Валерьевна разработка методики оценки эффективности эксплуатации компрессорных станций на основе анализа организации производства

Тюмень 2006

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При сложившейся политической и экономической ситуации в настоящее время особое внимание уделяется вопросам организации производства газотранспортных предприятий на различных уровнях управления. С 2004 года начат второй этап реформирования ОАО «Газпром», который заключается в повышении эффективности работы Газпрома как вертикально интегрированной компании, объединяющей все циклы: разведку, добычу, транспортировку, переработку, хранение и сбыт. В связи, с чем наиболее актуальные и важные задачи это повышение эффективности основной деятельности и оптимизация структуры управления основными видами деятельности на уровне дочерних обществ. Необходимость повышения эффективности функционирования служб эксплуатации компрессорных станций, как структурной единицы газотранспортного предприятия, обосновывается увеличением расхода материальных, трудовых, энергетических, финансовых ресурсов и, как следствие, столь же резким увеличением относительных потерь при внедрении неоптимальных (или даже нерациональных) методов организации производства и эксплуатации.

Цель исследования. Целью работы является повышение эффективности эксплуатации компрессорных станций газотранспортных предприятий на основе оценки их функционирования с позиции организации производства.

Основные задачи исследования.

• На основе анализа организационной структуры ОАО «Газпром» определить основные факторы, влияющие на эффективность работы служб эксплуатации компрессорных станций.
• Разработать методику количественной оценки эффективности эксплуатации компрессорных станций на основе определенных основных факторов, влияющих на эффективную работу газотранспортных предприятий.
• Оценить эффективность проведения мероприятий, необходимых для безотказного функционирования системы эксплуатации компрессорных станций с учетом показателей работоспособности основного оборудования.
• Определить основные принципы организации и выполнения экспертных работ, а также степень возможности использования экспертных систем для оценки эффективности функционирования служб эксплуатации компрессорных станций.
• Разработать методику принятия решений по проведению мероприятий, направленных на повышение эффективности работы служб эксплуатации компрессорных станций на различных уровнях организационной структуры предприятия.

Научная новизна. На основании выполненных исследований получены следующие результаты.

• Разработана методика оценки эффективности эксплуатации компрессорных станций на основе установленных в результате анализа организации производства основных факторов, влияющих на эффективную работу газотранспортных предприятий.
• Построена количественная оценка эффективности проведения мероприятий, необходимых для безотказного функционирования системы эксплуатации компрессорных станций, учитывающая основные показатели и характеристики работы газоперекачивающих агрегатов с позиции организации производства.
• Разработана методика принятия организационно-управленческих решений, направленных на повышение эффективности функционирования газотранспортного предприятия на основе количественной оценки показателей функционирования служб эксплуатации компрессорных станций.
• Построена оболочка экспертной системы, в которой определены правила вывода суждений на базе формулы расчёта количественной оценки функционирования системы эксплуатации компрессорных станций, для оценки влияния отдельных факторов с целью улучшения их значений.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты разработанных методических положений позволяют адекватно планировать деятельность служб эксплуатации компрессорных станций, с текущим контролем и внесением своевременных изменений в организацию производства.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции «Транспортный комплекс – 2004», на научно-практической конференции «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» 2004г., в рамках II научной школы-семинара молодых ученых, аспирантов, студентов, посвященной 75-летию Тюменского государственного университета: «Теплофизика, гидрогазодинамика, теплотехника», 2005г. и на расширенном заседании кафедры: «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов». По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, библиографии. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 3 таблицы, список литературы из 97 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель и основные задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первом разделе проведен анализ организационной структуры ОАО «Газпром», представленный на рис.1., определены основные направления повышения уровня организации производства. Особую роль в газотранспортной системе ОАО «Газпром» играют компрессорные станции (КС) магистральных газопроводов, обеспечивающие транспортировку газа от месторождений и хранилищ к потребителям. В связи с этим была выделена и определена система эксплуатации КС, представляющая собой совокупность органов управления работой оборудования и персонала специалистов, целенаправленно функционирующая для обеспечения безотказной работы КС.

Рис. 1. Дивизиональная организационная структура ОАО «Газпром»

1 – управляющие воздействия и информация по прямому каналу связи; 2 – информация о состоянии управляемой подсистемы по обратному каналу связи; 3 – ресурсы на входе системы; 4 – выход системы (продукция, услуги, выполненные обязательства); 5 – информация о внешней среде; 6 – воздействия внешней среды;7 – исходящая информация и документация во внешнюю среду

Поэтому четкая организация обслуживания, функционирования системы эксплуатации компрессорных станций (СЭ КС), обеспечение готовности и способности специалистов и самих КС к выполнению целевых задач требуют постоянного поиска и внедрения новых форм организации производства: создание более совершенных методов контроля за эксплуатационными и функциональными (используемыми для решения целевых задач) режимами работы; обеспечение эффективного контроля за деятельностью сотрудников всех уровней; создание совершенных средств обслуживания процессов целевого функционирования КС.

В работе проведен анализ стратегий эксплуатации энергетического оборудования КС, в результате которого была получена вероятностная модель безотказной работы КС при различных стратегиях:

(1)

где: , – число рабочих и резервных газоперекачивающих агрегатов (ГПА); – число агрегатов в группе при последовательно-параллельном включении; , – число ГПА в плановом ремонте и в ремонте по результатам диагностики; – межремонтный период при реализации планово-предупредительных мероприятий; – срок службы агрегата до ремонта по техническому состоянию; , – длительности ремонта (или замены) при реализации планово-предупредительных мероприятий и обслуживанию по состоянию.

В работе рассмотрены три стратегии: 1 – стратегия, при которой осуществляются планово-предупредительные ремонты оборудования; 2 – стратегия обслуживания по фактическому техническому состоянию; 3 – смешанная стратегия, когда имеют место плановые (с корректировкой межремонтных и межинспекционных периодов) и экстренные (по состоянию) мероприятия.

На основе полученной вероятностной модели безотказной работы КС определена необходимость перехода от программно-временного принципа управления к принципу управления с обратной связью.

Второй раздел посвящен определению и анализу основных факторов, влияющих на организационную структуру СЭ КС; разработке методики оценки функционирования СЭ КС. В результате анализа были выделены следующие факторы: удовлетворение потребностей пот-ребителей (обеспечение плановой работы) (); фактор климатического положения (); фактор географического положения (); финан-сирование (); макроэкономический фактор (); необходимые затраты на эксплуатацию основного оборудования (); состояние материально-технической базы (); научно-технические достижения (); наполнение структуры специалистами (); эффективность проведения процессов, необходимых для безотказного функционирования СЭ КС (); информационная обеспеченность текущим состоянием КС ().

Вариабельность и значимость выделенных факторов зависит от организационной структуры газотранспортного предприятия и от ее рассматриваемого иерархического уровня.

С учетом выделенных факторов построена модель количественной оценки функционирования СЭ КС:

. (2)

Определены формулы и методы вычисления значений перечисленных факторов, а также весовых коэффициентов , с которыми эти факторы входят в качестве слагаемых в выражение (2). Весовые коэффициенты предложено определять экспертно-статистическими методами: рангов (ранжирования); непосредственного оценивания (балльный); сопоставлений.

Более детально определен и рассмотрен фактор эффективности проведения процессов, необходимых для безотказного функционирования СЭ КС (), как наиболее вариабельный и значимый на уровне структурных подразделений (объединений и управлений). Для количественного определения этого фактора предложено оценивать его действие с использованием характеристики – фактического показателя эффективности функционирования СЭ КС, который определен как

, (3)

где и – фактические показатели эффективности для ГПА с газотурбинным приводом (ГГПА) и ГПА с электроприводом (ЭГПА); и – общая доля среднего числа работающих под нагрузкой ГГПА и ЭГПА на КС: , – среднее количество работающих под нагрузкой ГГПА и ЭГПА на КС.

Фактический показатель эффективности для каждого типа ГПА определен как сумма показателей его надежности и фактического показателя работоспособности агрегатов за рассматриваемый период времени, взятых с определенными весами.

В настоящее время оценка показателей надежности ГПА осуществляется системой показателей, основанных на определении времени нахождения агрегата в зависимости от эксплуатационного состояния: суммарном времени нахождения агрегата в работе за отчетный период ; времени нахождения агрегата в резерве ; времени нахождения агрегата в плановом ремонте ; времени вынужденного простоя агрегата за отчетный период .

На основе сопоставления приведенных временных состояний агрегата определяются следующие показатели его надежности, входящие в качестве сомножителей слагаемых в формулу для вычисления фактического показателя эффективности каждого из типов ГПА: коэффициент технического использования агрегата; коэффициент готовности агрегата; коэффициент оперативной готовности.

Фактический показатель работоспособности КС за рассматриваемый период определен следующим образом:

, (4)

где: – число отказов (аварийных остановов) -го типа. Тип отказа определяется причиной его возникновения, поэтому выделены следующие причины: неисправность электрооборудования; нарушение внешнего электроснабжения и проявление природных факторов; неисправность контрольно-измерительных приборов (КИП; нарушение системы регулирования; неисправность механической части; нарушение правил технической эксплуатации (ПТЭ); – коэффициент, указывающий влияние каждого типа отказов на показатель работоспособности СЭ КС в целом, , определяются экспертно-статистическим методом, причем для ГГПА и ЭГПА эти значения будут различными, поскольку для ЭГПА отказы, вызванные неисправностью электрооборудования, оказывают более существенное влияние на фактический показатель работоспособности агрегатов КС.

Анализ основных факторов позволил разработать перечисленные выше методики и оценки эффективности эксплуатации КС.

В третьем разделе построена оболочка экспертной системы, использующей формальные и эвристические знания, принятые от специалистов-экспертов для определения оптимальной организации работы СЭ КС; определены основные принципы организации и выполнения экспертных работ.

В процессе принятия управленческих решений постоянно встает вопрос о том, какой шаг необходимо сделать в качестве следующего, чтобы с минимальными затратами средств и времени достичь оптимального эффекта. При этом всегда имеет место элемент неопределенности, для преодоления которого необходимо использование эвристических методов, что позволяет принимать наиболее правильные решения, снижающие цену возможных ошибок. Поэтому каждый недочёт в организации производства может иметь последствия.

Предложены основные принципы организации и выполнения экспертных работ по оценке функционирования СЭ КС с учетом статистического анализа прошлой деятельности, анализа индивидуального качества экспертов, их компетентности и коллективной оценки, поскольку состоятельность и эффективность разработанной методики количественной оценки эффективности функционирования СЭ КС существенно зависят от компетентности и согласованности используемых в ней экспертных оценок.

В четвертом разделе выделены мероприятия, направленные на повышение эффективности организации СЭ КС. Разработана методика принятия решения о выборе видов этих мероприятий, основанная на качественном анализе тенденции изменения как комплексного показателя эффективности , так и его составляющих в отдельности (коэффициентов: технического использования; готовности; оперативной готовности, фактического показателя работоспособности агрегатов КС).

С позиции влияния на фактический показатель эффективности работы и организации служб эксплуатации КС определены следующие мероприятия:

1. повышение квалификации специалистов, изменение кадровой политики;
2. проведение капитального ремонта либо замена ГПА;
3. капитальный ремонт либо замена систем механизации управления работы оборудования, настройка либо замена контрольно-измерительной аппаратуры;
4. изменение системы взаимодействия с поставщиком электроэнергии, внедрение средств контроля качества энергообеспечения;
5. капитальный ремонт либо замена электрооборудования;
6. проведение внеплановых инспекционных проверок текущего состояния оборудования КС, внесение изменений в план выполнения ремонтно-восстановительных работ.

Первый вид мероприятий назначается, если основная причина убывания фактического показателя эффективности связана с нарушением правил технической эксплуатации основного оборудования. Второй вид – с неисправностями механической части ГПА. Третий – с нарушением работы систем управления и КИП. Четвертый – с нарушениями внешнего электроснабжения. Пятый – с нарушением работы электрооборудования КС. Шестой вид – назначается при наличии падающей тенденции коэффициентов технического использования, готовности и оперативной готовности.

Для определения характера изменения показателя целесообразно введение индикатора тенденции. В качестве такого индикатора предлагается использовать «скользящую среднюю», т.е. построение среднего арифметического значения показателя для определенного количества его значений за предыдущие периоды. Алгоритм принятия организационно-управленческих решений по выбору мероприятий, направленных на повышение эффективности функционирования служб эксплуатации КС, представлен на рис. 2.

Процедура принятия решений по выбору перечисленных выше мероприятий включает следующие основные этапы:

• анализ сводного фактического показателя эффективности функционирования СЭ КС по территориальному управлению;

детальный анализ показателя эффективности систем эксплуатации по каждой КС, подчиняющейся территориальному управлению, в случае наличия падающей тенденции у сводного фактического показателя эффективности или пересечения с индикатором тенденции;

• детальный анализ по составляющим показателя эффективности, а именно коэффициента технического использования агрегатов, коэффициента готовности, коэффициента оперативной готовности и фактического показателя работоспособности агрегатов КС, в случае наличия падающей тенденции у показателя эффективности рассматриваемой КС или пересечения с индикатором тенденции;
• детальный анализ по составляющим фактического показателя с целью определения причин аварийных отказов и их тенденции в случае наличия падающей тенденции у фактического показателя работоспособности ГПА рассматриваемой КС или пересечения с индикатором тенденции;

определение видов мероприятий, направленных на изменение тенденции составляющих показателя эффективности и, как следствие, на изменение тенденции самого показателя эффективности, по результатам проведенного анализа.

Рис.2. Алгоритм принятия решений по выбору мероприятий

В работе в качестве примера использования предложенной методики принятия организационно-управленческих решений по выбору мероприятий, направленных на повышение эффективности функционирования СЭ КС, рассмотрена работа служб эксплуатации КС ТУМГ ООО «Сургутгазпром». Апробированная разработанная методика позволила отразить реальную ситуацию и положительно повлиять на организацию производства СЭ КС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. В результате проведенного анализа организационной структуры ОАО «Газпром» определены основные факторы, влияющие на эффективную работу служб эксплуатации компрессорных станций.

2. Разработана методика оценки эффективности эксплуатации компрессорных станций на основе установленных основных факторов, влияющих на эффективную работу газотранспортных предприятий.

3. Определена оценка эффективности проведения мероприятий, необходимых для безотказного функционирования системы эксплуатации компрессорных станций с учетом показателей работоспособности основного оборудования, взаимодействия систем более высокого иерархического уровня на основе прикладной статистики.

4. Построена оболочка экспертной системы, в которой установлены правила вывода суждений на базе формулы расчёта количественной оценки функционирования системы эксплуатации компрессорных станций; определены основные принципы организации и выполнения экспертных работ по оценке функционирования служб эксплуатации компрессорных станций.

5. Разработана методика принятия решений по определению мероприятий, направленных на повышение эффективности организации служб эксплуатации, на основе количественной оценки показателей работы отдельных компрессорных станций.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванов В.А. Системные признаки совокупности процессов эксплуатации компрессорных станций. / Сапожникова А.В. // Тез. доклада в рамках второй научной школы-семинара молодых ученых и аспирантов. – Тюмень: ТГУ, 2005. – С.32-37.
2. Сапожникова А.В. Построение вероятностной модели оценки работоспособности компрессорной станции. / Волынец И.Г., Сапожников Е.В. // Нефть и газ, 2005. – №6. – С.61-66.
3. Сапожникова А.В. Пуассоновский поток отказов газоперекачивающих агрегатов. / Волынец И.Г. // Мегапаскаль: Сб. науч. трудов – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – №1. – С.50-51.
4. Сапожникова А.В. Оценка эффективности функционирования системы эксплуатации компрессорных станций. // Мегапаскаль: Сб. науч. трудов – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – №2 С.32-35.
5. Сапожникова А.В. Анализ факторов, влияющих на функционирование системы эксплуатации компрессорных станций. / Волынец И.Г., Гимадутдинов А.Р. // Мегапаскаль: Сб. науч. трудов – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – №2. – С.37-39.
6. Сапожникова А.В. Построение математической модели влияния факторов на функционирование системы эксплуатации компрессорных станций. / Семенов А.С., Иванов В.А. // Мегапаскаль: Сб. науч. трудов – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – №2. – С.45-48.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625039, Тюмень, ул. Киевская, 52