Разработка методов производства ремонтных работ на линейной части магистральных газопроводов с использованием экспертно-регрессионного анализа

где ZП - затраты на подготовительные операции; ZР - затраты, связанные непосредственно с выполнением работ по переукладке участка газопровода; СЗ - затраты на заключительные операции; СТ - недополученная в связи с проведением ремонтных работ тарифная выручка; Lотн = LPL/L0 - относительная протяженность участка газопровода; LPL [м] - протяженность участка газопровода; L0 = 50 м - базовое значение протяженности участка газопровода; Dотн = Dн/D0 - относительный наружный диаметр газопровода; Dн [м] - наружный диаметр газопровода; D0 = 0,53 м - базовое значение наружного диаметра газопровода; K1(Dн), K2(Dн) и K3(Dн) - эмпирические коэффициенты.

Экспертная балльная оценка затрат на производство ремонтных работ по восстановлению работоспособности рассматриваемого участка магистрального газопровода с учетом суммы затрат на выполнение ремонтных работ для всех дефектов на данном участке определяются по формуле

где СПi - затраты на подготовительные операции по i-му дефекту; СРi - затраты, связанные непосредственно с выполнением ремонтных работ по устранению i-го дефекта; СЗi - затраты на заключительные операции по i-му дефекту; СТi - недополученная в связи с проведением ремонтных работ тарифная выручка; i = 1, 2,..., k - общее количество устраняемых дефектов на участке газопровода, протяженностью LPL.

Экспертная балльная оценка затрат на подготовительные операции осуществляется путем использования следующих зависимостей

где ZП_1 - затраты на согласование проведения ремонтных работ; ZП_2 - затраты на вскрытие газопровода; ZП_3 - затраты на обеспечение экологической безопасности производства строительно-монтажных работ; SHП_1 = 1, ZVП_1 = 2, MFП_1 = 3 и KTП_1 = 7 - эмпирические коэффициенты, учитывающие затраты на согласование проведения ремонтных работ соответственно при шлифовке, заварке, установке муфты или врезке катушки; - дельта-функция ( = 1 при необходимости использования данного метода ремонта и = 0 при отсутствии данного метода ремонта); 1 = 10 - эмпирический коэффициенты, учитывающий затраты на вскрытие газопровода; KSH, KZV, KMF и KKT - соответственно, количество дефектов, при ремонте которых используется шлифовка, заварка, установка муфты или врезка катушки; 2 = 8,48 - эмпирический коэффициент, учитывающий затраты на обеспечение экологической безопасности производства строительно-монтажных работ; Lотн.КТ.i = LКТ.i/L00 - относительная длина i-ой ремонтной конструкции (катушки); LКТ.i [м] - длина i-ой ремонтной конструкции (катушки); L00 = 1 м - базовое значение длины ремонтной конструкции.

Результаты расчетов экспертной балльной оценки затрат на подготовительные операции для выполнения РР путем врезки определенного количества катушек приведены на рис. 5 и рис. 6. Видно, что изменение количества врезаемых катушек отражается и на затратах ZП: при РР на МГ с наружным диаметром Dн = 1,42 м с одинаковой протяженностью приводит к тому, что ZП для KKT = 4 в 3 больше, чем при KKT = 1.

Рис. 5. Зависимость затрат на подготовительные операции для выполнение РР от количества устанавливаемых катушек при различных диаметрах ЛЧ МГ: 1 - Dн = 0,53 м; 2 - 0,82 м; 3 - 1,02 м; 4 - 1,22 м; 5 - 1,42 м	Рис. 6. Зависимость затрат на подготовительные операции для выполнение РР от наружного диаметра ЛЧ МГ при различном количестве устанавливаемых катушек: 1 - Kкт = 1; 2 - 2; 3 - 3; 4 - 4; 5 - 5

Полученные экспертно-регрессионные аналитические зависимости позволяют выполнить предварительную оценку технико-экономической эффективности выполнения РР на участке МГ, содержащего дефекты с определенной плотностью, т.е. определить затраты на РР при полной замене участка газопровода (ZZM) и затраты на производство РР по восстановлению работоспособности рассматриваемого участка газопровода с учетом суммы затрат на выполнение РР для всех дефектов на данном участке (ZSMR). На рис. 7 представлены кривые изменения экспертных балльных оценок проведения РР в зависимости от количества выполняемых технологических операций WKT.

Результаты расчетов при следующих исходных данных: LPL = 150 м - протяженность участка газопровода; Dн = 0,82 м - наружный диаметр газопровода, LКТ.i = 5 м - длина ремонтной конструкции (i = 1, 2,..., 5). Видно, что оценка технико-экономической эффективности проведения РР методом WKT (врезка катушки) позволяет сделать вывод о целесообразности проведения работ при Kкт 3, так как ZZM > ZSMR. С другой стороны, увеличение количества врезаемых катушек приводит к необходимости выбора другого метода ремонта, т.е. полной замены участка МГ, содержащего дефекты с определенной плотностью (Kкт > 3), так как ZSMR > ZZM.

В третьей главе разработаны методы планирования производства капитального ремонта участков ЛЧ МГ. Выполнено математическое моделирование использования экспертной информации при решении неформализуемых задач управления организационно-производственной деятельностью. Описаны особенности анализа структур предпочтений для расчета приоритетов вывода в ремонт участков ЛЧ МГ.

Рис. 7. Зависимость затрат на выполнение РР путем полной замены участка

МГ (ZZM) и суммы затрат на выполнение РР для всех дефектов на данном

участке (ZSMR) от количества устанавливаемых катушек:

1 - Kкт = 1; 2 - 2; 3 - 3; 4 - 4; 5 - 5

Первоочередная задача предприятий, занимающихся внедрением современных информационных технологий в сферу управления планированием капитального ремонта ЛЧ МГ, состоит в создании средств, позволяющих перевести на язык математики ту интуитивную информацию, которой располагают эксперты - специалисты в данной предметной области. Для этого создают разнообразные экспертные системы - системы поддержки решений. Разработка системы математического сопровождения процесса оценки, анализа и выбора решений при планировании очередности вывода в ремонт участков ЛЧ МГ должна иметь иерархическую структуру (рис. 8), которая в первом приближении состоит из двух уровней.

Первый уровень - собирается вся числовая и качественная информация, имеющаяся на данный момент, осуществляется экспертный логический многокритериальный анализ и выбор решений на основе анализа, отбора, исследования и согласования суждений экспертов или оценок, полученных с помощью оптимизационных и других вычислительных процедур (путем обработки статистических данных);

Второй уровень - проводятся разнообразные исследования частных математически формализуемых задач оптимизации, исследования устойчивости решений для системы в целом, ее отдельных подсистем и объектов для конкретных этапов функционирования проектируемой системы (исследования ее надежности, способов резервирования, динамики функционирования и т.п.).

На первом уровне иерархической структуры метода парного сравнения используется три группы критериев: технологическая, нормативная и экономическая.

Рис. 8. Иерархия управленческих решений при отборе участков ЛЧ МГ

для вывода в ремонт

В технологической группе производится сравнение следующих критериев: KK11 - протяженность участка; KK12 - наружный диаметр и толщина стенки; KK13 - категория участка; KK14 - наличие нарушений нормативных требований; KK15 - наличие на участке стресс-коррозии; KK16 - наличие на участке дефектов; KK17 - состояние изоляционного покрытия; KK18 - потенциал труба - земля (ПТЗ); KK19 - качество монтажных соединений труб; KK110 - рабочее давление. Суждения выносятся исходя из ответа на вопрос, какой критерий имеет большее влияние в технологической группе критериев и в конечном итоге больше влияет на снижение технико-экономической эффективности (в определенном смысле работоспособности) объекта. Размерность матрицы парных сравнений n = 10. Далее вычисляется вектор приоритетов по данной матрице, для чего определяется главный собственный вектор с наибольшим собственным значением, который после нормализации становится вектором приоритетов {kk11, kk12, kk13, kk14, kk15, kk16, kk17, kk18, kk19, kk110}.

Аналогично проводятся вычисления в других группах критериев. Нормативная группа содержит такие критерии, как: KK21 - плотность населения в районе газопровода; KK22 - экологический ущерб при аварии; KK23 - протяженность возможного разрушения газопровода; KK24 - коррозионная активность грунта; KK25 - твердость и подвижность грунта; KK26 - сведения об имевших место разрывах; KK27 - сведения об имевших место утечках; KK28 - наличие физической защиты; KK29 - наличие сигнальной системы. Размерность матрицы парных сравнений n = 9. Компоненты вектора локальных приоритетов: {kk21, kk22, kk23, kk24, kk25, kk26, kk27, kk28, kk29}.

В экономическую группу включены следующие критерии: KK31 - снижение объема перекачки газа; KK32 - гидравлические испытания участка газопровода; KK33 - срок эксплуатации изоляционного покрытия; KK34 - максимальное фактическое рабочее давление. Размерность матрицы парных сравнений n = 4. Компоненты вектора локальных приоритетов: {kk31, kk32, kk33, kk34}. В результате получаем компоненты вектора на 2-ом уровне.

Сравнения всех участков ЛЧ МГ проводятся по отношению ко всем критериям, имеем 23 матрицы парных сравнений и 23 вектора локальных приоритетов с размерностью, определяемой числом объектов, участвующих в сравнении: для критериев технологической группы {kk11, kk12, kk13, kk14, kk15, kk16, kk17, kk18, kk19, kk110} имеем показатели {r11,m; r12,m; r13,m; r14,m; r15,m; r16,m; r17,m; r18,m; r19,m; r110,m}; для критериев нормативной группы {kk21, kk22, kk23, kk24, kk25, kk26, kk27, kk28, kk29} определяем показатели {r21,m; r22,m; r23,m; r24,m; r25,m; r26,m; r27,m; r28,m; r29,m}; для критериев экономической группы {kk31, kk32, kk33, kk34} рассчитываем показатели {r31,m; r32,m; r33,m; r34,m}. Каждый из этих показателей является вектором, компоненты которого представляют собой приоритеты участков ЛЧ МГ по их предпочтительности при оценивании по соответствующему критерию, например, для критерия <категория участка> (kk13) и показателя r13,m вектор может быть таким: {r13,m =1; r13,m=2; r13,m=3; • • •}, где m - номер участка ЛЧ МГ.

Ранжирование осуществляется путем вычисления и сравнения величины относительного риска эксплуатации (RRG) для каждого объекта с остальными из системы находящихся в архиве объектов Rm. В общем виде вычисление величины относительного риска эксплуатации для каждого объекта можно представить в виде: