автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Управление конфигурацией систем автоматизированного проектирования объектов нефтегазовой отрасли

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА

им. И.М. ГУБКИНА

УДК 658.512.011.56

На правах рукописи

СЕДОВ Александр Валерьевич

УПРАВЛЕНИЕ КОНФИГУРАЦИЕЙ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

Специальность 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (нефтегазовая отрасль) (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

□ОЗ452872

Москва-2008

003452872

Работа выполнена в Российском государственном университете нефти и газа

имени И.М. Губкина.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Безкорованиын Владимир Павлович

- доктор технических наук

Поздняков Александр Петрович

кандидат технических наук Дроздов Сергей Владимирович

Ведущая организация: ООО «Управляющая компания

«Русгазинжиниринг»

Защита состоится «(О » ^адЪ^хХ2008г. в ¡Ц часов в аудитории I?¿7 на заседании диссертационного совета Д212.200.11 в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина по адресу: 119991, г. Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина.

Автореферат разослан « £ » Ш>&'ОрА 2008 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Стратегия научно-технической политики развития нефтегазового комплекса предполагает применение информационных систем (ИС) на этапах жизненного цикла объектов: проектирование, строительство (включая пусконаладочные работы и испытания) и эксплуатация (включая диагностику, аттестационные мероприятия и ремонт). Поэтому внедрение и использование систем автоматизированного проектирования (САПР) является ключевым фактором эффективности реализации инвестиционных проектов на последующих стадиях.

В такой ситуации одной из важных проблем является разработка и внедрение комплекса организационно-технических решений, направленных на создание единой информационной среды проектирования объектов. Решение данной задачи невозможно без применения методов проектного управления и использования современных программных продуктов и информационных технологий.

В связи с этим, конфигурирование объектно-ориентированных САПР в рамках единого информационного пространства проекта (ЕИП) является актуальной научной задачей, решение которой позволит повысить уровень и качество выполнения проектных процессов.

Цель работы

Целью диссертационного исследования является разработка и внедрение методов конфигурации САПР и её интеграции в единое информационное пространство поддержки жизненного цикла объектов нефтегазового комплекса. Предлагаемый подход основывается на применении методов управления проектами и разработке критериев качества, информационных систем поддержки проектных процессов.

Основные задачи исследований

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Разработка методов управления конфигурацией САПР.

2. Построение модели САПР как составной части ЕИП.

3. Определение критериев конфигурации объектно-ориентированных

САПР в ЕИП инжиниринговых процессов.

4. Реализация разработанной модели САПР в нефтегазовой компании

инжинирингового профиля.

Научная новизна

В диссертации впервые разработаны методы управления конфигурацией САПР объектов нефтегазовой отрасли, интегрированной в единое информационное пространство поддержки жизненного цикла нефтегазовых проектов с применением формализованных критериев качества.

Основные защищаемые положения

1. Модель ЕИП как инструмент взаимодействия участников

нефтегазовых проектов.

2. Метод управления конфигурацией САПР в рамках ЕИП проекта.

3. Формализованные критерии качества, применяемые при создании

САПР и ЕИП.

4. Модель САПР инжиниринговой компании нефтегазового комплекса.

Практическая ценность работы

На основе выполненных исследований предложена модель создания ЕИП инвестиционного проекта, основанная на использовании методов управления конфигурацией САПР и формализованных критериев качества. Результаты исследования апробированы на примере создания САПР

инжиниринговой компании ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиниринг» и могут быть применены другими организациями, принимающими участие в проектах обустройства нефтегазовых объектов.

Материалы исследований используются в учебном процессе кафедры автоматизации проектирования сооружений нефтяной и газовой промышленности для обучения по специальности «Морские нефтегазовые сооружения» в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях: международной научно-технической конференции «Нефть, газ Арктики» (г. Москва, 2006); 7-й научно-технической конференции и выставке «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 2007).

Публикации

По материалам диссертации автором опубликовано 7 печатных работ, в том числе в 4-х изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников и приложения. Содержание работы изложено на 109 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, отражены цель, научная новизна, основные задачи работы и практическая значимость результатов исследования.

В первой главе исследованы проблемы реализации процессов проектного инжиниринга, взаимосвязь проектной стадии с процессами поставок, строительства и эксплуатации, определены роль и место систем автоматизированного проектирования в информационном пространстве инжиниринговых процессов. Произведён сравнительный анализ существующих методологий создания информационных систем поддержки проектных процессов, который показал необходимость разработки методов управления конфигурацией САПР объектов нефтегазовой отрасли.

В области разработки и развития отраслевых САПР общеизвестны исследования отечественных учёных: Норенкова И.П., Безкоровайного В.П., Цвиркуна А.Д., Кузнецова II.A., Липаева В.В., Мамиконова А.Г. и зарубежных авторов Джонса А., Дитриха П., Энкарначчо Ж., Шлехтендаля Э. и ряда других учёных.

Расширение сферы и масштабов деятельности нефтегазовых компаний приводит к необходимости их реинжиниринга, который в значительной степени связан с созданием и внедрением информационных систем, поддерживающих бизнес-процессы нефтегазовых проектов.

Рассмотрены проблемы информационного взаимодействия субъектов инвестиционной деятельности - заказчика, генеральных подрядных и проектных организаций, инжиниринговых компаний, а также органов исполнительной власти. Решение этих проблем информационного взаимодействия возможно на основе создания ЕИП проекта, поддерживающего и обеспечивающего управление бизнес-процессами.

Конфигурация ЕИП связана с интеграцией множества пакетов программного обеспечения и определяется концепцией CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support - информационная поддержка процессов жизненного цикла проекта) (рис.1).

EPD{Electronic Product Definition) -электронное описание объекта

Жизненный цикл объекта

CAD, САМ, CAE

Computer Aided Design, Computer Aided Manufacturing, Computer Aided Engineering

Системы функционального, конструкторского и технологического проектирования

САРЕ

Conçurent Art-to- Product

Environment_

Система поддержки параллельного проектированы

CASE

Computer Aided Software Engineer«

С <стема адаптации программного обеспечен

PDM

Product Date Management

Система управлени |роектнымиданным1

SCM

Supply Chain Management Управление цепочками" поставок

MES, SCADA, CNC

Manufacturing Execution Systems Supervisory Control and Data Acquisition Computer Numerical Control)

Производственная исполнительная с Диспетчерские функции Управления технологическим оборудованием

ERP

trtlerpnse" "■" Resource

ГЪИЯВРЙЦЬнив

ресурсов предприятия

CRM

Customer Relationship Management_

Управление взаимоотношениями с потребителями

MRP-2

Manufacturing Requirement Planning

Требования к материалам

IETM

Interactive Electron« Technical Manuals

Интерактивные электронные технические руководства

PLM (Product lifecycle management) - система управления жизненным циклом объекта

Рис. 1. Комплекс программных средств поддержки жизненного цикла объекта

Приведём общепринятую классификацию программных систем, в совокупности реализующих CALS технологии:

® функции управления данными в едином информационном пространстве в настоящее время выполняют системы управления жизненным циклом PLM (PDM - на этапе проектирования);

• функциональное и конструкторское, технологическое проектирование поддерживаются CAD\CAM\CAE - системами;

• системы планирования и управления ресурсами предприятия поддерживаются ERP-системами;

• для осуществления поддержки процессов создания и сопровождения ЙС используются CASE системы;

• функции обучения обслуживающего персонала выполняют интерактивные электронные технические руководства IETM.

Как видим, набор систем и их программных компонентов достаточно широк, что порождает проблему обеспечения заданной конфигурации создаваемой системы, ориентированной на поддержку бизнес-процессов инвестиционных проектов.

Анализ процессов проектного инжиниринга, интеграция множества программных компонентов в единую среду определяют необходимость применения специализированных методологий и средств проектирования информационных систем с использованием CASE-технологий.

В работе проведён анализ методологий UML (Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования), SADT (Structured Analysis and Design Technique - технология структурного анализа и проектирования), методологии семейства IDEF (Integrated Computer Aided Manufacturing DEFinition), методология ARIS (Architecture of Integrated Information Systems) eEPC (extended Event Driven Process Chain).

На основе проведённого анализа сделан вывод о необходимости разработки методов создания САПР с использованием стандартов методологии IDEF0, т.к. строгость её нотации обеспечивает относительно

высокое качество модельного описания (связанность моделей и акцентирование на логические отношения между бизнес-процессами). Разрабатываемые методы должны включать в себя функции управления конфигурацией и жизненным циклом объекта.

Во второй главе разработаны методы управления конфигурацией САПР в структуре ЕИП участников нефтегазовых проектов, рассмотрена взаимосвязь процессов управления конфигурацией и жизненным циклом создания САПР (рис.2).

Рассмотрим основные процессы жизненного цикла проекта создания САПР.

Инициация представляет процессы, способствующие формальной авторизации начала нового проекта, на этой стадии разрабатываются описания целей, указываются приоритеты проекта.

Назначение группы проектных процессов заключается в проектировании и разработке структуры и компонентов среды, организационного и функционального взаимодействия субъектов проекта.

В основе реализации проектного процесса лежат процедуры анализа и синтеза, которые носят итерационный характер и могут выполняться на различных уровнях выполнения проекта. Процедуры синтеза и анализа связаны с созданием ряда моделей, применяемых при проектировании информационных систем.

Определены модели, применяемые в процедурах анализа:

• Модель бизнес-процессов (Business Process Model) - представляет собой структуру бизнес-процессов компании, на основании этой модели определяется структура первичных данных (Primary Data Structure).

• Концептуальной модели данных (Conceptual Data Model) - отличие от ВРМ заключается в удалении избыточности и стандартизации. Цель концептуальной модели данных - описать

Рис. 2. Применение методов управления конфигурацией к этапам жизненного цикла САПР

используемую информацию без деталей возможной реализации в базе данных, но в структурированном нормализованном виде. Для процедур синтеза определены следующие модели:

• Модель архитектуры информационной системы (Information System Architecture) - определяет входящие в систему приложения и их архитектуру.

• Модель системных процессов (System Process Model) - определяет, каким образом реализуются этапы проекта. С её помощью детально документируется алгоритм поведения каждого приложения.

• Для работы с интерфейсами приложений используют следующие модели: модель данных приложения (Application Data Model), модель спецификации интерфейса (Interface Specification Model) и модель представления интерфейса (Interface Presentation Model).

Каждому из этапов жизненного цикла, за исключением инициализации, сопоставлены процессы управления конфигурацией:

• Идентификация конфигурации - процесс, состоящий из выбора объектов конфигурации, определения его структуры, документирования физических и функциональных характеристик, включая сопряжение и последующие модификации.

• Контроль конфигурации - управление изменениями, вносимыми в объект конфигурации после официальной разработки документов по его конфигурации.

• Представление отчетности о статусе конфигурации.

• Проверка конфигурации - экспертиза, проводимая для определения соответствия объекта конфигурации заданным параметрам.

В зависимости от выполняемого этапа жизненного цикла САПР, объектом управления конфигурацией являются либо бизнес-процессы объекта внедрения, либо структура и функциональные модели САПР.

Модели, получаемые при выполнении процедуры анализа, составляют конфигурационную базу, используемую в дальнейшем для поддержания

параметров САПР в соответствии с потребностями организаций. Процесс внесения изменений в организационную структуру компании или её бизнес-процессы автоматически порождает изменения и в структуре САПР.

Аналогичные процедуры определяют этапы эксплуатации и модернизации. Необходимо отметить, что процесс модернизации может быть вызван изменением в структуре, потребностях организации или необходимостью обновления систем поддержки проектных процессов с учетом их морального старения.

В третьей главе определены условия, ограничения, сформулированы критерии, используемые при моделировании САПР и предложен алгоритм решения задачи синтеза.

Процедура формализации критериев позволяет определять способность системы развиваться в соответствии с изменяемыми функциональными требованиями и задавать технические параметры, которым должна соответствовать создаваемая система.

В качестве основных требований, предъявляемых к САПР и ЕИП, определены:

1. Поддержка жизненного цикла объекта с обеспечением эволюционности развития.

2. Обеспечение целостности проекта и контроля состояния, что означает наличие единой технологической среды создания, сопровождения и развития проекта.

3. Поддержка распределённого проектирования, что дает возможность разделения полномочий субъектов проекта и объединения отдельных работ в общий проект, а также обеспечения одновременной параллельной работы.

4. Открытая архитектура и возможности экспорта/импорта данных проекта.

5. Обеспечение качества проектной документации на соответствие требованиям нормативно-правовой базы.

В зависимости от постановки задачи синтеза, а также от приоритета характеристик, в качестве критерия оптимизации выбранного варианта системы может использоваться одно из вышеуказанных требований, а на другие накладываются ограничения.

Для решения задачи синтеза структуры системы введены следующие обозначения.

V = {У„У2, .„V,. У¡\- множество существующих программных компонент;

У0- подмножество программных компонент, необходимых для реализации заданных функций, У0сУ;

М = {тх,т2,...,т,,..л!1} - множество функций, где т, - отдельная функция, / = 1,2,. ,1;

Р = [р,,р2,...,/>„,.V}- множество процедур, реализуемых программным обеспечением для выполнения функций;

С- (с,,с2,...,с,,...,£,}- множество, компоненты которого определяют условия, необходимые для реализации функции в ;-й конфигурации программного обеспечения.

В общем виде критерий, оценивающий способность конфигурации САПР выполнять заданные функции, может быть определен как максимум совокупности реализуемых процессов, обеспечивающих выполнение поставленной задачи и удовлетворяющим критериям качества.

Тогда степень способности информационной системы реализовывать заданные функции на множестве конфигураций будет пропорциональна

г

выражению шах^^.с,, где:

Ч>, =

1, если конфигурация программных компонент обеспечивает выполнение заданных функций, О - если нет;

Очевидно, что степень «изменения конфигурации» зависит от числа и способности программных компонент выполнять заданные функции, при этом выбор должен основываться на заданных критериях. Для их определения введены следующие обозначения: IV = ||№н !| - матрица, отражающая взаимосвязи процедур обработки данных с программным обеспечением системы, где:

11, если / - й компонент программного обеспечения требуется для выполнения г - й процедуры обработки функции, О-в противном случае;

1, если г - я процедура обработки функции реализуется V - м объектом, О-в противном случае;

I, если / - й компонент программного обеспечения использует процедуры j - й прикладной функции, О-в противном случае;

У VI

1, если ¿1,

г

Я

О.если^Ги^ =0;

1, если >1,

I

а

0,если£^ =0;

Полученные переменные У л и служат для формализации связей прикладного программного обеспечения с функциями, обеспечивающими реализацию проекта.

Основным условием выбора той или иной конфигурации информационной системы является максимум выполняемых функций в заданной конфигурации:

Г л у Г я

шах £ £*„(1 - *,+1>„) С, + £ гчс1

Сформулированы критерии, применяемые при создании ЕИП и используемые в качестве ограничений:

1. Сложность информационного интерфейса между отдельно взятыми программными компонентами системы: 1

I

где для заданных объектов V и V7 - максимальное число общих информационных данных;

2. Однократность включения процедур обработки данных в программные компоненты:

V

3. Общее число объектов в системе:

У<¥

где V - максимально допустимое число объектов в системе;

4. Включение отдельных процедур в состав программных компонент:

ХпХг\,Хг\, • • • =

для заданных процедур V = 1,2, ...,¥;

5. Общее число процедур или групп процедур в составе каждого объекта

IX

г=1 К

где Л/у- максимально допустимое число процедур в V - м объекте; М„ -максимально допустимое число групп процедур в V - м объекте.

В работе также рассмотрена задача синтеза системы по критерию минимума состава программного обеспечения, неиспользуемого в конкретной конфигурации.

В четвертой главе рассматривается внедрение предлагаемых методов конфигурации САПР в процесс создания ЕИП в ООО «Управляющая компания «Русгазинжиниринг», выполнена задача построения бизнес-моделей и определены программные компоненты создаваемой среды.

В ходе выполнения работы была исследована структура объекта, определены основные бизнес-процессы и составлена модель взаимодействия подразделений компаний на различных уровнях управления (Рис.3).

В инвестиционном проекте участвуют следующие субъекты: ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиниринг», ООО «РусГазПроект» и ЗАО «ЦКБ НГП».

ЗАО «ЦКБ НГП» разрабатывает технологии и технологические блоки. ООО «РусГазПроект» обеспечивает выполнение проектных процессов. Проектная информация поступает в центральный офис ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиниринг», в котором структурные подразделения размещают заказы на заводах, организуют поставку и строительство объекта, пусконаладочные работы и мероприятия по вводу в эксплуатацию.

мотез 1 г 3 4

Задание на проектирование

Разработать комплек ПСД по всем стадиям и разделам проекта

Регламенты на разработку документац ии средствами используемого ПО

Группа регламентов на разработкуПСД

Комплект ПСД. Стадия "ВО"

| Группа регламентов по I размещению заказов и управлению I поставками

ЗАО "ЦКБ НГП", ООО "РГП", ООО "РГА"

Ком пании, вводящие в состав НИПИ ИГХ

Ком пл ек ПСД Стадия •

Разместить заказы и поставить оборудование и материалы

Оборуаование и материалы

Грулпа /регламентов по / >г>равл е1*1ю / строительством

Группа

регламентов по управлению ПНР

Осуществить строит ель но-монта>мны работы

С пециф икации, монтажные чертеж»

Тежологическ ий ""отдел ООО "УК "РГИ"

П ост роенный ^объект

Депарп амент управления проектами

Объект, готовый к эксплуатации

Отдел

л ения

СМР

Осущзствить

луско-наладочны« работы

ООО "УК" РусГазИнжиниринг"

Департамент обустройства объектов

Реализовать нефтегазовый проект

Рис. 3. Модель реализации нефтегазовых проектов ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиниринг»

Для мультипроектной деятельности ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиннринг» необходимо обеспечить информационное взаимодействие территориально-распределенных участников. Такое взаимодействие должен поддерживать верхний уровень создаваемого единого информационного пространства.

Дальнейшая детализация проводилась для процессов разработки проектно-сметной документации. Этапы размещения заказов, строительно-монтажные и пусконаладочные работы в данном случае не рассматривались.

В результате проделанной работы получены модели реализации нефтегазовых проектов, описывающие взаимодействие участников проекта на следующих уровнях:

• верхний уровень взаимодействия отображает процесс передачи информации между Заказчиком проекта и ООО «Управляющая компания «Русгазинжиниринг»;

• уровень информационного взаимодействия между ООО «Управляющая компания «Русгазинжиниринг», ООО «РусГазПроект» и ЗАО «ЦКБ НГП»;

• уровень информационного взаимодействия между структурами ООО «РусГазПроект».

Основываясь на полученных данных и разработанных критериях качества, предложена структура и выбраны программные обеспечения САПР (табл.1).

В работе приведены функциональные модели процесса реализации нефтегазовых проектов в ООО «Управляющая компания «Русгазинжиниринг» с учетом необходимого программного обеспечения, составляющего структуру ЕИП.

Таблица 1

№ Прикладная программа Разработчик Функциональное назначение

1 AutoCAD Autodesk, Inc Стандартные чертежи, компоновочные планы

2 PDMS Aveva Group Pie САПР - система трехмерного моделирования

3 VPE P&ID Aveva Group Pie. Технологические и функциональные схемы, КИПиА

4 VPE Workbench Aveva Group Pie. Система дм формализации взаимодействий между специалистами отделов КИПиА, электрики и технологов

5 Review Aveva Group Pie Инструмент визуализации трехмерной модели, позволяющий просматривать и проверять модели любым специалистам, работающим с проектом

6 VPD Global Aveva Group Pie. Обеспечение распределенного проектирования, позволяет выполнять проектирование в более сжатые сроки и с повышенным качеством. Это решение предназначено для компаний, использующих систему трехмерного проектирования АУЕУА РПМЭ.

7 Aveva Net Portal Aveva Group Pie. Позволяет компаниям использовать инженерную информацию как на стадии проектирования объекта, этапах сдачи-приемки проектных и строительно-монтажных работ, так и непосредственно на стадии строительства и монтажа, а также в период эксплуатации.

8 Vantage Plant Resource Management Aveva Group Pie. Система управления поставкой материалов и разработкой конструкторской документация

9 Primavera Project Management Primavera Systems Система управления проектами

10 GeoniCS CSoft Development Создание тополланов, построение рельефа и проектирование генпланов

11 Hysys Aspen Technology, Inc. Система инженерных расчетов и математического моделирования

Выбор программного обеспечения обусловлен следующими основными факторами:

• осуществление поддержки инжиниринговых процессов;

• возможность интеграции с программными комплексами различных производителей;

• нефтегазовая специфика внедряемого программного обеспечения. Каждому из проектных процессов соответствует функциональное

программное обеспечение. Кроме того, устанавливается возможность распределённого проектирования между территориально удалёнными отделами ООО «Русгазпроект» (ОРП г. Тюмень и ОРП г. Ставрополь) посредствам «VPD Global», а информационная интеграция участников проекта обеспечивается программным продуктом «Aveva Net Portal».

Таким образом, определена конфигурация САПР, позволяющая обеспечить информационную поддержку проектных процессов инжиниринговой компании. Кроме этого заложены основы создания ЕИП, т.к. конфигурация САПР обеспечивает возможность интеграции с информационными системами поддержки этапов поставок, строительства и эксплуатации.

Основные выводы:

1. Проведён анализ процессов инжиниринга предприятий, выполняющих проектирование и строительство объектов нефтегазовой отрасли, на основании которого сделан вывод о необходимости разработки методов конфигурации САПР в рамках ЕИП.

2. Разработаны методы управления конфигурацией САПР в рамках ЕИП, что позволило построить модель системы поддержки проектных процессов и определить необходимые программные компоненты создаваемой системы.

3. Сформулированы основные критерии синтеза информационных систем, что позволяет проводить их оптимизацию по заданным

критериям. Предложены методы решения задачи синтеза с учётом взаимосвязей между прикладным программным обеспечением, а также для независимых программных компонентов в структуре САПР.

4. Произведено обследование и создание функциональных моделей участников нефтегазовых проектов на примере инжиниринговой компании. На основании полученных данных и сформулированных критериев качества определена структура САПР и ЕИП, обеспечивающего информационное взаимодействие участников проекта на различных уровнях управления, что обеспечивает повышение эффективности производства и качества выполняемых проектов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Седов A.B., Безкоровайный В.П., Избаш Я.М. Информационные технологии в процессах проектирования объектов транспорта нефти и газа // Естественные и технические науки. - 2006. - №2. - с. 165

2. Седов A.B., Избаш Я.М. Применение проектного подхода при управлении проектированием объектов транспорта нефти и газа // Техника и технология. - 2006. - Кг 2. — с. 33

3. Седов A.B., Избаш Я.М. Разработка подсистемы управления проектированием в структуре САПР объектов транспорта нефти и газа // Техника и технология. - 2006. - № 2. - с. 34

4. Седов A.B., Безкоровайный В.П. Решение задачи синтеза информационной системы поддержки процесса проектирования по заданным критериям //Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - 2007. - №9. - С .23- 26

5. Седов A.B., Избаш Я.М. Разработка структуры системы управления проектированием МНГС для шельфа северных морей // Материалы

международной научно - технической конференции «Нефть, газ Арктики» - г. Москва: РГУНГ. - 2007 г. - С. 288-293

6. Седов A.B. Единое информационное пространство как реализация взаимодействия участников нефтегазовых проектов // Естественные и технические науки. - 2008. - № 4. - С. 169 -171

7. Седов A.B. Функциональное моделирование и формализация критериев качества единого информационного пространства участников нефтегазовых проектов // Нефть, газ и бизнес. - 2008. -№10.-С. 66-67

Соискатель

Седов A.B.

Подписано в печать 05.11.2008 г.

Печать трафаретная

Заказ № 1092 Тираж: 100 экз.

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 И5230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ И ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ПРОЦЕССОВ ИНЖИНИРИНГА НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ.

1.1. Анализ процессов инжиниринга нефтегазовой отрасли.

1.2. Информационная поддержка инжиниринговых процессов.

1.3. Проблемы возникающие при создании ЕИП.

1.4. Сравнительный анализ методологий создания информационных систем.

1.4.1. Методология UML.

1.4.2. Методология SADT.

1.4.3. Методологии IDEF.

1.4.4. Методология ARIS еЕРС.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ КОНФИГУРАЦИЕЙ САПР В РАМКАХ ЕИП.

2.1. Конфигурация ЕРШ по структуре и процессам. жизненного цикла объекта.

2.2. Взаимосвязь моделей конфигурации САПР.

2.3. Управление жизненным циклом создания САПР.

2.4. Разработка методов управления конфигурацией САПР.

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ВЫБОРА КОМПОНЕНТОВ И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА САПР.

3.1. Разработка критериев синтеза программного обеспечения САПР.

3.2. Постановка задачи синтеза программного обеспечения.

3.3. Синтез структуры САПР без учета взаимосвязи между компонентами программного обеспечения.

3. 4. Синтез оптимального варианта структуры системы с учётом взаимосвязей между узлами системы.

ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА ВНЕДРЕНИЯ И ВЫБОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР и ЕИП.

4.1. Постановка задачи создания САПР в рамках ЕИП.

4.2. Разработка модели создания САПР в рамках ЕИП.

4.3. Построение функциональной модели на примере ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиниринг».

4.4. Создание конфигурации программного обеспечения САПР и ЕИП.

Нефтегазовый комплекс является одной из ведущих отраслей Российской Федерации и в значительной степени определяет её экономическое развитие. Освоение новых месторождений и реконструкция существующих объектов нефтегазового комплекса связаны с получением, передачей и хранением актуальной проектной информации. В связи с этим особые требования предъявляются к создаваемым информационным системам (ИС), в первую очередь к системам автоматизированного проектирования (САПР), применяемым на этапе проектирования объектов нефтегазового комплекса.

На практике этапы проектирования, поставок, строительства и дальнейшая эксплуатация объекта не имеют полного информационного единства, что негативным образом сказывается на сроках и качестве реализации проекта.

В такой ситуации одной из важных научно - технических проблем является построение системы автоматизированного проектирования в контексте общей ИС. Решение проблемы возможно на основе совместного применения методов создания ИС, управления конфигурацией и критериев оптимизации структуры создаваемой системы.

Перечисленные проблемы делают актуальным вопрос разработки методов pi средств решения задач создания информационных систем, поддерживающих процесс проектирования нефтегазовых объектов и последующие за ним этапы поставки, строительства и эксплуатации.

В области разработки и развития отраслевых САПР общеизвестны исследования отечественных учёных: Норенкова И.П., Безкоровайного В.П., Цвиркуна А.Д., Кузнецова Н.А., Липаева В.В., Мамиконова А.Г., и зарубежных авторов Джонса А., Дитриха П., Энкарначчо Ж., Шлехтендаля Э., и ряда других учёных.

Целью диссертационного исследования является разработка и внедрение методов конфигурации САПР и её интеграции в единое информационное пространство поддержки жизненного цикла объектов нефтегазового комплекса.

Предлагаемый подход основывается на применении методов управления проектами и разработке критериев оптимизации структуры информационных систем поддержки проектных процессов.

Поставленная цель достигается путём решения следующих задач:

1. Разработка методов управления конфигурацией САПР.

2. Построение модели САПР как составной части ЕИП.

3. Определение критериев конфигурации объектно-ориентированных САПР в ЕИП инжиниринговых процессов.

4. Реализация разработанной модели САПР в нефтегазовой компании инжинирингового профиля.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Впервые разработаны методы управления конфигурацией САПР объектов нефтегазовой отрасли, интегрированной в единое информационное пространство поддержки жизненного цикла нефтегазовых проектов с применением формализованных критериев качества. К основным защищаемым положениям относятся:

1. Модель ЕИП, как инструмент взаимодействия участников нефтегазовых проектов.

2. Метод управления конфигурацией САПР в рамках ЕИП проекта.

3. Формализованные критерии качества, применяемые при создании САПР и ЕИП.

4. Модель САПР инжиниринговой компании нефтегазового комплекса. Практическая ценность работы заключается в том, что на основе выполненных исследований предложена модель создания ЕИП проекта, основанная на интеграции методов управления конфигурацией объекта, жизненным циклом проекта и формализованных критериях качества, предъявляемых к создаваемой системе. Результаты исследования апробированы на примере создания ЕИП инжиниринговой компании ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиниринг» и могут быть использованы другими организациями, принимающими участие в проектах обустройства нефтегазовых объектов.

Материалы исследований используются в учебном процессе кафедры автоматизации проектирования сооружений нефтяной и газовой промышленности для обучения по специальности «Морские нефтегазовые сооружения» в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 80 наименований и приложения. Содержание работы изложено на 110 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунков и 2 таблицы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований получены следующие теоретические и практические результаты:

1. Создана информационная модель поддержки этапов жизненного цикла нефтегазовых объектов компонентами ЕРШ, обеспечивающими интеграцию процессов инжиниринга.

2. Разработаны методы управления конфигурацией САПР в рамках ЕИП, что позволило построить модель поддержки проектных процессов и определить необходимые программные компоненты создаваемой системы.

3. Определены критерии синтеза информационных систем, позволяющие выполнить их оптимизацию по заданным критериям. Предложены методы решения задачи синтеза с учётом взаимосвязей между прикладным программным обеспечением и независимыми программными компонентами в структуре САПР.

4. Исследованы функциональные модели участников нефтегазовых проектов на примере инжиниринговой компании. На основании полученных данных и сформулированных критериев оптимизации определены структуры САПР и ЕРШ, обеспечивающие информационное взаимодействие участников проекта на различных уровнях управления и повышающие качество выполняемых проектов.

1. Арчибальд Р. Управление высокотехнологичными программами и проектами: Пер. с англ. -М.: ДМК Пресс, 2002. 464 с.

2. Ашимов А.А., Мамиконов А.Г., Кульба В.В. Оптимальные модульные системы обработки данных. Алма-Ата: Наука, 1981. - 187с.

3. Базилевич JI.A. Автоматизация организационного проектирования. — Ленинград: Машиностроение, 1989. 175 с.

4. Безкоровайный В.П. Технология проектирования и управления объектов транспорта нефти и газа: Дисс. д-ра техн. наук. Москва. 1992. — 350 с.

5. Безкоровайный В.П., Бородавкин П.П., Андреев О.П. Автоматизированное проектирование газотранспортных систем. -М.: Недра, 1990.-176 с.

6. Безкоровайный В.П., Воропаев В.И., Секлетова Г.И. Методический подход к формированию предметной области больших корпоративных систем управления.- Сборник трудов Международного симпозиума по управлению проектами. Москва, 1999. - С. 76 - 82

7. Безкоровайный В.П., Седов А.В. Решение задачи синтеза информационной системы поддержки процесса проектирования по заданным критериям //Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2007. - №9. - С .23- 26

8. Безкоровайный В.П., Избаш Я.М., Седов А.В. Информационные технологии в процессах проектирования объектов транспорта нефти и газа // Естественные и технические науки. 2006. - № 2. - с. 165

9. Берж К. Теория графов и ее применения. М.: Иностранная литература, 1962.-319 с.

10. Ю.Боггс У. UML и Rational Rose 2002: секреты эффективногопроектирования объектно-ориентированных приложений, углубленное изучение Rational Rose. М.: ЛОРИ, 2004. - 509 с.

11. П.Бурков В.Н., Новиков Д.А. Как управлять проектами. Научно-практическое издание. — М.: Синтег, 1997. 188 с.

12. Бурков В.Н., Заложнев А.Ю., Новиков Д.А. Теория графов в управлении организационными системами. М.: Синтег, 2001. 124 с.

13. Вендров А. М. Case-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998.- 175 с.

14. Вермишев Ю.Х. Основы автоматизации проектирования. -М.: Радио и связь, 1988.-280 с.

15. Волик Б.Г. Методы анализа и синтеза структур управляющих систем. — М.: Энергоатомиздат, 1988.

16. Волкович B.JL, Радомский Н.Ф. Системный подход к исследованию иерерхических систем управления. — В кн.: Тр. Междун. Симпоз. По проблемам организ. упр. и иерарх, системам. Баку, 1971. - 48 с.

17. Воронин А.А., Мишин С.П. Оптимальные иерархические структуры. М.: ИПУ РАН, 2003.-210 с.

18. Вязгин В.А., Федоров В.В. Математические методы автоматизированного проектирования. -М.: Высшая школа, 1989. 184 с.

19. Гельмерих Р., Швиндт П. Введение в автоматизированное проектирование. — М.: Машиностроение, 1990. — 176 с.

20. ГОСТ 34.601-90. Автоматизированные системы. Стадии создания. -М., 1992.

21. Дементьев В.Т., Ерзин А.И., Ларин P.M., и др. Задачи оптимизации иерархических структур. Новосибирск: Новосиб. Ун-та, 1996

22. Дубейковский В.И. Эффективное моделирование с AllFusion Process Modeler. -М.: Диалог мифи, 2007. - 384 с.23 .Жук К.Д. Методология системного проектирования. Киев: Общество «Знание», УССР, 1979. -28с.

23. Жук К.Д., Тимченко А.А., Ревенко B.JL, Родионов А.А., Гамаюнов В.Г. Исследование процессов разработки организационного обеспечения САПР. Рукопись деп. в ВИНИТИ, №3174-81. М., 1981. - 216 с.

24. Жук К.Д., Тимченко А.А., Родионов А.А. Методическое обеспечение САПР. Структура МЕТО. Состав документации и методических материалов. М., 1980. - 67 с.

25. Зыков А.А. Основы теории графов. М.: Наука, 1987. - 380 с.

26. Избаш Я.М., Седов А.В. Применение проектного подхода при управлении проектированием объектов транспорта нефти и газа // Техника и технология. 2006. - № 2. - с. 33

27. Избаш Я.М., Седов А.В. Разработка подсистемы управления проектированием в структуре САПР объектов транспорта нефти и газа // Техника и технология. 2006. - № 2. — с. 34

28. Ильин В.Н., Фролкин В.Т., Бутко А.И. и др. Автоматизация схемотехнического проектирования. — М.: Радио и связь, 1987. -367 с.

29. ИСО 9000-96. Общее руководство качеством и стандарты по обеспечению качества.

30. Калянов Г.Н. Консалтинг при автоматизации предприятий: Научно-практическое издание. Серия «Информатизация России на пороге XXI века». М.: СИНТЕГ, 1997. - 316 с.

31. Киммел П. UML. Основы визуального анализа и проектирования. UML. Универсальный язык программирования. М.: НТ Пресс, 2008. - 264 с.

32. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990. - 539 с.

33. Кондратьев В.В., Лоренц В.Я. Даешь инжиниринг! М.: Эксмо, 2005. — 174 с.

34. Кондратьев В.В., Лоренц В.Я. Даешь инжиниринг! Методология организации проектного бизнеса 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Эксмо, 2007. - 576 с.

35. Криницкий Н.А., Миронов Г.А., Фролов Г.Д. Автоматизированные информационные системы. М.: Наука, 1982. - 373 с.

36. Кузнецов Н.А., Кульба В.В., Казиев Г.З., Шелков А.Б. Модели, методы и средства анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем//АиТ. 1993. №5.

37. Кузнецов Н.А., Кульба В.В., Косяченко С.А., Казиев Г.З., Шелков А.Б. Оптимальные модульные системы реального времени (анализ и синтез). -М.:ИПУ, 1994.-360 с.

38. Кузнецов Н.А., Кульба В.В., Ковалевский С.С., Косяченко С.А. Методы анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем. — М.: Физматлит, 2002.

39. Липаев В.В. Документирование и управление конфигурацией программных средств. Методы и стандарты. М.: Синтег, 1998. - 212 с.

40. Липаев В.В. Управление разработкой программных комплексов. М.: Финансы и статистика, 1993. - 269 с.

41. Липаев В.В., Филинов Е.Н. Мобильность программ и данных в открытых информационных системах. М.: Научная книга, 1997. - 360.

42. Мазур И.И., Шапиро В.Д. Управление проектами. СПб.: «ДваТри», 1996.-610 с.

43. Маклаков С.В. Моделирование бизнес-процессов с BPWin 4.0. М.: Диалог-мифи, 2002. - 224 с.

44. Мамиконов А.Г., Кульба В.В. Синтез оптимальных модульных систем обработки данных. -М.: Наука, 1986. 275 с.

45. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Косяченко С.А. Типизация разработки модульных систем обработки данных. М.: Наука, 1989. - 163 с.

46. Мамиконов А.Г., Цвиркун А.Д., Кульба В.В. Автоматизация проектирования АСУ. М.: Энергоиздат, 1981. — 328 с.

47. Математические основы управления проектами: Учеб. пособие / С.А. Баркалов, В.И. Воропаев, Г.И. Секлетова и др. Под ред. В.Н. Буркова. — М.: Высш. шк., 2005. 423 с.

48. Месарович М., Мако Д., Такахара Я. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. - 344 с.

49. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем. Математические основы. -М.: Мир, 1978. 310 с.

50. Нечепуренко М.И., Попков В.К., Майнагашев С.М. и др. Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях. Новосибирс: Наука, 1990 — 513 с.

51. Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем. Эффективность и надёжность. М.: Советское радио, 1977. - 213 с.

52. Новоженов Ю.В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем. М.: Лори, 1996. - 278 с.

53. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем: Учеб. Пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1986. - 304 с.

54. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 360 с.

55. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР: Учеб. для втузов. — М.: Высш. шк., 1990. — 335 с.59.0вчарова JI.A. Математические модели информационных процессов и управления. М.: Недра, 2001. - 245 с.

56. Олейников А .Я. Открытые системы — основное направление информационных технологий для построения информационной инфраструктуры//«Радиотехника», 1998., №8.61,Оре О. Теория графов. М.: Наука, 1980. — 336 с.

57. Падалко С.Н., Смирнов О.Л., Тюменцев Ю.В. Программное и информационное обеспечение систем автоматизированного проектирования. -М.: МАИ, 1979. 88 с.

58. Первозванский А.А. Математические модели в управлении производством. — М.: Наука, 1975. 615 с.

59. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. — М.: Машиностроение, 1988. 359 с.

60. Седов А.В. Единое информационное пространство как реализация взаимодействия участников нефтегазовых проектов // Естественные и технические науки. 2008. - № 4. - С. 169-171

61. Седов А.В., Избаш Я.М. Разработка структуры системы управления проектированием МНГС для шельфа северных морей // Материалы международной научно технической конференции «Нефть, газ Арктики» - г. Москва: РГУНГ. - 2007 г. - С. 288-293

62. Седов А.В. Функциональное моделирование и формализация критериев качества единого информационного пространства участников нефтегазовых проектов // Нефть, газ и бизнес. 2008. - №10. - С. 66 - 67

63. Словарь терминов САПР. Минск, 1-ая ред., 1977. - 18 с.

64. СНиП 11.01-95. Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство • предприятий, зданий, и сооружений. -М.: Минстрой России, 1995.

65. Судов Е. В., Левин А. И., Давыдов А. Н., Барабанов В. В. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России. — М.: НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика», 2002. 129 с.

66. Уилсон Р. Введение в теорию графов: Пер. с англ. М.: Мир, 1997. - 205с.

67. Управление проектами: Справочное пособие / И.И. Мазур, В.Д. Шапиро и др./ Под общ. ред. И.И. Мазура. М.: Высшая школа, 2001. - 874 с.

68. Цвиркун А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1982.- 199 с.

69. Шатихин Л.Г. Структурные матрицы и их применение для исследования систем. М.: Машиностроение, 1997. — 247 с.

70. Энгельке У.Д. Как интегрировать САПР и АСТПП: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1990. — 319 с.

71. Энкарначчо Ж., Шлехтендаль Э. Автоматизированное проектирование. Основные понятия и архитектура систем: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986.-288 с.

72. Яблонский А.С. Разработка моделей и методов синтеза объектно-ориентированных систем с открытой архитектурой: Дисс. . .канд. техн. наук. Москва. 2004 166 с.

73. A Guide to Project Management Body of Knowledge. PMI, 2004, Director of Standards Committee: Duncan W.R. - 401 p.

74. Gane C. Computer aided software engineering: the Methodologies. N.Y.: Prentice Hall, 1990. 384 p.

75. Rosenau M. D. Successful Project Management (2nd Ed.). New York: Van Nostrand Reinhold, 1992. 194 p.