image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 6 2017

Эксплуатация и ремонт трубопроводов

01.06.2017 10:00 Системный анализ закономерностей формирования и эксплуатации парка машин для ремонта магистральных трубопроводов
Анализ современного состояния и структуры парка машин ремонтных потоков на линейной части магистральных трубопроводов показал их низкую степень обновления – 1,5–2,0 % в год при ранее эффективно действующей норме 8–12 %, – что значительно сокращает их выработку и увеличивает эксплуатационные затраты. Предложена структура информационно-расчетного обеспечения в системе организационно-технологического проектирования строительных работ в сложных природно-климатических условиях для повышения эффективности применения материально-технических ресурсов при выполнении строительно-монтажных работ на линейно-протяженных объектах. В работе рассматриваются возможности эффективного использования строительных ресурсов: предложена методика формирования комплектов машин для капитального ремонта линейной части магистральных трубопроводов на основе учета различных условий определенности и неопределенности с использованием автоматизированных систем управления.
Ключевые слова: ремонт магистральных трубопроводов, автоматизированные системы управления, проектирование ресурсного обеспечения, парк машин и механизмов.
Ссылка для цитирования: Лисин И.Ю., Субботин В.А., Короленок А.М. Системный анализ закономерностей формирования и эксплуатации парка машин для ремонта магистральных трубопроводов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2017. № 6. С. 114–118.
Открыть PDF


В настоящее время большое значение имеет установление общих закономерностей формирования и эксплуатации парка машин для ремонта линейной части магистральных трубопроводов в условиях изменения форм и методов организации строительства. За основу определения организации ремонта линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧ МТ) и других терминов приняты формулировки, изложенные в работах [1–11].

Организация ремонта ЛЧ МТ – функциональная система, включающая собственно ЛЧ МТ, ресурсы для производства ремонта (материальные, трудовые, денежные, временные), а также ограничения и правила взаимодействия ресурсов (последовательность, направление, совмещение, продолжительность, интенсивность, надежность) для достижения заданного результата – выполнения ремонта ЛЧ МТ или ее участков в заданные сроки при требуемом качестве ремонтных работ и при получении планируемой прибыли.

Комплект машин – совокупность взаимосвязанных машин, выполняющих определенный вид ремонтных работ, составляющая достаточно самостоятельную часть технологического процесса.

Парк машин – совокупность однородных машин для выполнения заданных объемов ремонтных работ. Взаимосвязь машин в парке не обязательна. Понятия «комплект машин», «комплекс машин» и «парк машин» допускается заменять обобщающим понятием «система машин».

Комплексная механизация ремонтных работ – совокупность взаимосвязанных и обслуживающих процессов, выполняемых c помощью средств механизации, в результате чего исходные материалы и изделия, в том числе трубы, изоляционные, сварочные и другие материалы, превращаются в полностью законченную ремонтом ЛЧ МТ.

Image_016.jpg

Процесс механизации и механовооруженности ремонта магистральных трубопроводов – сложный динамический процесс, характеризующийся большим многообразием ситуаций, вероятностным характером событий, возникающих в процессе строительства. Возрастают требования к рентабельности. Это особенно важно в связи с переходом отрасли на самоокупаемость.

Для эффективного проектирования и формирования комплектов и комплексов машин необходимо выделить основные задачи, возникающие в процессе проектирования и формирования. В зависимости от типов и типоразмеров машин, входящих в комплекты, комплексы машин, можно выделить три класса задач:

1) задачи, в которых рассматривается работа машин и механизмов разных типов, имеющих коренное различие в функционировании (например, для производства земляных работ, как правило, используют бульдозеры и экскаваторы);

2) задачи, в которых рассматривается работа машин и механизмов одного типа, не имеющих коренного различия в функционировании, но разных типоразмеров (например, краны различной грузоподъемности, экскаваторы с различной вместимостью ковша);

3) задачи, в которых рассматривается работа машин и механизмов одного типа и одного типоразмера.

Задачи 1-го класса характеризуются следующими особенностями:

1) невозможностью полной замены одного типа машин и механизмов другим, а зачастую невозможностью функцио-
нирования одного типа машин без другого (например, при работе экскаватора часто необходимы бульдозер и автосамосвал);

2) невозможностью из-за масштабности задачи рассматривать все единицы машин и механизмов, вследствие чего вводятся оптимальные типоразмеры каждого типа;

3) необходимостью подбора комплектов машин и механизмов разных типов.

При решении этих задач необходимо пользоваться информацией, получаемой из задач других классов, в которых выбраны оптимальные сочетания оптимальных средств каждого типа.

Особенности задач 2-го класса:

1) необходимость наличия информации об объеме работ, выполняемых машинами и механизмами данного типа, полученной из решения задач 1-го класса, так как машины одного типа, но разных типоразмеров, как правило, выполняют не весь объем работ при строительстве того или иного объекта, а только его часть;

2) необходимость определения оптимальных параметров комплекса машин каждого типа, оптимального насыщения машинами заданных объектов строительства и определение объемов работ.

Задачи 3-го класса имеют следующие особенности:

1) необходимость информации об объеме работ, получаемой из решения задач 2-го класса, так как машины и механизмы одного типа и одного типоразмера, как правило, выполняют часть общей работы;

2) необходимость определения оптимальных параметров машин и механизмов при заданных основных характеристиках объекта строительства.

Задачи этого класса являются обобщенными задачами оптимального проектирования.

Очевидно наличие взаимосвязи между задачами всех классов. Так, чтобы решить задачу 1-го класса, необходимо использовать информацию, полученную при решении задач 2-го класса, и наоборот.

Каждая задача имеет свои сферу воздействия, ограничения, управляющие параметры и цели. Причем все эти характеристики, несмотря на тесную взаимосвязь и взаимообусловленность, все же обладают определенной независимостью. Эти задачи могут быть выражены математически в виде системы взаимосвязанных и в то же время относительно автономных моделей.

Задачи по эффективному использованию машин и комплектов машин можно, в свою очередь, разделить на три типа:

1) задан объект строительства, известны тип и типоразмер машин, используемых на объекте. Необходимо так организовать их работу (выбрать схему, расстановку), чтобы эффект был максимальным;

2) заданы объект строительства и некоторые ограничения на средства механизации (например, тип машин, схема работы). Требуется подобрать оптимальные типоразмеры машин, чтобы эффект был максимальным;

3) задан объект строительства, требуется подобрать тип, типоразмер машин и схемы их работы, чтобы эффект был максимальным.

Как правило, задачи первого типа относятся к распределительным задачам, основными методами решения которых служат методы линейного и, отчасти, динамического программирования.

Задачи второго и третьего типов – это в основном задачи, имеющие нелинейные целевые функции или ограничения и не поддающиеся решению методами линейного программирования.

Решение проблем комплексной механизации и автоматизации в строительстве требует рассмотрения ее с позиций иерархических систем. Из основных причин, обусловливающих такой подход, можно назвать размер, сложность, многообразие ситуаций, возникающих при строительстве самых разнообразных объектов. Рассмотрим укрупненную иерархическую структуру задач, которые можно разбить на четыре уровня:

1) оптимального проектирования комплектов машин;

2) оптимального формирования комплектов машин;

3) оптимального функционирования комплектов машин в различных условиях эксплуатации;

4) оптимального насыщения объекта строительства комплектами машин.

Многоуровневая система позволяет выделить задачи оптимизации внутри каждого уровня, подвергнуть их исследованию, а затем полученные решения использовать для смежных уровней иерархии.

В процессе комплексной механизации и автоматизации строительства возникают различные состояния системы «объект – технология – комплект машин». В зависимости от состояния элементов этой системы можно выделить восемь основных состояний:

1) объект, комплекс машин и технология не определены. Это состояние возникает в процессе поискового прогнозирования и на начальных этапах постановки задачи строительства того или иного объекта;

2) объект определен, а технология и комплекс машин – нет, что соответствует решению задач технологического проектирования. Ожидание перехода к состояниям 5 или 6;

3) объект не определен, технология не определена, а комплект определен. Это состояние ожидания, перехода к состоянию 7;

4) объект не определен, технология определена, комплекс машин не определен. Это состояние ожидания перехода к состоянию 6 или 7;

5) объект определен, технология не определена, комплекс машин определен, что соответствует поиску оптимальной технологии выполнения известным комплектом машин;

6) объект определен, технология определена, а комплекс машин не определен, что соответствует поиску оптимального комплекса машин для различных условий работы: в условиях полной определенности, в условиях полной и неполной неопределенности. Этому состоянию соответствуют также задачи оптимизации основных параметров комплекта машин;

7) объект не определен, технология определена, комплекс машин определен. Это состояние ожидания перехода к состоянию 8;

8) объект определен, технология и комплекс машин определены, что отвечает решению задач по оптимальному выполнению работ, расстановке, распределению комплектов машин, определению параметров функционирования, включая и параметры надежности.

Изложенные обстоятельства обусловливают разработку автоматизированных систем управления строительными ресурсами в задачах механизации ремонтных работ, включающих методологию проектирования, формализованное описание и алгоритмизацию, оптимизацию и имитационное моделирование функционирования систем, внедрение, сопровождение и эксплуатацию человеко-машинных систем. Кроме того, актуальность развития проблемной области – создания комплексной автоматизированной системы – в ее народнохозяйственном значении в связи с ростом масштабов работ по интенсификации и компьютеризации технологического производства и интегрированного управления функционированием как сетью технологических процессов, так и отдельным предприятием и отраслью народного хозяйства. Создание на научной основе автоматизированных производств и систем управления технологическими процессами повышает качество и эффективность всех звеньев производства в народном хозяйстве.



← Назад к списку


im - научные статьи.