Исследование и разработка проектно-информационной системы обеспечения качества сооружения магистральных газопроводов

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, 1997 г.;

• 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, 1997 г.;

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.

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

.