябчиков, М.А. Ромашкин, Е.С. Исаев // Технадзор. - 2013. - №5. - С.98-101.

57. Мошев, Е.Р. Реализация механизма интеграции программных систем АСОД «Трубопровод» и PCMS / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, В.Г. Власов, Н.М. Рябчиков, М.А. Ромашкин, Е.С. Исаев // Химическая техника. — 2013. - №5. - С.39-42.

58. Мошев, Е.Р. Разработка концепции автоматизированной системы для интегрированной логистической поддержки трубопроводов нефтегазохимических предприятий / Е.Р. Мошев // Логистика и экономика ресурсосбережения в промышленности (МНПК «ЛЭРЭП-7-2013»): сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Ярославль, 2013. - С.40-43.

59. Мошев, Е.Р. Автоматизированная система для информационной поддержки трубопроводов и сосудов химических производств / Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин, В.Г. Власов, Н.М. Рябчиков, М.А. Ромашкин // Химагрегаты. - 2013. - №4. - С. 28-31.

60. Ромашкин, М.А. Разработка комплекса информационных моделей и программного модуля для интегрированной логистической поддержки динамического оборудования нефтегазохимических производств / М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев // Наука и образование в XXI веке: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф., Часть V. - М., 2014. - С.67-69.

61. Ромашкин, М.А. SADT-модель и алгоритмы интегрированной логистической поддержки жизненного цикла трубопроводов химических производств / М.А. Ромашкин, Е.Р. Мошев, Г.С. Мырзин // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2014. - №2. - С.65-83.

62. Мошев, Е.Р. Архитектура комплекса программ интегрированной логистической поддержки жизненного цикла технологических трубопроводов / Е.Р. Мошев // Логистика и экономика ресурсосбережения в промышленности (МНПК «ЛЭРЭП-8-2014»): сб. науч. тр. по материалам VIII Междунар. науч.-практ. конф. - М., 2014. - С.149-153.

63. Мошев, Е.Р. Продукционные модели представления знаний об интегрированной логистической поддержке жизненного цикла промышленных трубопроводов / Е.Р. Мошев, P.A. Кантюков // Логистика и экономика ресурсосбережения в промышленности (МНПК «ЛЭРЭП-8-2014»): сб. науч. тр. по материалам VIII Междунар. науч.-практ. конф. - М., 2014. С.153-156.

64. Мошев, Е.Р. Модели и алгоритмы расчёта резонансных частот колебаний давления газовой среды в поршневых компрессорных агрегатах / Е.Р. Мошев, М.А. Ромашкин, P.A. Кантюков, Р.К. Гимранов [и др.] // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2015. -№1. - С.61-75.

65. Мошев, Е.Р. Алгоритм расчёта ресурса поршневых компрессоров по результатам дискретного вибромониторинга / Е.Р. Мошев, М.А. Ромашкин, P.A. Кантюков, Р.К. Гимранов [и др.] // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. -2015. - №1. - С.76-85.

66. Мошев, Е.Р. Информационно-вычислительные модели и алгоритмы расчёта устройств снижения неравномерности давления в трубопроводных системах поршне-

вых компрессорных агрегатов / Е.Р. Мошев, М.А. Ромашкин, В.П. Мешалкин, Р.А. Кантюков [и др.] // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. -2015. - №1. - С.86-99.

Личный вклад автора

Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают личный вклад автора в опубликованные работы, в которых Мошевым Е.Р. предложены и обоснованы: актуальность, методология, концепция, модели и режимы функционирования программной системы по трубопроводам [4, 6, 8, 12, 14-17, 27-29, 31-37, 41, 44, 46, 52, 53, 55, 58, 59, 62]; концепция модели и режимы функционирования проблемно-ориентированной системы по ИЛП динамического оборудования [9-11, 47, 48, 56, 57, 60]; модели и алгоритмы ИЛП промышленных трубопроводных систем [49, 50, 61, 63]; алгоритмы расчёта остаточного ресурса и оценки технического состояния трубопроводов и оборудования [7, 23-26, 30, 40, 42, 65]; модели управления техническим обслуживанием [5, 41]; модель конструкции трубопровода [18, 40, 45]; концепция общей модели сосудов и трубопроводов [18-20, 45]; общая концепция и модели представления знаний о поршневых компрессорах [21, 51]; алгоритмы расчёта буферных ёмкостей и частот колебаний давления рабочей среды в поршневых компрессорных агрегатах [13, 54, 64, 66].

Подписано в печать 14.07.2015. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 2,125,. Тираж 100 экз. Заказ №1087/2015.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии центра «Издательство ПНИПУ» Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел. (342)219-80-33.

Соискатель

Мошев Евгений Рудольфович