Исследование и разработка проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения магистральных газопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.13, кандидат технических наук Павлюченко, Борис Валентинович

• Павлюченко, Борис Валентинович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Павлюченко, Борис Валентинович

Содержание.

стр.

Введение

Глава I. Системный анализ проблем управления качеством сооружения магистрального газопровода

1.1. Анализ качества газопроводных систем в процессе проектирования и строительства

1.2. Анализ основных данных по качеству и надежности подводных переходов на действующих магистральных газопроводах ЕСГ РФ

1.3. Анализ основных проблем и факторов, формирующих качество строительства

1.4. Построение функциональной структуры проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения магистрального газопровода. 33 Выводы

Глава II. Моделирование аварийности и прогнозирование состояния

магистральных газопроводов

2.1. Выбор общих предпосылок исследования

2.2. Синтез аппарата и выбор методов исследования

2.3. Построение модели аварийности подводных переходов

2.4. Моделирование состояния аварийности подводных переходов-ниток магистральных газопроводов

2.5. Построение модели аварийности линейной части магистральных газопроводов

2.6. Синтез интегральной модели аварийности газопроводов. 93 Выводы

Глава III. Исследование процесса и разработка модели обеспечения

качества на стадиях проектирования и строительства магистрального газопровода

3.1. Построение графа процесса проектирования магистрального газопровода

3.2. Разработка модели улучшения качества процессов проектирования подводного перехода магистрального газопровода

3.3. Построение автоматизированной системы управления процессом проектирования магистрального газопровода в части обеспечения качества его сооружения

3.4. Анализ структуры затрат на управление качеством

3.5. Синтез системы управления качеством строительства магистрального газопровода. 112 Выводы

Глава IV. Построение и реализация системы контроля качества на стадии эксплуатации системы

4.1. Структура проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения магистральных газопроводов

4.2. Примеры применения моделей состояния газопроводов

4.3. Примеры использования модели аварийности линейной части магистральных газопроводов. 132 Выводы

Заключение

Список литературы.

141

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения магистральных газопроводов»

ВВЕДЕНИЕ

Протяженность магистральных газопроводов (МГ) в России на начало 1998 года составила более 140 тыс. км. Являясь объектами повышенной опасности, они в значительной мере определяют экологическую обстановку в коридорах прохождения многониточных газотранспортных систем.

Аварии и даже локальные отказы на отдельных участках (МГ) приводят к большим экономическим потерям и являются опасными для окружающей их природы и людей. Общеизвестны аварии с многочисленными человеческими жертвами.

Значительная часть аварий при этом приходится на речные переходы. Как показывают результаты обследования переходов через реки и другие водные преграды, в настоящее время около половины всех переходов имеют отклонения от норм и полностью или частично оголены, лежат выше проектных отметок. Эти участки постоянно подвержены дополнительным (сверхрасчетным) гидродинамическим воздействиям, которые по мере накопления усталости в металле труб приводят в конечном итоге к аварийным последствиям и даже полному разрушению подводных дюкеров.

В течении последних 25 лет из-за усиленного физического износа подводных переходов, например, только в США зарегистрировано более 1500 аварийных ситуаций, на устранение которых было затрачено около полумиллиарда долларов [10].

Отметим что, отказы и аварии на подводных переходах сопряжены с намного большими, чем на суше, затратами ресурсов и времени, особенно в малодоступных районах севера России.

Учитывая вышеизложенное, а также принимая во внимание усиливающийся инвестиционный интерес к проектам трубопроводных экспортных систем нефти и газа, естественным является повышение внимания всех заинтересованных сторон к проблеме их качества. Именно

достижение требуемого уровня качества является основополагающим, необходимым условием эффективной эксплуатации трубопроводных систем.

Исследованиям в области качества проектирования, строительства и повышения надежности магистральных трубопроводов посвящены работы: Баталина Ю.П., Березина В.Л., Бородавкина П.П., Васильева Г.Г., Динкова В.А., Иванцова О.М., Кривошеина Б.Л., Кукушкина Б.М., Левина С.И., Мальцева B.C., Молдаванова О.И., Орехова В.В., Поршакова Б.П., Седых А.Д., Телегина Л.Г., Харионовского В.В., Харитонова В.А., Чирскова В.Г. Эти проблемы в поле зрения отечественных и международных нефтяных и газовых конгрессов и других форумов. Однако надежность и качество остаются, по-прежнему, острыми вопросами повестки дня для всех участников создания МГ.

Учитывая, что проекты ремонта, реконструкции и расширения сети МГ будут реализовываться в отличных от 80-х годов экономических условиях, в большом дефиците инвестиций, повышении требований к сохранности окружающей среды, то развитие и внедрение адекватной выдвигаемым требованиям проектно-информационной системы обеспечения качества сооружаемых магистральных газопроводов является актуальной проблемой, имеющей важное экономическое и социальное значение. Отметим, что под проектно-информационной системой обеспечения качества понимаем систему, включающую критерии оценки, структуру базы и банка данных качества операций, процедуры принятия решений и алгоритмы управления процессами проектирования и строительства, математические модели, позволяющие оценивать и прогнозировать уровень качества объекта. Решению этой проблемы посвящена настоящая диссертация.

Определенный задел соискателем был создан [25,26,27,47], как результат попытки осмыслить разнообразие технических, организационных и управленческих задач на основе фундаментальных работ в области теории надежности и качества систем в топливной энергетике,

[5,8,16], в области технического, рабочего и организационно-технологического проектирования строительства, теории управления проектами [46]. Автором проанализированы доминирующие в данный период научно-практические подходы к решению проблем обеспечения качества сооружения МГ и их подводных переходов, в частности в газовой и нефтегазостроительной отраслях как на уровне подрядчика, так и заказчика.

В процессе структуризации и анализа проблем качества с увязкой задач, ответственности и прав участников создания линейного объекта (от заказчика до производителя работ, мастера) были выявлены слабые звенья в обеспечении качества сооружения. Сделана попытка, найти оптимальные подходы к минимизации влияния негативных факторов на комплекс свойств объекта, определяющих его качество.

Показано, что с помощью разработки и внедрения в практику хозяйствования проектно-информационной системы обеспечения качества можно существенно повысить уровень надежности трубопроводных систем.

В результате анализа всего комплекса операций по проектированию и сооружению МГ, взаимоотношений участников инвестиционного процесса выявлена определяющая роль заказчика и его служб в формировании качества, обеспечении надежности объекта.

На основании выполненных исследований разработаны экономико-математические модели, позволяющие моделировать процесс управления формированием качества и прогнозировать его показатели.

Таким образом, потребности обеспечения надежности трубопроводных систем выдвинули в качестве объекта исследований проблемы надежности и качества магистральных газопроводов в новых правовых и экономических условиях. В связи с этим в качестве предмета исследований взяты вопросы разработки принципов и методических подходов к формированию адекватной новым правовым, экологическим

и экономическим условиям проектно-информационной системы обеспечения качества создания технически сложных объектов - МГ.

Исходя из изложенного, в данной диссертационной работе поставлена цель - разработать основы проектно-информационной системы, обеспечивающей возможность комплексного управления качеством создания МГ.

Достижение указанной цели происходит при решении следующих

задач:

• исследования и разработки моделей обеспечения качества проектирование и сооружения МГ;

• создание системы управления качеством сооружения МГ;

• разработки моделей и алгоритмов оценки и прогноза состояния МГ.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что на

базе новых подходов, теоретических исследований разработаны основы проектно-информационной системы, обеспечивающей, в первую очередь, заказчику, как главному субъекту создания МГ, возможность комплексного управления качеством его сооружения от концептуальной стадии проекта до ввода объекта в эксплуатацию. Участники сооружения МГ получают систему и модель управления, учитывающие весь спектр проблем качества и дающие возможность оценивать и контролировать по принятым критериям, как отдельные показатели качества, так и обеспечивать агрегированные показатели с учетом экономической эффективности и экологической безопасности.

Практическая ценность и реализация научных результатов.

Практическая ценность результатов, полученных в диссертационной работе определяется их актуальностью для обеспечения качества при проектировании и строительстве, а также ремонте и реконструкции МГ, в условиях резкого повышения требований к сохранности окружающей среды.

Результаты исследований получили практическое применение при разработке:

• автоматизированной системы расчета и корректировки в ходе строительства ресурсного обеспечения сооружения магистральных трубопроводов (с учетом подводных переходов) для АО "Подводтрубопроводстрой", г. Москва, 1997г.;

• основных положений системы обеспечения качества строительства подводных переходов для компании "Томскподводтрубопроводстрой", г. Томск;

• комплексной автоматизированной системы организационно-технологического проектирования сооружения подводных переходов магистральных газопроводов и необходимых баз нормативных данных для АО "Подводтрубопроводстрой", г. Москва, 1997г.;

На защиту выносится: основы проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения магистральных газопроводов, а также алгоритмическое обеспечение, разработанные расчетные, оптимизационные модели и методы прогнозирования показателей качества.

Заключение диссертации по теме «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ», Павлюченко, Борис Валентинович

Основные выводы и результаты.

1. На основании выполненных диссертантом исследований проблем обеспечения качества сооружения МГ определены новые подходы к построению системы обеспечения качества указанных объектов, заключающиеся в:

• разработке основ и алгоритмов проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения МГ на уровне заказчика;

• разработке количественного метода оценки качества процессов проектирования МГ и итеративных процедур модели улучшения качества процессов проектирования МГ, в т.ч. повышения качества проектирования ПП;

• разработке принципов и структуры автоматизированной подсистемы управления проектированием и сооружением МГ;

• построении функциональной структуры проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения МГ, построении и реализации системы контроля качества на стадии эксплуатации МГ;

• разработке экономико-математической модели процессов управления качеством проектирования и сооружения МГ;

• формулировке задачи оптимального управления сооружением МГ с учетом обеспечения заданного уровня надежности.

2. Впервые для практики строительства и эксплуатации МГ в целом, в т.ч. и ПП осуществлено моделирование их аварийности и прогнозирование их состояния на перспективу (математические, в том числе вероятностные, модели прогнозирования состояния МГ, а также численные методы для оптимизационных моделей прогнозирования аварийности).

3. Все разработанные методы и модели прошли апробацию сравнением со статистическими данными об аварийности и показали свою адекватность реальной ситуации. В частности, применение разработанной и предложенной диссертантом системы обеспечения качества строительства резервных ниток 1111 через реку Обь и сооружаемых в настоящее время ПП через реку Пур показало ее эффективность.

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Павлюченко, Борис Валентинович, 1998 год

Список литературы.

1. Айвазян С.А. Енюков И.С. Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей. - М.: Статистика. 1985. - 487 с.

2. Айнбиндер А. и др. Прочностные критерии в американских нормах проектирования нефтегазопроводов и их сопоставление с критериями российских норм СНиП 2.05.06 - 85. - Газовая промышленность, 1994, №2.

3. Бланк И.А. Инвестиционный менеджмент. - Киев, МП "ИТЭМ", ЛТД "Юнайтед Лондон Трейд Лимитед", 1995. - 448 с.

4. Бородавкин П.П., Шадрин О.Б. Подземные магистральные трубопроводы. -М.: Недра, 1982.-384 с.

5. Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов. - М.: "Недра", 1977. - 407 с.

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

7. Буланый А.П. Данилин Ю.М. Квазиньютоновские алгоритмы минимизации, основанные на построении систем сопряженных векторов / Журнал вычислит, матем. и матем. физики. - 1978. - 18. - № 4. - с. 877 -885.

8. Бусленко Н.П. Калашников В.В. Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Советское Радио. - 1973. - 440 с.

9. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. - М.: Наука, 1965. - 524 с.

Ю.Иванцов О.М. Надежность магистральных газопроводов. Научно-технический отчет. - июнь 1997. - 20 с.

11.Иванцов О.М. Спираль прогресса. - М.: Изд-во РАЕН, 1996.

12.Иванцов О.М., Харионовский В.В. Арктические газопроводы России. - М.: КИИЦ «Нефтегазстройинформреклама», 1992, 138 с.

13.Иванцов О.М., Харионовский В.В.. Черний В.П. Сопоставление методик расчета магистральных трубопроводов по нормам России, США, Канады и европейских стран. - М.: ИРЦ Газпром, 1996. - 52 с.

14.Клейнрок JI. Теория массового обслуживания. Пер. с англ. / Пер. И.И. Грушко; ред. В.И. Нейман. - М.: Машиностроение, 1979. - 423 с.

15.Корников В.В., Скитович В.П., Хованев Н.В. Статистические методы анализа эффективности и надежности сложных систем в условиях дефицита информации. - В кн.: Математические модели сложных систем. Надежность и обработка информации. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1986. - с. 84 - 116.

16.Крылова Г.Д. Зарубежный опыт управления качеством. - М.: Издательство стандартов, 1992. - 140 с.

17.Кудрявцев Л.Д. Математический анализ (в двух томах). - М.: Высшая школа, 1980.

18.Левин С.И. Подводные трубопроводы. - М.: Недра, 1970. - 196 с.

19.Мазур H.H., Иванцов О.М., Молдаванов О.И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. - М.: Недра, 1990.

20.Михалевич B.C., Редковский H.H., Антонюк A.A. О методах минимизации гладких невыпуклых функций / Кибернетика - 1988. № 4 - с. 6-12.

21.Нормы РФ. СНиП 2.05.06 - 85. Магистральные трубопроводы.

22.Нормы РФ. СНиП 2.04.12 - 86. Расчет на прочность стальных трубопроводов.

23.Нормы РФ. СНиП III - 42 - 80. Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ.

24.Организация строительства магистральных трубопроводов./Баталин Ю.П., Березин В.Л., Телегин Л.Г., Курепин Б.Н. - М.: Недра, 1980. - 344 с.

25.Павлюченко Б.В. Проектно-информационная система обеспечения качества. Проблемы. Заказчик и его роль. - М.: ИРЦ Газпром, № 3-5, 1997. -11с.

26.Павлюченко Б.В. Проблемы качества при строительстве магистральных трубопроводов и их анализ. - М.: ИРЦ Газпром, № 8-10, 1997. - 16 с.

27.Павлюченко Б.В. Некоторые вопросы организации строительства подводных трубопроводов. Требования, нормы и правила. - М.: ИРЦ Газпром, № 3-5, 1998. - 13 с.

28.Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию. М.: Наука, 1983. - 384 с.

29.Понтрягин JI.C. Обыкновенные дифференциальные уравнения. - М.: Наука, 1982. - 424 с.

30.Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов. М.: Недра, 1982, 158 с.

31.Прикладные методы исследования механических процессов: Сб. науч. тр. / Отв. ред. И.А. Луковский. - К.: Ин-т математики АН УССР, 1979.-172 с.

32.Пшеничный Б.Н. Данилин Ю.М. Численные методы в экстремальных задачах. -М.: Наука, 1975. - 319 с.

33.Соболев Ю.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. - М.: Наука, 1981. - 122 с.

34. "Сопоставление различных концепций критериев допустимости дефектов сварных швов" . Газовая промышленность. Серия: транспорт, переработка и использование газа в зарубежных странах. Выпуск 13, Москва 1987 г.

35.Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. Под редакцией А.К. Дерцакяна. Л., - "Недра", 1977. - 519с.

36. Строительное освоение Ямала./Павлюченко В.М., Агапкин В.М., Кривошеин Б.Л. и др. - М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1986. - 128 с.

37.Телегин Л.Г. Научные основы организации строительства линейной части магистральных трубопроводов. Докт. дисс. - М.: МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, 1972. - 250 с.

38.Униговский JI.M. Экономико-математические модели в трубопроводном строительстве. - М.: Недра, 1985. - 107 с.

39.Фейгенбаум А. Контроль качества продукции. М.: Экономика. 1986. - 139 с.

40.Харионовский В.В. Перспективы развития диагностики газопроводов России. - Проблемы ресурса газопроводных конструкций (Сб. научн. тр. ВНИИгаза),-М.: 1995.

41.Харионовский В.В. Повышение прочности газопроводов в сложных условиях. - Л.: Недра, 1990. - 180 с.

42.Хелферт Э. Техника финансового анализа / Пер. с англ. под ред. Белых. -М.: Аудит, ЮНИТИ, 1996. - 663 с.

43.Химмельблау Д. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах. Пер. с англ. - Л. Химия 1983. - 352 с.

44.Черний В.П. Сравнительный анализ запасов прочности магистральных газопроводов по нормам России и США. - Строительство трубопроводов, 1994, №8.

45.Чирсков В.Г., Иванцов О.М., Кривошеин Б.Л. Строительство систем газопроводов Западная Сибирь - Центр страны. - М.: Недра, 1986. - 304 с.

46. Шапиро В. Д. и др. Управление проектами - Спб.; "Два Три", 1996. - 610 с.

47.Шеремет В.В., Павлюченко В.М., Шапиро В.Д., Павлюченко Б.В. и др. Управление инвестициями. - М.: Высшая школа, 1998. - 928 с.

48.Шор Я.Б. Статистические методы анализа и контроля качества и надежности. - М.: Советское Радио. 1962. - 548 с.

49.Щиголев Б.М. Математическая обработка наблюдений. - М.: Наука, 1969. -344 с.

50.American National Standard. ANSI/ASME B31.8. Gas Transmission and Distribution. Piping Systems.

51.American National Standard. ANSI/ASME B31.4. Liquid Transportation Systems for Hydrocarbons, Liquid Petroleum Gas, Anhydrous Ammonia, and Alcohols.

52.American National Standard. ASME B31G. Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipelines: A Supplement to B31, Code for Pressure Piping.

53.Brigham E. Fundamentals of financial Management. - New York, The Press, 1992, 865 p.

54.British Standard. CP2010: Part 2: Pipelines. Design and Construction of Steel Pipelines in Land.

55.Canadian Standard. CAN/CSA-Z184. Gas Pipeline Systems. Pipeline Systems and Materials.

56.Deutsche Normen. DIN 2470. Teil 2. Gasleitungen aus Stahlrohren mit zul. Betri

57.A.V. Fergenthaum. Totle Qualiti - The key to Effectivness of Modern Economy. 32 - dEOQC Annual Conference Proceedings. 1988, p. 49.

58.ISO 8402 Qualiti - Vocabulary. 1986.

59.Page Z.S. Cost Estimating Manual For Pipelines and Marine Structuies. Gulf Publishing Company, Houston, Texas, 1994. - 316 p.

60.Page Z.S. Estimator's Piping Man - Hour Manual. Gulf Publishing Company, Houston, 1994,- 222 p.

61.Pipe Line Rules of Thumb Handbook / E.W. McAlister, editor.- 3rded. Houston Texas, 1993. - 542 p.