Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

УДК 628:62-192.69.003

МЕТОДИ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ЗОВНІШНІХ МЕРЕЖ ТРУБОПРОВОДІВ З УРАХУВАННЯМ ПАРАМЕТРІВ НАДІЙНОСТІ І ТЕХНОЛОГІЧНОСТІ

05.23.08 - технологія і організація промислового та цивільного будівництва

автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

меженський олександр миколайович

Дніпропетровськ-2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донбаській національній академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:кандидат технічних наук, професор Уваров Євген Павлович, Луганський інститут післядипломної освіти Донбаської національної академії будівництва і архітектури, заступник директора з навчальної роботи

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Корінько Іван Васильович, генеральний директор Державного комунального підприємства “Харківкомуночиствод”;

кандидат технічних наук, доцент Радкевич Анатолій Валентинович, начальник кафедри військової підготовки Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В.Лазаряна Міністерства транспорту і зв'язку України.

Провідна установа:

Київський національний університет будівництва і архітектури, кафедра організації і управління будівництвом, Міністерства освіти і науки України, , м. Київ проектування об'єкт технологічність трубопровід

Захист відбудеться “ 17 ” листопада 2005 р. о 15⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.085.01 Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24^а, ПДАБА, ауд. 202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24^а.ПДАБА

Автореферат розісланий “ 16 ” жовтня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої радиБаташева К.В.

загальна характеристика роботи

Актуальність теми зумовлена основними завданнями реформування житлово-комунального господарства, визначеними науково-технічною доктриною і державною політикою в Посланні Президента України до Верховної Ради України “Європейський вибір. Концептуальні основи стратегії економічного і соціального розвитку України на 2002-2011 роки”, Указом Президента України “Про прискорення реформування житлово-комунального господарства”, “Програмою реформування і розвитку житлово-комунального господарства на 2002-2005 роки і на період до 2010 року”, схваленої Постановою Кабінету Міністрів України від 14.02.2002 р. № 189, Законом України “Про загальнодержавну програму розвитку водного господарства” і Постановою Кабінету Міністрів України від 17.11.1997 р. № 1269 “Про програму розвитку водопровідно-каналізаційного господарства” із змінами, внесеними постановою Кабінету Міністрів України від 01.06.02 № 721 і Галузевою науково-технічна програмою на 2003-2007 роки “Наука” Дерджитлокомунгоспу України, 2003 в розвитку галузі водопровідно-каналізаційного господарства. Це, насамперед: створення чітко орієнтованої законодавчо-інституціональної і нормативно-методичної бази в сфері водопровідно-каналізаційного господарства; ресурсозбереження (зниження витрат матеріальних і енергетичних ресурсів, енергетичний аудит систем, розробка універсальної методики нагромадження і регулювання банку даних і знань з комплексної експлуатаційної надійності і технологічності проектних рішень і управління поводженням проектів при їхньому створенні і реалізації; енергозберігаючі технології ремонтно-відбудовчих робіт) та ін.; організація і супровід розробки регіональних програм (пілотних проектів) реформування підприємств водопровідно-каналізаційного господарства як однієї з найбільш важливих соціально-економічних задач життєдіяльності і життєздатності суспільства. Діючі на теперішній час у житлово-комунальному господарстві України водопровідні і каналізаційні системи мають низьку проектну технологічність і експлуатаційну надійність функціонування. Багато з них перебувають в аварійному стані і вимагають термінового проведення ремонтно-відбудовчих робіт або повної заміни. Так, у містах і селищах Луганської області з загальної довжини водопровідних трубопроводів в розвідних мережах, що дорівнює близько 10000 км, 4500 км вимагають капітальних ремонтів або повної заміни; з 3000 км каналізаційних трубопроводів більше 800 км знаходяться в аварійному стані. Для відновлення життєдіяльності і життєздатності проектів аварійних трубопроводів потрібні значні капітальні вкладення коштів. За умов обмежених можливостей фінансових коштів для реконструкції водопровідних і каналізаційних мереж особливої актуальності набуває використання маловитратних, проектно-орієнтованих на корисний результат технологій комплексної оцінки якості проектів, санації і реновації трубопроводів водопровідно-каналізаційного господарства і управління проведенням проекту при його реалізації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота виконана відповідно до “Основних завдань і організаційно-технічних напрямків Держкомітету України з питань житлово-комунального господарства” - розділ “Завдання і пріоритети розвитку підгалузі водопровідно-каналізаційного господарства”, що здійснюється на кафедрі технології, організації та охорони праці Донбаської національної академії будівництва та архітектури (ДонНАБА).

Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є дослідження взаємозалежностей і встановлення закономірностей між надійністю і технологічністю об'єктів водопровідно-каналізаційного господарства, наукове обґрунтування і розробка моделі системи комплексного проектування і управління проектами трубопроводів водоподачі і водовідведення з оцінкою їхньої надійності і технологічності та моделі вибору оптимальних варіантів організаційно-технологічних рішень.

Поставлена мета обумовила необхідність вирішення наступних задач:

- виявлення й системний аналіз сучасних тенденцій застосування положень теорії надійності і будівельної технологічності при проектуванні трубопроводів, технологій їхньої прокладки й експлуатації в повному життєвому циклі інвестиційно-будівельного проекту;

- дослідження взаємозв'язків між технологічністю об'єктів і їхньою експлуатаційною надійністю;

- аналіз концептуальних принципів системно-комплексного проектування та управління поводженням проектів у різних умовах їхньої реалізації;

- наукове обґрунтування і розробка моделі комплексного проектування трубопроводів водоподачі і водовідведення в контурі фазового простору і часу життєвого циклу з обліком екологічних і соціально-економічних вимог;

- розробка методик розрахунків надійності і комплексної технологічності трубопроводів за матеріалами прогнозної оцінки якості проектів;

- розробка методики управління організаційно-технологічними рішеннями при виборі оптимальних наскрізних варіантів комплексних проектних рішень систем трубопроводів по узагальнюючих розрахункових показниках їхньої надійності і технологічності.

Об'єкт дослідження - інженерні системи трубопроводів водоподачі і водовідведення.

Предмет дослідження - проектні параметри експлуатаційної надійності і комплексної технологічності трубопроводів у повному життєвому циклі проекту та управлінні організаційно-технологічним рішень проекту при їхній реалізації: проектуванні, будівництві, експлуатації, реконструкції і ліквідації.

Методи дослідження - системний аналіз, синтез, оцінка і адаптація рішень в методах проектування та управління проектами, зіставлення й узагальнення факторів і показників і їхніх дефініцій; основні принципи теорії проектної системології та системотехніки будівництва, використані при дослідженні взаємозв'язків процесів у моделях системи комплексного проектування і управління проектами трубопроводів; теорія ймовірності і моделювання інтегрального потоку відмовлень трубопроводів; моделювання розрахункових схем трубопроводів; методів і способів технології їх проектування зі зведення, ремонту і реновації, методи експертних оцінок якості проекту; теорія надійності.

Наукова новизна отриманих результатів. У дисертації обґрунтовані об'єктивна необхідність і практичне значення розвитку важливого напрямку досліджень, що забезпечують науково-методологічні основи формування і реалізації інноваційного переоснащення підгалузі житлово-комунального господарства, підвищення ефективності актуального управління поводженням проектів, забезпечення і супроводи інвестиційно-інноваційної моделі її розвитку в сфері підприємств водопровідно-каналізаційного господарства.

Принципова новизна отриманих результатів полягає в тому, що автором вперше обґрунтовані науково-методичні основи цілісності системно-комплексного підходу до проектування створення проекту та управління зміною проектних рішень при їхній реалізації, тобто оцінки якості життєдіяльності і життєздатності функціонування систем водопровідно-каналізаційного господарства підприємств.

В умовах економіки ринкових форм орієнтації суспільства наукову новизну складають наукові результати, що отримані автором особисто і виносяться на захист:

- виконане теоретичне узагальнення принципів і методик проектно-орієнтованих на мету - результат технологічності і надійності інженерних споруд типу трубопровідних мереж водоподачі і водовідведення, що забезпечує як вибір науково-технічних пріоритетів розвитку і реконструкції трубопровідних мереж, так і проведення системного аналізу, синтезу й оцінки моделей моніторингу якості і проектного менеджменту в реалізації демонстраційних проектів при здійсненні окремих функцій регулювання діяльності суб'єктів природних монополій у сфері централізованого водо-, теплозабезпечення і водовідведення;

- розроблено узагальнену класифікацію факторів надійності досліджуваних об'єктів і розрахункових показників надійності трубопроводів по їхніх проектних матеріалах;

- виявлений і досліджений взаємозв'язок і залежності між надійністю і технологічністю об'єктів, у тому числі на досвіді і прикладах систем трубопроводів;

- науково обґрунтована і розроблена трикомпонентна модель генезису відмовлень трубопроводів;

- розроблено методику і методи комплексного проектування трубопроводів водоподачі і водовідведення з оптимізацією проектних рішень за критеріями надійності і технологічності;

- запропоноване узагальнене визначення технологічності в проведенні технічного аудиту, паспортизації і комплексного моніторингу проекту.

Практична значущість отриманих результатів полягає в розробці проектно-орієнтованої на конкретний результат системи комплексного проектування та управління проектами трубопроводів водоподачі і водовідведення з оптимізацією проектних рішень за критеріями експлуатаційної надійності і комплексної технологічності та управління змінами рішень при їхньому здійсненні. Система може бути використана з різними комбінаціями фазового простору як при стадії життєвого циклу проекту при проектуванні нових трубопроводів, так і при реконструкції і капітальному ремонті діючих. Розрахунки залишкової надійності діючих трубопроводів за методиками системи комплексного проектування і моніторингу якості можуть здійснюватися за результатами аудиту їхніх обстежень і паспортизації, що дає об'єктивну основу для визначення черговості ділянок для проведення на них планово-попереджувальних і ремонтно-відбудовчих робіт.

Особистий внесок здобувача. Автором дисертаційної роботи науково обґрунтовані і розроблені наукові основи і методика системно-комплексного проектування трубопроводів з обґрунтуванням проектних рішень за критеріями надійності і технологічності; запропонована і науково обґрунтована трикомпонентна модель генезису відмовлень трубопроводів; виявлено і досліджена залежність між надійністю і технологічністю об'єктів; розроблені методики розрахунків проектної і функціональної надійності і технологічності трубопроводів за їхніми характеристиками, а також методики управління зміною рішень і реалізації проекту для підвищення надійності і технологічності проектованих і функціонуючих трубопроводів як індикаторів рівнів ефективності їхньої експлуатації.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи були повідомлені на науково-технічних конференціях у період 1999-2003 рр.: Друга всеукраїнська науково-технічна конференція "Аварії на будівлях і спорудах та їх попередження", м. Київ, 8-9 грудня 1999 р.; Усеукраїнська науково-технічна конференція з проблем водопостачання і водовідведення, присвячена всесвітньому дню водних ресурсів, м. Донецьк, 2001 р. (Національна Академія наук України, інститут економіки промисловості) та ін.

Публікації. Результати досліджень і розробок по темі дисертації опубліковані в 13 статтях і 2 доповідях, відображених у тезах наукових конференцій, у тому числі в 6 статтях, надрукованих у виданнях, що рекомендуються ВАК України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел і додатку. Обсяг становить 240 сторінок, рисунків - 19, таблиць - 24, літературних джерел - 195 позицій.

основний зміст роботи

У вступі обґрунтовані вибір і актуальність теми дисертації, визначені мета, задачі та методологічні основи дослідження, наукова новизна і практичне значення роботи; викладені основні положення, що подаються на захист.

У першому розділі проведено аналіз сучасних особливостей прокладання інженерних мереж водоподачі та водовідведення і надійності їх експлуатації.

Аналіз особливостей і тенденцій у сучасному водопровідно-каналізаційному господарстві й у роботах по реконструкції і відновленню трубопроводів показав, що застосовувані в цій галузі традиційні технології перетерплюють істотні зміни під впливом науково-технічного прогресу і трансферту досвіду закордонних країн. Велике поширення одержують нові технології з застосуванням нових типів конструкцій, матеріалів і відповідного устаткування. У зв'язку з цим виникає необхідність використання об'єктивного комплексного критерію при оцінці і виборі проектно-орієнтованих ефективних маловитратних технологій будівництва, модернізації і реконструкції та моніторингу оцінки трубопроводів водоподачі і водовідведення. Такий критерій дає теорія будівельної технологічності. Дослідженням і розробці цієї теорії присвячені роботи Атаєва С.С., Булгакова С.Н., Волги В.С., Вороніна В.І., Гінзбурга А.В., Гусакова А.А., Гончаренка В.Д., Кірноса В.М., Колесніченка В.Г., Коринько Н.В., Монфреда Ю.Б., Олейніка П.П., Полтавцева С.Н., Прикіна Б.В., Сахновського М.М., Торкатюка В.І., Уварова Є.П., Шрейбера А.К., Фокова Р.І., Черненка В.К., Яровенка С.М. та інших вчених.

Використання принципів системного аналізу й оцінки будівельної технологічності при проектуванні трубопроводів і технології їхньої прокладки, ремонту або реконструкції забезпечує значне скорочення трудовитрат і матеріальних ресурсів на стадії створення, санації і реновації проектів.

Не менш важливе значення в повному життєвому циклі проекту ніж економічність трубопровідних робіт, має експлуатаційна надійність трубопроводів. Питання надійності будівельних інженерних систем житло-цивільних і виробничих об'єктів почали розроблятися переважно з початку 70-х років 20-го сторіччя в роботах Авирома Л.С., Болотіна В.В., Колотилкіна Б.М., Перельмутера А.В., Ржаницина А.Р., Гусакова А.А., Тяна Р.Б., Швеця Б.В. та інших вчених. Надійність водопровідних і каналізаційних мереж розглядається в ряді робіт Абрамовича І.А., Алексєєва М.І., Гончаренка Д.Ф., Єременка Ю.А., Зотова Н.І., Іванова Ф.М., Маслака В.Н., Найманова А.Я., Насонкиної Н.Г. та інших.

Не зважаючи на те, що і надійність, і технологічність є основними векторами науково-технічного прогресу в сфері водопровідно-каналізаційного господарства, зараз немає достатньої визначеності в питаннях про наявність (або відсутність) встановлених взаємозв'язків між ними. Аналіз наявних науково-інженерних аналітичних матеріалів показує, що ці питання залишаються практично не дослідженими. Тому проведення дослідження взаємозалежностей між надійністю і технологічністю об'єктів є однією з головних задач ресурсозбереження, вирішення якої необхідне для розробки дворівневої системи комплексного проектування та управління проектами за рахунок змін параметрів надійності і технологічності проектних рішень цілеорієнтованих на кінцевий результат - нормування створення або реконструкції життєдіяльності і життєздатності трубопроводів водоподачі і водовідведення.

У другому розділі досліджені взаємозв'язки між будівельною технологічністю об'єктів та їх експлуатаційною надійністю.

Літературний огляд розвитку ідей технологічності в різних галузях промислового виробництва і в будівництві дозволив виявити ряд положень, які є загальними для всіх цих галузей:

1. Технологічність є результатом деякої відповідності між предметом праці (деталь, вузол, об'єкт, споруда) та засобами виробництва (інструмент, станки, технологічне обладнання, машини і механізми тощо).

2. Для досягнення зазначеної в пункті 1 відповідності можуть бути застосовані певні універсальні прийоми (спрощення, уніфікація, скорочення кількості складових частин тощо), які надають предметам праці при їх проектуванні властивості технологічності; ці прийоми можуть бути визначені як фактори технологічності.

3. Наявність властивостей технологічності в предметах праці проявляється в зменшенні трудомісткості, вартості, матеріалоємності та часу їх виготовлення; ці показники будь-якого виробничого процесу використовуються й як показники технологічності предметів праці.

Із урахуванням цих положень запропоноване узагальнене визначення технологічності як сукупності таких властивостей предметів праці, за наявності яких виникає певна відповідність між предметом праці, з одного боку, і засобами виробництва та робітниками, з іншого боку, що забезпечує мінімізацію витрат праці, часу, матеріалів, грошових коштів та інших ресурсів на виготовлення предмету праці.

Відповідно до наведеного узагальненого визначення технологічності розроблена класифікація факторів технологічності, яка містить 44 фактора двох типів, розподілених в п'ять груп та дванадцять підгруп (рис. 1).

Слід зазначити, що в даній роботі термін “фактор технологічності” використовується для позначення всіх видів причин технологічності в об'єктах, конструкціях та виробах.

Властивості технологічності в предметах праці проявляються в зменшенні трудомісткості, матеріалоємності та часу на їх виготовлення. Кількісні значення цих величин використовуються як показники технологічності. Розроблена класифікація показників технологічності враховує як їх розподіл за стадіями будівництва та експлуатації об'єктів, так і ієрархічні взаємозв'язки, а також різні форми виразу їх чисельних значень.

Із урахуванням специфіки будівельних об'єктів, в тому числі зовнішніх мереж водоподачі та водовідведення, розроблена класифікація факторів їх надійності (рис. 2) та класифікація причин зниження надійності. Ці класифікації можуть бути використані як конструктивна основа для розробки методики підвищення надійності об'єктів і конструкцій при їх проектуванні.

Для розрахунків надійності зовнішніх мереж водоподачі та водовідведення розглянута система показників надійності будівельних об'єктів в умовах нормального закону розподілу випадкових величин, як такі яких розглядаються відмовлення та пошкодження конструкцій та елементів мереж.

Для розрахунків надійності трубопроводів зовнішніх мереж водоподачі та водовідведення як для відновлюваних елементів, прийняті наступні показники надійності: ймовірність безвідмовної роботи P(t_o); ймовірність відмови об'єкту в інтервалі часу від початку роботи Q(t_o); ймовірність безвідмовної роботи об'єкта P(t, t+t_o) в інтервалі часу від t до t+t_o; ймовірність відмови об'єкту Q(t, t+t_o) в інтервалі часу від t до t_o; середній наробіток до відмови Т_ср - математичне очікування експлуатації об'єкту до першої відмови; інтенсивність відмов л(t) - умовна щільність ймовірності виникнення відмови відновлюваного об'єкту, яка визначається для моменту часу, що розглядається за умови, що до цього моменту відмови не виникло.

При дослідженні взаємозв'язків між технологічністю та надійністю будівельних об'єктів встановлено наявність складної залежності між цими властивостями об'єктів. Дослідження здійснено шляхом встановлення відповідності та взаємного впливу факторів надійності та технологічності. У цілому близько 52,5% всіх факторів (і надійності, і технологічності) здійснюють взаємний додатковий вплив і на надійність, і на технологічність об'єктів; приблизно 41,5% факторів - нейтральні і 6% здійснюють взаємний від'ємний вплив. Отже, по-перше, між технологічністю і надійністю об'єктів і конструкцій є переважно пряма залежність; по-друге, є суттєві можливості для незалежного вирішення задач підвищення надійності і технологічності (нейтральні фактори); по-третє, деякі рішення, спрямовані на підвищення надійності об'єктів і конструкцій, можуть частково обмежувати рівень їх технологічності.

Отримані висновки про залежність між факторами технологічності та надійності об'єктів є основою для визначення можливих типів об'єктів за критерієм співвідношення рівней їх технологічності та надійності.

У третьому розділі запропонована методика вибору комплексних проектних рішень трубопроводів в дворівневій системі оцінки їх надійності та технологічності.

Визначена структура та розроблена загальна блок-схема комплексного проектування трубопроводів водоподачі та водовідведення, що містить чотири рівні функціональних проектних процесів: доінвестеційні дослідження та розробки, розробка комплексного проекту, розрахунки надійності проектованого трубопроводу, розрахунки технологічності прийнятих проектних рішень.

Рис. 1. Класифікаційна схема з розподілом та шифрами підгруп організаційно-технологічних факторів комплексної технологічності

Рис. 2. Класифікаційна схема груп факторів надійності об'єктів та конструкцій

Рівень розробки комплексного проекту трубопроводу містить шість блоків: розробка проектно-кошторисної документації, розробка проектно-технологічної документації на будівництво трубопроводу, розробка організаційно-технологічної документації на експлуатацію трубопроводу, розробка проектно-технологічної документації на реконструкцію трубопровода та на його знос (чи консервацію).

При розробці методики розрахунку показників надійності трубопроводів (третій рівень) використана трикомпонентна модель генезису відмовлень трубопроводів (виробничі дефекти в елементах трубопроводів, динамічні природні і техногенні впливи на трубопровід, дефекти старіння конструкцій трубопроводу), яка є результатом проведеного аналізу сукупності всіх відомих факторів, що є причинами відмовлень трубопроводів. (рис. 3) Загальна схема комплексного проектування трубопроводів наведена на рис.4.

На рис. 3 наведена спрощена схема трикомпонентної моделі генезису відмовлень трубопроводу. Вісі ординат на малюнку відповідає інтенсивність відмовлень л(t), вісі абсцис - час (t) роботи трубопроводу від його введення в експлуатацію до досягнення середнього терміну його дії Т_ср.

Цифрами позначені: 1 - інтенсивність відмовлень за рахунок виробничих дефектів; 2 - інтенсивність відмовлень, спричинених дією зовнішніх впливів; 3 - інтенсивність відмовлень трубопроводу від дефектів його старіння.

Кожному виду відмовлень відповідає окремий закон розподілу ймовірностей. Зменшуваний у процесі пусконалагоджувальних робіт потік відмовлень, спричинених виробничими дефектами, може бути відображеним показниковою функцією, яка використовується при моделюванні процесів розпаду; стаціонарний потік відмовлень трубопроводу, викликаних дією зовнішніх чинників адекватно відображається експоненціальним законом розподілу ймовірностей подій; відмовлення у наслідок дефектів старіння трубопроводу відображаються законом нормального розподілу ймовірностей (законом Гауса).

У відповідності з наведеними законами розподілу ймовірностей визначаються показники надійності трубопроводів окремо для кожного виду відмовлень.

Так, ймовірності безвідмовної роботи трубопроводу з урахуванням впливу тільки від виробничих дефектів Р_п(t_i), визначається за формулами:

Р_п(t_i) = 1 - F(t_i); F(t_i) =

де F(t_i) - функція розподілу відмовлень; N - кількість елементів (труб, з'єднань) на випробувальних ділянках трубопроводу; m_i(t_к) - кількість відмовлень за етапами випробувань.

Ймовірність безвідмовної роботи трубопроводу з урахуванням впливу тільки зовнішніх чинників Р_э(t_o) визначається за формулою:

Р_э(t_o) = е,

де л - параметр експоненціального розподілу ймовірностей; t_o - час роботи трубопроводу, для котрого виконується розрахунок. У загальному вигляді параметр л визначається на підставі узагальнення статистичних даних та експертних оцінок за формулою:

,

де п - кількість динамічних природних процесів, які проявляються на трасі трубопроводу; х_i - частота і-того природного процесу; Р_і - ймовірність появи руйнувань трубопроводу від дії і-того процесу; m - кількість техногенних динамічних процесів; ф_j - частота j -того техногенного процесу; Р_фj - ймовірність появи руйнувань трубопроводу від дії j-того процесу.

Ймовірність безвідмовної роботи трубопроводу з урахуванням впливу тільки відмовлень, спричинених дефектами його старіння Р_с(t_o), визначається за формулою:

Р_с(t_o) = 1 - F_o,

де б_n и _n - проектні значення параметрів нормованого розподілу ймовірностей; t_o - час роботи трубопроводу, для котрого виконується розрахунок; F_o- табульована функція (з таблиць).

Значення б_n у загальному випадку визначається за формулою:

б_n = ,

де К - коефіцієнт інтенсивності руйнування стінок труб; т- показник стійкості матеріалу труб (з таблиці); К_г - коефіцієнт глибини розміщення трубопроводу; б - нормативне значення параметру нормального розподілу (з таблиці у залежності від призначення трубопроводу, матеріалу і діаметру труб).

Сумарне значення показника ймовірності безвідмовної роботи трубопроводу Р(t_o) для кожного часу t_o його функціонування з урахуванням впливу відмовлень усіх трьох видів визначається за формулою:

Р(t_o) = Р_n(t_o) + Р_э(t_o) + Р_с(t_o) - 2

Аналогічно здійснюється обчислення інших показників надійності трубопроводів.

Рівень розрахунків технологічності проектних рішень містить блок розрахунків технологічності та блок коригування проектних рішень для підвищення їх технологічності, а також методику розрахунків комплексної технологічності та методику коригування проектних рішень для підвищення технологічності проектуємого трубопроводу.

Розрахунки індексних J та комплексних К показників технологічності трубопроводу здійснюються за формулами, наведеними у таблиці. Символами Н позначені нормативні показники вартості (в гривнах), трудоємності (в людино-днях), робочого часу (у змінах) на 1 км трубопроводу або на окрему його ділянку. Показникам Н_в відповідають вищі значення у галузі, Н_с - середні. При цьому по чисельному значенню Н_в<Н_с.

Символами П у таблиці позначені відповідні проектні показники вартості, трудоємності, робочого часу. Вони визначаються на підставі проектів, кошторисів, калькуляцій тощо.

Комплексні і індексні показники не мають розмірностей. Їх числові значення знаходяться в межах від 1 до 2. При цьому чим більший показник, тим вищий рівень технологічності. Коефіцієнти вагомості вартості, трудоємності та робочого часу позначені б_1, б₂, та б₃ відповідно.

Чисельні значення цих коефіцієнтів визначаються на підставі економічних розрахунків та (або) експертних оцінок. Їх сума може бути менше або дорівнювати 1. Коефіцієнти вагомості показників по стадіях (будівництво, експлуатація І, реконструкція, експлуатація ІІ, знос) позначені в₁, в₂, в₃, в₄ та в₅. Їх чисельні значення визначаються аналогічно коефіцієнтам б.

У четвертому розділі наведено результати впровадження роботи в практику експлуатації, паспортизації та реконструкції зовнішніх мереж водоподачі та водовідведення. Розрахунки економічної ефективності показують, що впровадження розробок може забезпечити значний економічний ефект - зниження експлуатаційних витрат на 30-40% з одночасним підвищенням надійності зовнішніх інженерних мереж водоподачі та водовідведення.

Упровадження методик розрахунків надійності та технологічності трубопроводів при їх паспортизації дозволяє отримати обґрунтовані оцінки залишкової надійності різних їх ділянок, що забезпечує оптимізацію вибору найменш надійних ділянок для проведення першочергових планово-попереджувальних ремонтів. Даний підхід дозволяє звести до мінімуму появу аварійних ситуацій на трубопроводах і проведення відповідних аварійних ремонтів. За даними Академії житлового-комунального господарства України, вартість аварійних ремонтів зовнішніх мереж водоподачі та водовідведення більш ніж в 3 рази перевищує вартість відповідних планово-попереджувальних робіт. Таким чином, попередження аварійних ситуацій на трубопроводах дозволяє знизити загальні витрати на їх ремонт в 2-3 рази.

Упровадження профілактичних заходів з підвищення надійності зовнішніх трубопроводів зовнішньої водоподачі та водовідведення забезпечує річний економічний ефект в розрахунку на 1 км відповідних трубопроводів від 1,3 тис. гривень до 30 тис. гривень.

Методологія досліджень упроваджена в навчальний процес Донбаської національної академії будівництва й архітектури. Окремі положення роботи були реалізовані в ході формування регіональної політики і програми соціально - економічного розвитку Луганської області і підготовки територіальних керівних документів (ТКД) в області системного проектування комплексної реконструкції міських територій. Зокрема правила планування, організації і керування експлуатацією проведенням експертних розрахунків термінів планово-попереджувальних ремонтів житлових будинків і інженерних мереж, розробки нормативно - методичних документів і підготовці аналітичних матеріалів до Постанови Кабінету Міністрів України від 13.04.2004 р. № 919 “Про затвердження програми реформування і розвитку водопровідно-каналізаційного господарства Луганської області на 2004-2005 р. і період до 2010 р.” і ін.

На основі запропонованої системи параметрів експлуатаційної надійності і будівельної технологічності на стадії організаційно-технологічного проектування підготовки міського господарства будівельного виробництва, керування змінами рішень у повному життєвому циклі проекту зовнішніх трубопровідних мереж, можуть зважуватися і ряд інших додаткових практичних задач, що виникають у процесі проведення досліджень по обґрунтуванню інвестиційно- інноваційної ефективності, передпроектної і проектно-будівельної діяльності й інженерно-екологічного моніторингу.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ

Розширення масштабу організаційно-технологічного проектування і охоплення ним на відміну від сформованої практики не тільки інвестиційно-будівельного виробництва, але й організаційно-ремонтного і ліквідаційного процесу в цілому, дозволяє створити системну розрахункову основу для прийняття комплексних проектних рішень, орієнтованих на всіх етапах і стадіях життєвого циклу проекту у досягненні єдиної мети - підвищення продуктивності інвестиції за рахунок обґрунтувань експлуатаційної надійності і будівельної технологічності, дотримання нормативних екологічних вимог (ОВНС) і стандартів якості, діяльності і продукції.

На основі системного аналізу-синтезу й адаптації структури і змісту проектно-кошторисної документації й інформаційних взаємозв'язків між етапами і стадіями організаційно-технологічного проектування повного життєвого циклу систем трубопроводів установлений загальний методологічний підхід до визначення експлуатаційної надійності як діючих, так і нових трубопроводів, що прокладаються, і їхньої будівельної технологічності.

Доведено що, по-перше, між надійністю і технологічністю об'єктів існує переважно пряма залежність; по-друге є істотні можливості для незалежного рішення задач підвищення надійності і технологічності проектованих об'єктів у стадіях розвитку повного життєвого циклу проекту; по-третє, області деяких рішень, спрямованих на підвищення надійності об'єктів і конструкцій можуть частково обмежувати рівень їхньої технологічності.

Розроблено методи і встановлені структура й алгоритм формування (структуроутворення) комплексного проектування і керування поводженням рішень, що змінюються, у яких блок розрахунків надійності проектованих (експлуатованих) трубопроводів має пріоритетне положення щодо блоку розрахунків і технологічності.

При розробці методик і експериментально-проектному дослідженні блоку розрахунків надійності трубопроводів використана трикомпонентна модель генезису відмовлень трубопроводів (виробничі дефекти в елементах трубопроводів, динамічні природні і техногенні впливи на трубопровід дефекти старіння конструкцій трубопроводу) і т.п.

Визначено склад, структуру параметрів послідовності формування проектних матеріалів усіх розділів комплексного проекту, виявлені потенційні можливості їх поліваріантної для всіх стадій у генезисі повного життєвого циклу проекту будівництва , експлуатації, реконструкції і за рахунок розрахункової методики проведення планово-попереджувальних ремонтів з урахуванням рівня нормативних екологічних вимог.

У результаті варіантного моделювання встановлені області сильних і слабких впливів факторів, що впливають на якісний рівень зіставлення узагальнених показників надійності і комплексної технологічності трубопроводів, розрахованих для кожного варіанта повного життєвого циклу комплексного проекту.

З урахуванням діючих правил обстеження і паспортизації зовнішніх мереж ВК викладені Положення про безпечну і надійну експлуатацію зовнішніх мереж ВК дозволяють відробити її з інформаційною системою збору, нагромадження й обробки бази даних про технічний стан трубопроводів і устаткування зовнішньої трубопровідної мережі.

Проектно-експериментальні дослідження, перевірка і верифікація отриманих наукових і практичних результатів здійснена в наукових умовах експлуатації зовнішніх мереж трубопроводів мікрорайонів у Луганській області. У практиці проектних і виробничих організацій: Северодонецького ПКТК “Стройпроект”, обласного керування “Облжилкомхоз”, ПК “Луганськвода” і інші. Результати роботи знайшли застосування в довідково-методичному забезпеченні організаційно-технологічного проектування навчального процесу при підготовці інженерів-будівельників за дисциплінами спеціальностей: міське будівництво і господарство, водоподача і водовідведення, промислове і цивільне будівництво, дипломному проектуванні в ДонНАБА і Луганському інституті післядипломного освіти, що підтвердило як вірогідність, так і практичну значимість і ефективність пропоновані моделі і методологічні положення.

Створено методологічну основу для інтеграції різнорідних аспектів діяльності властивому проектуванню, будівництву й експлуатації зовнішніх мереж трубопроводів, що дозволяє виробляти обґрунтовані інженерним розрахунком рішення з інженерним моніторингом - оцінкою наслідків реалізації користувачам вносити зміни і перевіряти “надійність” проблемних ситуацій на прикладах прийняття упереджуючих організаційно-управлінських і проектних рішень різних умов при підготовці забезпечення і супроводу реалізації проектів.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В ТАКИХ РОБОТАХ:

1. Меженский А.Н., Вишневский А.С. Исследование взаимозависимости между строительной технологичностью объектов и их эксплуатационной надежностью // Збірник наукових праць ПДАБА. Проблеми реконструкції та експлуатації промислових і цивільних об'єктів. - Дніпропетровськ: ПДАБА, 1999. - С. 202-205. (Автором запропоновано принципи дослідження параметрів комплексності в системному проектуванні).

Меженский А.Н., Белозеров Е.И. Методология и технология обследования как составная часть подготовки к проектированию объектов реконструкции // Збірник наукових праць ПДАБА. Проблеми реконструкції та експлуатації промислових та цивільних об'єктів. Дніпропетровськ: ПДАБА, 1999. - С. 101-103. (Автором викладено ідеї постановки та науково-методичні основи управління проектами інженерного моніторингу мереж об'єктів реконструкції).

2. Белозеров Є.І., Уваров Є.П., Пазін В.В., Меженський О.М. Методология и технология проектирования безопасного жизнеобеспечения и сопроводжения эксплуатации промышленно-строительных систем // Міжвідомчий науково-технічний збірник. Будівельні конструкції. “Аварії на будівлях і спорудах та їх попередження”. Випуск 51. Збірник наукових праць - К.: НДІБК, 1999. - С. 40-46. (Автором викладено результати досліджень та систематизовано закономірності, що визначають методи та технологію проектування).

3. Уваров Е.П., Пазин В.В., Меженский А.Н. Управление проектами структурно-связанных конструктивно-технологических систем // Збірник наукових праць ПДАБА Будінформ. Спецвипуск “Управління проектами та розвиток виробництва”. -Дніпропетровськ, 2000. - С. 18-23. (Автором проаналізовано вітчизняний досвід в системному проектуванні та управлінні проектами).

4. Уваров Е.П., Уваров П.Є., Меженский А.Н. и др. Реконструкция, модернизация, капитальный ремонт жилых зданий первых массовых серий на период 2000-2005 г.г. (ТДК - КЦП/рЖБ - 2000). - Луганск: Госстрой Украины, Академия строительства Украины, 2000. - 102 с. (Автором проаналізовано вітчизняний досвід та підготовано розділ - модернізація інженерних систем та обладнання).

5. Меженський О.М. Оценка технического состояния наружных сетей водоподачи и водоотведения и задачи обеспечения их надежности и ремонтной технологичности // Міжвідомчий науково-технічний збірник. Будівельні конструкції “Реконструкція будівель та споруд. Досвід та проблеми” Випуск 54. Збірник наукових праць. - К.:НДІБК, 2001. - С. 489-491.(Автором запропоновано методи оцінки стану мереж через критерії експлуатаційної надійності та будівельної технологічності).

6. Меженский А.Н. Трехкомпонентная модель потоков отказов трубопроводов водоподачи и водоотведения // Вісник Донбаської Державної академії будівництва і архітектури. Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. Вип. 2001-2 (27). Збірник наукових праць.- Макіївка.: ДДАБіА - 2001. - С. 41-42. (Автором обґрунтована модель сумарних потоків відмовлень трубопроводів водоподачі і водовідведення)

7. Меженский А.Н., Дрозд Г.Я. Методика выбора и нормирования показателей надежности трубопроводов водоподачи и водоотведения // Всеукраинская научно-практическая конференция по проблемам водоснабжения и водоотведения. Сборник докладов. - Донецк: ИЭП НАН Украины, 2001. - С. 92-122. (Автором розроблено методичні основи та принципи розрахунків та обґрунтування комплексних проектних показників в проектуванні та управлінні проектами інженерних систем).

9. Уваров Е.П., Меженский А.Н., Вишневский А.С. Методика расчетов базовых проектных (фактических) показателей комплексной технологичности трубопроводов водоподачи и водоотведения // Вісник Донбаської державної академії будівництва і архітектури. Серія: Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. Збірник наукових праць. Вип.2001 - 6(31). - Макіївка: ДДАБіА. 2001.- С. 63-76. (Автором запропоновано методика оцінки комплексної технологічності проектів трубопроводів)

10. Меженский А.Н, Уваров П.Е., Скобликов В.В., Насонкина Н.Г. Методическое руководство по обоснованию надежности и технологичности внешних сетей водоснабжения и канализации при комплексном проектировании, управлении проектами и инженерном мониторинге // Луганск: Изд-во Восточно -укр. нац. ун-та им. В. Даля, 2004. - 140 с. (Автором розроблено методичні положення з розрахунку надійності і будівельної технологічності зовнішніх мереж трубопроводів водоподачі і водовідведення).

Уваров Е.П., Меженский А.Н., Дрозд Г.Я. Расчеты остаточной надежности ресурса действующих внешних сетей водоснабжения и канализации. Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: Технічні науки. № 41 (53) - Луганськ: видавництво ЛНАУ, 2004. - С. 23-34. (Автором запропоновано методику та розрахунковий апарат надійності трубопровідних мереж).

11. Меженский А.Н., Уваров П.Е. Управление проектами реконструкции внешних трубопроводных сетей жилищно-коммунального хозяйства // Збірник наукових праць. Реконструкція житла. Вип. № 5. - К: Державний науково-дослідний та проектно-вишукувальний інститут “НДІПроектреконструкція”, 2004. - С. 138-146. (Автором викладено ідеї та інструментарій управління зміною проектних рішень в умовах реалізації об'єкта дослідження).

12. Меженский А.Н., Уваров Е.П. Методология и технология комплексного обследования как составная часть проектной подготовки и управления проектами реконструкции и ликвидации инженерных объектов // Новини науки Придніпров'я. Науково-практичний журнал. №4.- Дніпропетровськ: видавництво “Дніпро-VAL”, 2004. - С. 34-39. (Автором розглянуто питання інноваційних технологій діагностики та реконструкції виробничих об'єктів в структурі комплексної підготовки та управління проектами).

анотація

Меженський О.М - Методи організаційно-технологічного проектування зовнішніх мереж трубопроводів з урахуванням параметрів надійності і технологічності - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю - 05.23.08 - технологія і організація промислового та цивільного будівництва - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена розробці моделі системи комплексного проектування та управління проектами трубопроводів водоподачі та водовідведення з оцінкою їх надійності та технологічності та моделі вибору оптимальних варіантів рішень.

Досліджено взаємозалежності та встановлено закономірності між надійністю та технологічністю об'єктів водопровідно-каналізаційного господарства. З урахуванням виявлених взаємозалежностей між надійністю і технологічністю об'єктів встановлено структуру системи комплексного проектування. Розроблено методику розрахунків надійності та комплексної технологічності трубопроводів за матеріалами прогнозної оцінки якості проектів. Розроблено методику вибору оптимальних наскрізних варіантів комплексних проектних рішень трубопроводів по узагальнюючих розрахункових показниках їхньої надійності і технологічності.

Впровадження профілактичних заходів щодо підвищення надійності зовнішніх трубопроводів зовнішньої водоподачі та водовідведення забезпечує річний економічний ефект в розрахунку на 1 км відповідних трубопроводів від 1,3 тис. гривень до 30 тис. гривень.

Ключові слова: інвестиційно-будівельний проект; трубопроводи водоподачі та водовідведення; експлуатація інженерних мереж; технологічність; надійність; система комплексного проектування.

Аннотация

Меженский А.Н. Методы организационно-технологического проектирования внешних сетей трубопроводов с учетом параметров надежности и технологичности - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - технология и организация промышленного и гражданского строительства. - Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 2005.

Диссертационная работа посвящена разработке модели системы комплексного проектирования и управления проектами трубопроводов водоподачи и водоотведения с оценкой их надежности и технологичности и модели выбора оптимальных вариантов решений.

Актуальность работы обусловлена результатами анализа проектной технологичности и эксплуатационной надежности функционирования действующих в жилищно-коммунальном хозяйстве Украины водопроводных и канализационных систем с учетом существующего методического подхода к управлению проектами реконструкции и восстановления трубопроводов.

Научные исследования, изложенные в диссертационной работе, выполнены в соответствии с программой научно-исследовательской работы в Донбасской государственной академии строительства и архитектуры.

Проведен анализ современных тенденций применения положений теории надежности и строительной технологичности при проектировании трубопроводов, технологий их прокладки и эксплуатации в полном жизненном цикле инвестиционно-строительного проекта.

Выполнено исследование взаимосвязей между технологичностью объектов и их эксплуатационной надежностью. Предложено обобщающее определение технологичности, в соответствии с которым разработана классификация факторов технологичности, содержащая 44 фактора двух типов, разделенных на пять групп и двенадцать подгрупп. Предлагается классификация показателей технологичности, учитывающая распределение их по стадиям строительства и эксплуатации объектов, а также разные формы выражения их численных значений. С учетом специфики строительных объектов, в том числе внешних сетей водоподачи и водоотведения, разработаны классификация факторов их надежности и классификация причин снижения надежности, которые могут быть использованы в качестве конструктивной основы для разработки методики повышения надежности объектов и конструкций при их проектировании.

На основе анализа концептуальных принципов системно-комплексного проектирования и управления поведением проектов в различных условиях их реализации разработана модель комплексного проектирования трубопроводов водоподачи и водоотведения в контуре фазового пространства и времени жизненного цикла с учетом экологических и социально-экономических требований.

Результаты практического использования предложенных методик расчетов эксплуатационной надежности и комплексной технологичности трубопроводов по материалам прогнозной оценки качества проектов и рекомендации по выбору оптимальных сквозных вариантов комплексных проектных решений трубопроводов по обобщающим расчетным показателям их надежности и технологичности в научно-исследовательских и проектных, а также производственных организациях ОКП “Компания “Лугансквода” показали достоверность и обоснованность полученных результатов.

Внедрение профилактических мероприятий по повышению надежности внешних трубопроводов водоподачи и водоотведения обеспечивает годовой экономический эффект в расчете на 1 км соответствующих трубопроводов от 1,3 тыс. гривень до 30 тыс. гривень.

Ключевые слова: инвестиционно-строительный проект; трубопроводы водоподачи и водоотведения; эксплуатация инженерных сетей; технологичность; надежность; системное проектирование и управление проектом.

summary

Mezhensky O.M. Methods of organizationally-technologic projecting of outward pipeline networks based on parameters of reliability and manufacturing adaptability. - Hand-writing

Thesis for the scientific degree of a candidate of science (technics) by speciality 05.23.08 - technology and organization of industrial and civil engineering. - Prydneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, Dniepropetrovsk, 2005.

Thesis is devoted to development of model of system of complex designing and management of the projects of water supply pipelines and drain pipelines with an estimation of their reliability both adaptability to manufacture and model of a choice of optimum variants of the decisions.

The interdependence are investigated and the laws between reliability and adaptability to manufacture of objects of a water-supply facilities are established. In view of the revealed interdependence between reliability and adaptability to manufacture of objects the structure of system of complex designing is established. The technique of accounts of reliability and complex adaptability to manufacture of pipelines on materials of an estimation of quality of the projects is developed. The technique of a choice of optimum through variants of the complex design decisions of pipelines on generalizing settlement parameters of their reliability and adaptability to manufacture is developed.

The introduction of preventive measures on increase of reliability of external pipelines external water supply and drain provides annual economic benefit in account on 1 kilometer of the appropriate pipelines from 1,3 thousand uhr. to 30 thousand uhr.

Key words: the investment building project; water supply pipelines and drain pipelines; operation of engineering networks; manufacturing adaptability; reliability; system of complex designing.

Размещено на Allbest.ru

...