автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Создание методологии выбора оборудования для объектов единой системы газоснабжения

ВВЕДЕНИЕ.

1.0С0БЕНН0СТИ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ СТРАНЫ.

1.1. Анализ состояния газотранспортной системы страны.

1.2. Характерные особенности трубопроводного транспорта природных газов.

1.3. Работа компрессорных станций магистральных газопроводов.

1.4. Основные направления по реконструкции и модернизации газотранспортных систем.

Выводы по главе 1.

2.0БЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПОИСКА ОПТИМУМА ПРИ СОЗДАНИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ.

2.1. Состояние вопроса.

2.2. Постановка задачи настоящего исследования.

2.3. Дробно-целостный подход к решению задачи оптимизации.

2.4. Реперные блоки - типовой набор модельных аналогов оборудования

2.5. Объективные и субъективные аргументы анализа - характеристики оборудования.

2.6. Матрица параметров характеристик оборудования - исходная информация для анализа.

Выводы по главе 2.

3.АЛГОРИТМЫ НОРМИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ФУНКЦИИ ЦЕЛИ -ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА УЧАСТВУЮЩЕГО В ТЕНДЕРЕ ОБОРУДОВАНИЯ.

3.1. Информация об объектах, участвующих в тендере

1 группа информации).

3.2. Полный перечень исходных данных 1-ой группы.

3.3. Информация по условиям реализации характеристик объектов , участвующих в конкурсе (2-я группа информации). Формализованный алгоритм расчетов прямой численной оценки и сравнения характеристик оборудования.

3.4. Методология определения значений аргументов - характеристик оборудования.

3.5. Вариант последовательности - алгоритма сравнительного анализа.

Выводы по главе 3.

4.СТРУКТУРА БАНКА ДАННЫХ ОБОРУДОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИК ТИПОВЫХ КОМПРЕССОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ

4.1. Структура банка данных.

4.2. Механизм взаимодействия программного комплекса с банком данных

4.3. Методология статистической обработки данных экспертных оценок достоверности и значимости аргументов анализа [8].

Выводы по главе 4.

5.АЛГОРИТМЫ ДЛЯ "ТЕНДЕРА" НА ОБОРУДОВАНИЕ КОМПРЕССОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

5.1. Общий алгоритм.

5.2. Основные функциональные компоненты программного комплекса.

5.3. Структура программного комплекса.

Выводы по главе 5.

6.КОРРЕКТНОСТЬ РЕШЕНИЯ ПО АЛГОРИТМУ "ТЕНДЕРА".

6.1. Особенности алгоритмов «Тендера».

6.2. Возможные результаты решения по алгоритмам «Тендера».

6.3. Применение тендера на реальных объектах.

Выводы по главе 6.

Динамичное развитие газовой промышленности России, и напряженность эксплуатации оборудования обуславливают необходимость решения проблем ввода новых мощностей, замены морально и (или) физически устаревшего оборудования, реконструкции газотранспортных объектов. Механизм решения перечисленных проблем, конечный смысл реализации которого является увеличение газопотоков при снижении удельных энергозатрат и негативного воздействия на окружающую среду, практически один и тот же - выбор из многообразия предлагаемого различными фирмами оборудования некоего оптимального его набора. Это определяет актуальность темы исследования.

В работе приводится концепция решения на базе комплексного оптимизационного подхода, заключающегося в выявлении, по возможности, всех версий связанных с выбором наилучшего состава оборудования, в определении оптимума для каждой из рассматриваемых версий и в формализованном сравнительном анализе полученных результатов.

Типовая ситуация тендера на поставку оборудования, или на обустройство каких-либо объектов приводит к необходимости принятия волевого решения на основании в той или иной мере обоснованных и объективных экспертных оценок потребительских свойств и качеств всего набора оборудования, или его частей, включая отдельные функционально замкнутые элементы.

Корректность и оптимальность такого рода решения, как правило, определяются в процессе работы заказчика с победителем конкурса, и не подлежат дополнительному анализу и корректировке. По-видимому, можно считать, что в этом случае справедливо положение известной "теоремы оптимальности", которая гласит, что любое решение может быть признано 5 оптимальным в случае, если для достижения цели (реализации решения) достаточно материальных и временных ресурсов.

Категоричность этого утверждения оправдана, по-видимому, в ситуации, когда материальная и временная разница между объективно лучшим предложением и принятым решением - результатом тендера принципиально не может быть значительной по отношению к общему объему располагаемых ресурсов, либо указанная разница сопоставима с точностью решения, что означает примерную равноценность сравниваемых объектов.

В случае рассматриваемой задачи масштабность объектов сравнения как в материальном выражении, так и в смысле их влияния на состояние окружающей среды, высокая вероятность тиражирования принятого решения, значительная стоимость энергоносителей (природного газа, электроэнергии) на объектах компрессорных комплексов (КК) магистральных газопроводов, заставляют искать подходы к решению тендера, реализующие алгоритмы минимизации субъективного начала при решении, что принципиально означает минимизацию отклонения от "идеального" решения. Очевидно, что одним из путей реализации этих положений является, по возможности, более глубокая формализация алгоритма сравнения совокупностей - наборов оборудования, предлагаемого в общем случае различными фирмами для создания новых или модернизации существующих компрессорных комплексов или их составляющих.

Представляется естественным попытаться использовать методы математического анализа наличной информации для определения формального оптимума, который по определению может (и должен) быть объективным решением тендера.

В этом заключается общая постановка задачи исследования, целью 6 которого является сведение к минимуму субъективного, волевого фактора путем решения составляющих частных задач:

• провести анализ особенностей состояния и перспектив развития газотранспортной системы страны;

• определить наиболее приемлемую концепцию выбора набора оборудования, в значительной мере произвольного и ограниченного рядом параллельно представленных на конкурс наборов;

• объективизировать решения тендера подходами, построенными на экстраполяции имеющегося опыта;

• разработать структуру банка данных оборудования и характеристик типовых компрессорных комплексов;

• разработать алгоритмы для тендера на оборудование компрессорных комплексов и соответствующее программное обеспечение;

• апробировать разработанный метод и программное обеспечение;

Сравнительный анализ и оптимальность решения при выборе компрессорных комплексов с учетом экономических, экологических, ресурсных, эксплуатационных аспектов - предмет многофакторной, в своей постановке, задачи. С высокой степенью надежности можно утверждать, что при достаточном объеме достоверной информации корректный анализ, и на его основе решение на оптимальность должно быть единственным.

Для обеспечения минимального приближения к оптимальному решению использованы вычислительные алгоритмы в виде:

• дробно-целостного подхода к решению;

• механизма "реперных" блоков оборудования;

• система поправочно-сравнительных коэффициентов (ПСК);

• метода нормирования и приведения к безразмерному виду аргументов целевой функции;

• формализованного алгоритма расчетов прямой численной оценки и сравнения характеристик оборудования;

Таким образом, практическая значимость работы состоит в том, что метод, алгоритм и программный комплекс, в совокупности с конкретным выражением величин системы поправочно-сравнительных коэффициентов на базе значительного объема выборки оценок респондентов-специалистов ОАО «Газпром», представляет собой инструмент объективного выбора решения тендера на поставку оборудования для объектов ОАО «Газпром».

Разработанный алгоритм и программное обеспечение имеют общий характер и могут быть использованы при проведении тендера любого оборудования, при условии проведения соответствующих дополнительных работ по конкретизации значений величин ПСК.

Содержание работы по главам:

В главе 1 проведен анализ газотранспортной системы страны и рассмотрены особенности ее состояния и перспективы развития.

В главе 2 приведена общая постановка задачи исследования и определен дробно-целостный подход к ее решению.

В главе 3 описаны алгоритмы нормирования и расчета функции цели.

В главе 4 приведена структура банка данных оборудования и характеристик типовых его комплексов.

В главе 5 предоставлены алгоритмы для тендера на оборудование и программное обеспечение.

В главе 6 рассматривается корректность решения по алгоритму «Тендера».

В заключение раздела отметим, что при проведении тендера 8 оборудования для магистральных газопроводов предлагаемый подход является единственным, в котором предложена процедура формализованного сравнения всего комплекса исходных характеристик оборудования: размерных, безразмерных и логических величин. 9

1. ОСОБЕННОСТИ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ СТРАНЫ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Приведенные в работе метод, алгоритм и программный комплекс, в совокупности с конкретным выражением величин системы поправочно - сравнительных коэффициентов (ПСК) на базе значительного объема выборки оценок респондентов специалистов ОАО «Газпром», являются инструментом объективного выбора решения тендера на поставку оборудования для объектов ОАО «Газпром».

2. Разработанный алгоритм и программное обеспечение имеют общий характер и могут быть использованы при проведении тендера любого оборудования, при условии проведения соответствующих дополнительных работ по конкретизации значений величин ПСК.

3. Разработан метод нормирования прямого численного сравнения аргументов размерного, относительного и логического типов, с приведением их к безразмерному виду. На базе этого метода создан формальный алгоритм расчетов прямой численной оценки и сопоставления отдельных характеристик оборудования, а также рейтинга сравниваемых объектов.

4. Проанализирована корректность решения по предложенному алгоритму разработанного программного комплекса, и показано влияние количества исходной информации на степень отклонения полученного результата от оптимального.

5. Апробирование результатов исследования проверено на примере выбора оборудования для проектов КС "Северная" и "Европолгаз".

1. Автоматизированное оптимальное проектирование инженерных объектов и технологических процессов (материалы Всесоюзной школы-семинара). Горький: изд. Горьковского Госуниверситета, т. 1,2, 1974. -135с.,-179с.

2. Алгоритмы оптимизации проектных решений. Под ред. Половинкина А.И., -М.: Энергия, 1976. -264с.

3. Алгоритмы и программы случайного поиска. -Рига: Знание, 1969. -374с.

4. Аоки М. Введение в методы оптимизации: Основы и приложения нелинейного программирования /Пер. с англ. Э. Б. Дубро, Под ред. Б. Т. Поляка.-М.: Наука, 1977.-340с.

5. Аппроксимация функции двух переменных произвольной системой функций. Технический отчет /СКБТМ з-да "Экономайзер"/, Руководитель работы Дуберштейн В.Х. -Ленинград, 1975г. -150с.

6. Бойко A.M., Статистические методы оценки металозатрат, Газовая промышленность, № 8,9, 1965. с. 14-15.

7. Бронштейн И.Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов,-15-е изд.-М.: Наука. Физматлит, 1998.-608 с.

8. Будзуляк Б.В., Леонтьев Е.В., Бойко A.M., Концепция и программа реконструкции российских газопроводов, Газовая промышленность, №6, 1993., с.1-4.

9. П.Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1980. 518 с.

10. Вентцель,Елена Сергеевна. Теория вероятностей:Учеб.для вузов.-5-е изд.,стер.-М.:Высш.шк., 1998.-575 с.

11. Волков М.М., Анализ работы газотранспортных систем, Газовая промышленность, №3, 1993., с.32-34

12. Вычислительные методы выбора оптимальных проектных решений / Под ред. Михалевича B.C.- Киев: Наук.думка, 1977. 178с.

13. Гансуин Г.С. Методы оптимизации и решения уравнений. -М.: Наука, ГРФ-МЛ, 1987. -126с.

14. Ганшин Г.С. Вычисление наибольшего значения функций нескольких переменных // Кибернетика 1983, № 2 - с.61-63.

15. Глушков В.М. О диалоговом методе решения оптимизационных задач //Кибернетика. № 4 - 1975, с.2-7.

16. Гмурман, Владимир Ефимович. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб.пособие для вузов.-6-е изд., стер.-М.:Высш.шк,1997.-479с.

17. Емяличев В.А. Дискретная оптимизация. Последовательные схемы решения. II. Кибернетика. 1971, № 2, с. 1002-1003.

18. Каган Б.Н., Тер-Микаэлян Т.М. Решения инженерных задач на цифровых вычислительных машинах. -М.: Энергия, 1964. -592 с.

19. Кренкель Т.Г., Коган А.Г., Тараторин A.M. Персональные ЭВМ в инженерной практике. -М.: Радио и связь. -1989. -336с.

20. Лэсдон JI.C. Оптимизация больших систем. М.: Наука, 1975 - 432с.

21. Методы оптимизации, Моисеев Н. Н. и др., -М.: Наука, ГРФМЛ, 1978. -352с.

22. Михалевич B.C., Волкович В.Л. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных схем. -М.: Наука, 1982. -286с.

23. Михалевич B.C. и др. Алгоритмы последовательного анализа и отсеивания вариантов в задачах дискретной оптимизации. Кибернетика, 1980, N 3, с.76-85.

24. Михалевич B.C. Последовательные алгоритмы оптимизации и их применение III. Кибернетика, 1965 N 1 - с.45-55.

25. Михалевич P.C. Последовательные алгоритмы оптимизации и их применение II// Кибернетика, 1965, N 2, с.85-89.

26. Моисеев Н. Н., Иванилов Ю. П., Столярова Е. М. Методы оптимизации: Учеб. пособие для вузов.-М.: Наука, 1978.-351с.

27. Моисеев H.H. Элементы теории оптимальных систем /М.: Наука, 1975. -526с.

28. Никишин В.И., Использование разработанных газоперекачивающих агрегатов на КС, Газовая промышленность, №2, 1993., с.28-30.

29. Никольский С. М. Курс математического анализа: Учебник для вузов.-4-е изд. перераб. и доп.-М.: Наука, 1990. Т. 1.-1990.-528с.

30. Пиявский С.А. Один алгоритм отыскания абсолютного экстремума функции //ЖВМ и МФ 1972, № 4, с.888-896.

31. Проблемы принятия решения / Под ред. П.К.Анохина и

32. Растригин Л.А. Случайный поиск в задачах оптимизации многопараметрических систем.-Рига: Знание, 1965.-211с.

33. Седых А.Д., Щуровский В.А. ГПА нового поколения, Газовая промышленность, №5, 1997. -с.36.

34. Скотт Д.Ф. Разработка прикладных систем на Visual basic for Windows. -ML: Исланд, 1994. -480c.

35. Сударев A.B., Дуберштейн В.Х., Бойко A.M., Влияние неоднородности исходной информации на результаты тендера, Газовая промышленность, № 5-6, 1996т, с.34-36.

36. Сударев A.B., Дуберштейн В.Х., Бойко A.M., Метод сравнительного анализа оборудования для компрессорных станций магистральных газопроводов, Газовая промышленность, №7,8, 1996г., с.69-71.

37. Теория выбора и принятия решений. Макаров И.М., Виноградская Т.Н., Рубчинский A.A., Соколов В.В. -М.: Наука, 1982. -327с.

38. Треногин В. А. Функциональный анализ: Учеб. пособие для вузов.-2-е изд., испр.-М.: Наука, 1993.-440с.

39. Чуев Ю.В., Погошев И.Б. Иерархическая система задач оптимизации //Исследование операций: Методологические аспекты М.: Наука, 1972, с.63-71.

40. Чуев Ю.В., Сиехова Г.П. Технические задачи исследования операций. -М.: Советское радио,.1971. -242с.

41. Чурунжиев Р.И. Проектирование оптимальных виброзащитных систем. -Минск: Вышэйшая школа, 1971. -315с.

42. Menger К. Metrisohe Untersuchungen // Ergebuisse eines matthematischen Kolloguiums Wien - 1931 - 1 - P.20-27.

43. Moran W. Performance Method for Aircraft Systhesis //SAME Paper № 909, 1972, 14p.