автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Управление проектированием морских ледостойких нефтегазодобывающих платформ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРИКЛАДНАЯ ОБЛАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: ПРОЦЕССЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛСП, СТРУКТУРИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛСП.

1.1. Основные положения проектирования ЛСП.

1.2. Структуризация процессов проектирования ЛСП.

Выводы.

ГЛАВА 2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛСП.

2.1. Подсистема управления проектами.

2.2. Подсистема САПР-ЛСП.

2.3. Система управления процессами проектирования

Выводы.

ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ

ПРОЕКТИРОВАНИИ ЛСП.

3.1. Использование систем ИАД для анализа данных проектов ЛСП

3.2. Исследование возможностей реализации результатов работы систем ИАД в процессах проектирования.

3.3. Поддержка принятия решений в системе управления процессами проектирования ЛСП.

Выводы.

ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СППР ДЛЯ ПРОЕКТА РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ АРКУТУН-ДАГИ ШЕЛЬФА О. САХАЛИН.

4.1. Общие сведения по разработке месторождения.

4.2. Внешние нагрузки, действующие на опорное основание платформы.

4.3. Автоматизированное прогнозирование проектного решения по выбору типа опорного основания платформы.

Выводы.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Освоение ресурсов нефтегазоносных районов шельфа морей и океанов в настоящее время становится одним из главных перспективных источников развития топливно-энергетической базы России.

70% площади российского шельфа перспективны на нефть и газ, при этом подавляющая часть перспективного шельфа расположена в замерзающих морях с тяжелым ледовым режимом, суровыми природно-климатическими условиями и слабо развитой береговой инфраструктурой (арктические и дальневосточные моря). Суровые природно-климатические условия создают серьезные трудности на пути создания технических средств освоения шельфа.

Разработка месторождений арктических морей началась в начале 70-х годов, когда на Канадском шельфе в море Бофорта было построено около 30 искусственных островов на глубинах моря до 25 метров. Опыт строительства и эксплуатации искусственных островов показал, что для подобных сооружений вопрос защиты от волновой и ледовой эррозии до конца не решен. Кроме того, использование искусственных островов возможно только лишь на относительно небольших глубинах. Первые ледостойкие платформы построенные в середине 80-х годов в заливе Кука доказали возможность технического решения проблем разработки месторождений арктических морей и активизировали научные исследования в этой области. Однако и по сей день морские ледостойкие стационарные нефтегазодобывающие платформы (ЛСП)1 являются относительно новым и перспективным классом гидротехнических сооружений, требующим научных и практических исследований.

1 В исследовании использован мировой опыт разработки шельфа арктических и субарктических морей. Выяснено, что использование в этих районах нестационарных платформ имеет ограниченный характер.

Сооружения рассматриваемого класса принципиально отличаются от традиционных объектов гидротехники и судостроения, их создание связано с необходимостью обширного изучения внешних условий проведения теоретических и конструктивных разработок. Надежность ЛСП в значительной мере зависит от достоверности определения величин различных нагрузок, например, ледовых, достигающих иногда нескольких десятков тысяч тонн, что значительно превышает величины нагрузок от действия других факторов окружающей среды (ветра, волны, сейсмики). Кроме того, промышленные комплексы сооружений континентального шельфа сосредотачивают на своих объектах большое количество техники и людских ресурсов, что делает последствия от аварии таких сооружений несоизмеримо выше стоимости их строительства. Поэтому повышение качества и эффективности процессов проектирования ЛСП является одним из важнейших стратегических направлений развития нефтяной и газовой промышленности. Одним из способов эффективного решения этих вопросов является создание методов интеграции систем автоматизированного проектирования (САПР) и технологий управления проектами (УП).

Российская нефтегазодобывающая промышленность испытывает ряд серьезных трудностей на пути освоения месторождений арктических и субарктических морей. Среди них:

• Относительно небольшой отечественный опыт проектирования и разработки морских месторождений замерзающих морей;

• Несовершенство нормативной базы проектирования исследуемых систем;

• Слабый уровень информационных технологий и методов управления проектами, используемых в процессах проектирования и управления. Зарубежный опыт проектирования ЛСП, накопленный, в основном при строительстве платформ в шельфовых зонах Аляски и Канады, может быть использован лишь как вспомогательный. В этих районах отсутствует сейсмичность, а гидрометеорологические и геологические условия значительно благоприятнее, чем в бассейнах Баренцева и Охотского морей.

Увеличение качества и эффективности процессов проектирования становится условием выполнения повышенных требований надежности и безопасности ЛСП. Решение комплекса вопросов удовлетворения специальных требований к сооружениям ЛСП посредством совершенствования процессов проектирования подтверждают особую актуальность тематики диссертационного исследования.

Цели и задачи. Основной целью работы является исследование и разработка методов повышения эффективности процессов проектирования ЛСП за счет интеграции систем автоматизированного проектирования и управления проектами.

Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:

• исследовать процессы проектирования ЛСП и провести структуризацию этих процессов в соответствии с положениями теории управления проектами. Разработать структурную декомпозицию работ проекта и декомпозицию организационной структуры проекта;

• выполнить анализ возможностей использования современных моделей и технологий автоматизированного проектирования и управления проектами в процессах проектирования ЛСП. На основании результатов анализа разработать генеральную схему и архитектуру системной среды САПР-ЛСП;

• на основе анализа возможностей интеграции технологий САПР и управления проектами разработать систему управления процессами проектирования ЛСП (СУПП ЛСП);

• с использованием системы интеллектуального анализа данных (ИАД) исследовать вопрос теоретического и практического использования систем поддержки принятия решений (СППР) в процессах проектирования ЛСП. Проанализировать с помощью пакета WizWhy (информационного инструментария интеллектуального анализа данных) созданную базу данных российских и зарубежных проектов ЛСП и разработать методы реализации результатов анализа в процессах проектирования. Интегрировать СПГТР в системе управления процессами проектирования ЛСП; • на основе результатов работы системы ИАД WizWhy уточнить прогноз проектного решения ОАО «ВНИПИморнефтегаз» по выбору типа опорного основания ЛСП для проекта разработки Аркутун-Дагинского нефтегазового месторождения шельфа о. Сахалин.

На рис. 1. изображена методологическая схема диссертационного исследования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке архитектуры системы управления процессами проектирования морских ледостойких стационарных платформ на основе комплексной интеграции технологий САПР, методов управления проектами и структурных схем проекта.

По отдельным направлениям исследований научная новизна заключается в следующем:

• структуризация процессов проектирования ЛСП произведена с декомпозицией управляющих процедур;

• разработаны методы интеграции систем автоматизации проектирования и технологий УП для задач проектирования ЛСП;

• разработаны модели эффективного функционирования СППР в системе управления процессами проектирования ЛСП.

Научно-техническая гипотеза: повышение эффективности процессов проектирования посредством интеграции систем автоматизированного проектирования и технологий управления проектами

1 г

Анализ существующих систем САПР и технологий УП

Цель исследования: Разработать систему управления процессами проектирования морских ледостойкнх стационарных платформ

Задачи исследования:

-Исследовать процессы проектирования ЛСП;

-Структурировать процессы проектирования ЛСП;

-Изучить технологии САПР и УП для проектных процессов;

-Разработать архитектуру системы управления процессами проектирования ЛСП;

-Исследовать работу систсм поддержки проектных решений в СУПП ЛСП;

-Реализовать СППР в процессах проектирования ЛСП. т

Методологические подходы

1. Системный подход 4. Интеллектуальный анализ данных

2. Информационные технологии 5. Алгоритмы ограниченного перебора

3. Статистические методы 6. Структурный синтез

7. Системы искусственного интеллекта

Проведенные исследования

Процессы Структу ра | Интеграция проекгирова-! процессов ! систем ния ЛСП ироектирова- ! САПР и УП ния ЛСП ■ 1 Система управления процессами проектирования ЛСП СППР в системе управления процессами проектирования ЛСП

Результаты:

Система управления процессами проектирования ЛСП

Применение:

Пример использования СППР для проекта разработки Аркутун-Дагинского нефтегазового месторождения шельфа о. Сахалин

Выводы

Рис. 1. Методологическая схема исследования

Ядром диссертационного исследования является система управления процессами проектирования ЛСП (СУПП ЛСП), основные компоненты которой изображены на рис. 2.

Рис. 2. Система управления процессами проектирования ЛСП

На основе исследований работы СГШР в системе управления процессами проектирования ЛСП изучены возможности практического использования разрабатываемой системы (рис. 3.).

Рис. 3. Системы поддержки принятия решений в СУПП ЛСП

Практическая ценность и реализация работы.

Разработки диссертации были использованы в практике проектирования при выполнении следующих проектов по разработке морских нефтегазовых месторождений на шельфе острова Сахалин, выполненных ОАО «ВНИПИморнефтегаз»:

• Детальное проектирование ДСП «Орлан» для месторождения Чайво шельфа о. Сахалин (проект «Сахалин-1») Договор №10836-С-55347-03 ООО «АББ Луммус Глобал» 2002.

• Разработка СТУ по проектированию морских сооружений для освоения месторождений, Контракт NBNL 00901 EXXON Neftegas Ltd., 2000-2001.

• Разработка СТУ по инженерным изысканиям на шельфе. Контракт N BNL 00898 & 00996 EXXON Neftegas Ltd., 1999-2001

• Разработка СТУ. Ледовые нагрузки и воздействия на опоры причала СПГ в заливе Анива (проект «Сахалин-2»), Сахалинская Энергия, 1999-2000.

Материалы исследований использовались в учебном процессе специальности «Морские нефтегазовые сооружения» в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Разработки диссертации были использованы при подготовке научно-исследовательских отчетов по договорам РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина с ОАО «Газпром» в 2002 году по темам:

Информационные технологии систем автоматизации и управления проектами газотранспортных систем»; «Организационно-технологические и информационные модели для повышения эффективности и уровня автоматизации проектных работ в газовой промышленности».

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на российских научных конференциях, в частности:

1. 4-я научно-техническая конференция, посвященная 300 - летию Инженерного образования в России «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, (25-26 января 2001 г.).

-11

2. 55-я юбилейная межвузовская научная конференция «Нефть и газ 2001» (17-20 апреля 2001 г.).

3. Четвертая всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России «Новые технологии в газовой промышленности», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, (25-27 сентября 2001 г.).

4. 5-я научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, (23-24 января 2003 г.).

Публикации: По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, 2-х приложений и списка литературы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе проведенных исследований процессов проектирования морских ледостойких стационарных платформ и положений теории управления проектами произведена структуризация процессов проектирования ЛСП, результаты которой обосновали структуру работ для управления процессами проектирования ледостойких платформ.

2. Показана возможность использования технологий САПР и методов управления проектами в процессах проектирования морских ледостойких стационарных платформ, что обеспечило реализацию проектных моделей на основе интеграции подсистем САПР, управления проектами и структуры проекта. В результате разработана архитектура системы управления процессами проектирования ЛСП, которая рекомендована в качестве методологии управления проектными процедурами.

3. Решены вопросы теоретической и практической реализации систем поддержки принятия решений для процессов проектирования морских ледостойких стационарных платформ. В результате разработаны модели использования СППР в проектных процессах и варианты их интеграции в комплексную СУПП ЛСП.

4. В результате реализации аппарата систем поддержки принятия решений выполнено прогнозирование проектного решения по выбору типа опорного основания морской ледостойкой стационарной платформы для Аркутун-Дагинского нефтегазового месторождения шельфа о. Сахалин. Это позволило получить практические выводы о применимости каждой из альтернатив опорного основания ЛСП к условиям рассматриваемого месторождения.

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

2. A Guide to the Project Management Body of Knowledge. ANSI PMI Standards Committee, Project Management Institute, 130 South State Road Upper Darby, PA 19082 USA, 2000.

3. Безкоровайный В.П., Бородавкин П.П., Андреев О.П. Автоматизированное проектирование газотранспортных систем М.: МИНГ им. И.М. Губкина, 1990.

4. Бородавкин П.П., Безкоровайный В.П., Терещенко П.Г. Основы автоматизации проектирования М.: МИНГ им. И.М. Губкина, 1989.

5. Управление проектами. Основы профессиональных знаний. Международная ассоциация управления проектами, Российская ассоциация управления проектами/ Ред. Воропаев В.И и др. М: «КУБС Групп -Кооперация», 2001.

6. ВСН 51.3-85. Проектирование морских стационарных платформ М.:1985.

7. ВСН 41.88. Проектирование ледостойких стационарных платформ М.:1988.

8. Вязгин В.А., Федоров В.В. Математические методы автоматизированного проектирования М: Высшая школа, 1989.

9. Дж. ван Гиг Прикладная общая теория систем М.: МИР, 1981.

10. Гливенко Е.В., Степин Ю.П., Трахтенгерц Э.А. Компьютерные системы поддержки принятия решений в нефтегазовом производстве М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1999.

11. ГОСТ Р 1.3-92. Государственная система стандартизации российской федерации. Порядок согласования, утверждения и регистрации технических условий М., 1992.

12. ГОСТ 2.114-95. Единая система конструкторской документации

13. Технические условия М., 1995.

14. Грей К.Х., Ларсон Э.У. Управление проектами: практическое руководство/ пер. с англ. М.: Издательство «Дело и сервис», 2003.

15. Грувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства М.: МИР, 1987.

16. Гусейнов Ч.С., Тагиев P.M. Основы безопасности при проектировании объектов обустройства месторождений углеводородов шельфа арктических морей М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001.

17. Добыча нефти на морском месторождении за рубежом М: ВНИИОЭНГ, 1978.

18. Дюк В., Самойленко A. Data Mining учебный курс - Москва, Харьков, Минск: изд. дом «Питер», 200.1.

19. Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений и строительство морских сооружений в Арктике/ А.Б. Золотухин, О.Т. Гудместад, А.И. Ермаков и др. Ставангер, Москва, Санкт-Петербург, Трондхейм: Нефть и газ, 2001.

20. Иванец В.К., Резниченко B.C., Богданов A.B. Управление проектами и предприятиями в строительстве М.: издательский дом «Слово», 2001.

21. Кульмач П.П. Морские сооружения для освоения полярного шельфа -Санкт-Петербург- Москва, 1999.

22. Листенгартен Л.Б. Комплексное проектирование разработки морских нефтяных месторождений М.: Недра, 1987.

23. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа Л.: Судостроение, 1983.

24. Управление проектами (справочник для профессионалов)/ Мазур И.И., Шапиро В.Д. и др. М.: Высшая школа, 2001.

25. Мелихов А.Н., Бернштейн Л.С., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой-М.: «НАУКА», 1990.

26. Мищевич В. И. и др. Разведка и эксплуатация морских нефтяных и газовых месторождений -М.: Недра, 1978.

27. Морской Регистр Судоходства, Правила классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ Санкт-Петербург.: Морской регистр, 2001.

28. Моцкус И.Б. Многоэкстремальные задачи в проектировании М.: «НАУКА», 1967.

29. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования М.: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.

30. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений М.: «Радио и связь», 1989.

31. О порядке проведения государственной экспертизы и утверждения градостроительной, предпроектной и проектной документации: Постановление Правительства РФ №1008 о.т 27 декабря 2000.

32. Основы исследований и проектирования технических средств освоения морских нефтяных и газовых месторождений Рига: ВНИИморгео, 1984.

33. О соглашениях о разделе продукции: Федеральный закон N 225-ФЗ от 30 декабря 1995.

34. ОСТ 51.89.82. Отраслевой стандарт МИНГАЗпрома. Морские нефтегазопромысловые сооружения и внешние воздействия на них. Термины и определения М., 1982.

35. РД 51-01-08-85. Основные положения по обустройству морских нефтегазовых месторождений М.: 1985.

36. РД 102-006-88 Стандартизация в МИННЕФТЕГАЗСТРОЕ М.: миннефтегазстрой, 1988.

37. РД 14-1/386-93. Морские ледостойкие стационарные платформы. Правила проектирования технологии строительства и производства работ-М., 1993.

38. РД 153-39-007-96. Регламент составления проектных технологических документов на разработку нефтяных и газонефтяных месторождений -М., 1996.

39. РДС 11-201-95. Инструкция о порядке проведения государственной экспертизы проектов строительства М.: Минстрой России, 1995.

40. РДС 11-201-95. Инструкция о порядке проведения государственной экспертизы проектов строительства М.: 1995.

41. РДС 10-201-94. Порядок проведения работ по подготовке проектов нормативных документов в Минстрое России М.: Минстрой России, 1994.

42. РДС 10-202-94. Порядок регистрации нормативных документов в Минстрое России М,: Минстрой России, 1994.

43. Российский Концептуальный Проект по Обустройству первоочередного участка освоения месторождения Аркутун-Даги: (Сахалин-1) М.:. EXXON - ОАО «ВНИПИморнефтегаз», 1998.

44. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий М.: «Радио и связь», 1993.

45. Симаков Г.В., Шхинек К.Н. Смелов В.А. и др. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе JL: Судостроение, 1989.

46. Справочник по САПР, (под редакцией акад. Скурихина В.И.) Киев: «Тэхника», 1988.

47. СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов), /Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

48. СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения М.: Минстрой России, 1994.

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

50. СП 11.101-95. Порядок разработки, согласования, утверждения и состав обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений М.: Минстрой России, 1995.

51. Сулейманов А. Б. и др. Эксплуатация морских нефтегазовых месторождений М.: Недра, 1986.

52. Технология разработки морских месторождений нефти и газа Рига: ВНИИморгео, 1984.

53. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений М.: СИНТЕГ, 1998.55. www.oracle.com • .56. www.pmi.org57. www.wizsoit.com