Организационно-технологические решения капитального ремонта магистральных газопроводов

Задача формирования решений формулируется в следующем виде: при заданных значениях неконтролируемых факторов необходимо найти такие значения управлений из области их допустимых значений, которые доставляют максимум (минимум) критерию оптимальности.

Объединение оптимизационного блока с ФАМ приводит к образованию решающего контура. При этом возможны различные схемы сопряжения, так как решающий контур может содержать оптимизационный блок как в прямой цепи, так и в цепи обратной связи (рисунок 7: а - внешняя оптимизация в цепи обратной связи, б - комбинированная оптимизация (внешняя и внутренняя), в - внешняя оптимизация без обратной связи, где ОПТ - оптимизационный блок; U - вектор управляющих воздействий; Z - вектор возмущающих воздействий; Н - вектор параметров ИМ; Y - вектор выходных переменных; Ф() - оператор преобразования входных переменных в выходные).

а

б

в

Рисунок 7. Схема сочетания ФАМ с блоками оптимизации

Выбор конкретной схемы сопряжения определяется особенностями решаемой задачи, поэтому оптимизационный блок должен быть в известной степени универсальным, позволяя решать достаточно широкий круг задач.

В оптимизационной задаче требуется определить уровни ресурсов типа «мощность» для каждого типа ресурсов R = R(1), R(2), . . . , R(m) и моменты их поступления в строительный поток х = х₁, х₂, . . . , х_m, которые минимизируют суммарную стоимость необходимых ресурсов.

Если обозначить через t_q и t_q-1 последовательные моменты наблюдения, а через r_q,ij(R, х) - количество j-ого ресурса на i-ом участке в интервале времени (t_q, t_q-1) при условии, что (R, х) - начальные состояния ресурсов, то суммарная стоимость используемого ресурса может быть вычислена по формуле

ST = _j=1,m C_{j q=1,Q} (t_q - t_q-1) _i=1,n r_q,ij(R, х) (9)

В силу того, что сменная выработка ресурса j-ого типа на i-ом участке является случайной величиной с заданными параметрами (i = 1, 2, . . . , n; j = 1, 2, . . . , m), то и вычисляемые в модели моменты завершения работ t_q являются случайными; вследствие этого функция ST(R, х) также случайна. В качестве целевой функции следует поэтому выбрать ее математическое ожидание

М = M[ST(R, x)] min. (10)

Очевидно, что минимизация суммарной стоимости ресурсов эквивалентна в этих условиях минимизации суммарных затрат на простои ресурсов.

Оптимизационная задача решается при ограничениях ресурсов

R_j,min R(j) R_j,max

где R_j,min и R_j,max - минимальное и максимальное значения для ресурса j-ого типа; 0 t_п Т_дир - срок начала работ; Р{T Т_дир} a - уровень организационно-технологической эффективности и надежности.

Вероятностный характер производства ремонтно-восстановительных работ на линейной части МГ и многовариантность выполнения этих работ, характеризуемая изменением интенсивности выполнения строительно-монтажных процессов, различной маршрутизацией движения бригад рабочих и механизмов, изменением совмещения и взаимоувязки процессов, получившие отражение в поставленной задаче, обусловили ее большую размерность.

В основе разработанного метода решения таких задач лежат экспериментальный анализ вариантов производства ремонтно-восстановительных работ с помощью функционально-аналитической модели и эвристическая процедура оптимизации, позволяющая производить последовательную от реализации к реализации минимизацию целевой функции путем изменения (на основании данных эксперимента) параметров R(j) и x_j (j = 1, 2, . . . , m). Таким образом, функционально-аналитическая модель вводится в контур принятия рациональных решений. Специфика эвристической процедуры оптимизации в том, что изменения R(j) и x_j происходят без вычисления усредненных значений стоимости простоя ресурсов на основании результатов, полученных в ходе одной реализации.

Полученные значения R и х используются для составления плана производства ремонтно-восстановительных работ на линейной части МГ. В качестве плана принимается реализация строительно-монтажных работ при установленных значениях R и х, отвечающая средним значениям сменной выработки для всех ресурсов, используемых при выполнении СМР. Затем оценивается уровень организационно-технологической эффективности и надежности разработанного плана, для чего производится серия реализаций процесса производства ремонтно-восстановительных работ при фиксированных значениях входных параметров, соответствующих случайным сменным выработкам, заданным своими функциями распределения.

Тип функции распределения случайных характеристик по отдельным бригадам не оказывает существенного влияния на вероятностные результаты моделирования производственной деятельности строительной организации. В связи с этим априорно принимается наиболее универсальный нормальный закон распределения вероятностных параметров.

Изложенный подход позволяет получить ретроспективные оценки вероятностных характеристик параметров производства ремонтно-восстановительных работ на линейной части МГ на любой планируемый период. Эти характеристики вводятся в функционально-аналитическую модель производственной деятельности строительных организаций.

Исходными данными для разработки функционально-аналитических моделей служат:

1) структура укрупненных видов работ по объектам и их объем по участкам (в физическом или стоимостном выражении) с указанием трудоемкости выполнения работ;

2) технологическая последовательность выполнения работ на объектах; задается матрицей последовательности выполнения работ, элементы которой могут изменяться от 0 (независимая работа) до 1 (работа зависит от выполнения предыдущей);

3) пространственная последовательность выполнения работ на объекте; представляется целочисленной функцией, в ячейках которой для каждой работы указывается последовательность ее выполнения по всем участкам (если в ячейках стоят 0, то работа по участкам может выполняться в принятом порядке);

4) состав и количество производственных бригад с указанием перечня укрупненных видов работ, которые могут выполняться каждой бригадой;

5) численность и нормативная выработка каждой бригады;

6) система захваток и их размеры; устанавливаются для каждой бригады исходя из количественного и качественного составов бригад и технических характеристик применяемых машин;

7) минимальное и максимальное насыщения фронта работ на каждом участке бригадами, звеньями;

8) средняя ежедневная заработная плата каждой бригады;

9) стоимость машиносмен [мсм] строительных машин, применяемых в бригадах;

стоимость выполнения единицы работ по ЕРЕР; расход материалов на единицу выполнения работ по СНиП;

10) производительность бригад и звеньев; зависит от влияния множества факторов, описывается уравнениями регрессии и функциями распределения, которые, в свою очередь, формируются на основе сбора и обработки статистических данных о продолжительности и интенсивности выполнения отдельных видов работ производственными бригадами.

Алгоритм, моделирующий производственную деятельность строительных управлений, имеет иерархическую структуру и состоит из набора блоков-модулей, каждый из которых выполняет определенную функцию (рисунок 8).



Рисунок 8. Блок-схема алгоритма прогнозирования технико-экономических показателей СМР

В четвертой главе на основе анализа современных методов информационной интеграции решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов изложены основные подходы к организации и функционированию информационного обеспечения организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов. При этом проектирование унифицированного нормативно-справочного банка данных при капитальном ремонте магистральных газопроводов обусловлено определенными характеристиками функциональных комплексов задач.

Информационная интеграция организационно-технологических решений при капитальном ремонте МГ проявляется в создании унифицированной нормативно-справочной базы данных. Она определяется как информационная компонента структуры интегрированной системы управления, предназначенная для создания, ведения и управления распределенными иерархическими базами данных. Такие БД содержат всю необходимую для организации процесса управления строительным производством информацию, допускающую ее дальнейшее комплексное, многоаспектное использование как в задачах функциональной компоненты интегрированной системы, так и отдельными потребителями.

Информационная компонента структуры интегрированной системы (рисунок 9) должна включать: 1) систему классификации и кодирования информации, обеспечивающую формализованное представление данных экономического, технологического и организационного характера и объединяющую общесоюзную, отраслевую, ведомственную и другие системы классификации и кодирования; 2) унифицированную систему документации, средствами которой организуются потоки информации на бумажных и машиночитаемых носителях; 3) программно-технологический комплекс обработки и ввода информации; 4) программно-технологический комплекс управления распределенными иерархическими БД; 5) программный комплекс нормативно-справочного обслуживания; 6) программно-технологический комплекс ведения архива и выпуска информации унифицированной нормативно-справочной БД (администрация БД).

Основными режимами нормативно-справочного обслуживания потребностей локальных и удаленных пользователей БД являются: 1) пакетный режим запроса на формирование файла заданной структуры для конкретного функционального комплекса задач; 2) пакетный режим запроса данных для решения функционального комплекса задач; 3) пакетный режим распределения информации на технических носителях; 4) справочно-запросный режим статистической обработки данных функционирования БД; 5) диалоговый режим реализации справочных запросов конкретных пользователей; 6) справочно-запросный режим выпуска нормативной информации; 7) режим реального времени функционирования БД; 8) режим телеобработки информации, хранения и накопления БД.

Рисунок 9. Организационно-технологическая схема информационной интегрированной системы управления производством ремонтно-восстановительных работ

Программное обеспечение БД включает программные средства входящих в нее систем управления БД, а также программы, обеспечивающие решение задач собственно базы. Оно должно быть достаточным для выполнения функций БД и обеспечения взаимодействия с функциональными задачами.

База данных обеспечивает: 1) неизбыточное хранение взаимосвязанных данных, образующих БД; 2) высокую актуальность, достоверность, обновляемость информации; быстрый прямой доступ пользователей к требуемым элементам информации; 3) независимость прикладных программ от структуры хранения данных, что дает возможность их использования в условиях развития системы; 4) снижение затрат на хранение информации; 5) сокращение трудоемкости и сроков разработки прикладных программ решения функциональных задач.

В состав функциональных комплексов задач, которые последовательно должны решаться при капитальном ремонте МГ программными средствами базы данных и таким образом обеспечивать информационные потребности пользователей, входят: 1) ввод и обработка проектно-сметной документации; 2) формирование номенклатуры СМР и конструктивных элементов на основе унифицированной нормативно-справочной БД; 3) расчет планово-расчетных цен на материалы, изделия, конструкции и эксплуатацию машин и механизмов; 4) привязка типовых технологических карт к условиям производства работ на участке МГ; 5) информационная модель взаимоувязки сметных и производственных норм; 6) формирование организационно-технологических моделей производства ремонтно-восстановительных работ; 7) расчет ресурсных параметров организационно-технологической модели; 8) формирование нормативов управления на исходный уровень организационно-технологического моделирования; 9) агрегирование нормативов по видам СМР и ресурсов. Укрупненная блок-схема технологического процесса обработки данных перечисленных комплексов задач приведена на рисунке 10.

Рисунок 10. Принципиальная схема технологического процесса обработки данных

Одним из основных требований интеграции процесса управления строительным производством при капитальном ремонте МГ должна стать возможность получать в строительной организации информацию, необходимую для управления строительством, непосредственно из проектно-сметной документации на технических носителях и тем самым повысить достоверность и уменьшить трудоемкость подготовки данных, используемых в задачах.

Комплекс задач формирования нормативов управления на исходный уровень моделирования предназначен для расчетов ресурсных параметров любого вида организационно-технологической модели (этапной, линейной, сетевой и др.) с использованием сметных и производственных норм, типовых технологических карт, привязанных к условиям производства работ, номенклатуры СМР и конструктивных элементов, а также информационной модели взаимоувязки сметных и производственных норм. При этом технико-экономические показатели рассчитываются по подвидам СМР.

Средствами комплекса задач агрегирования нормативов управления обеспечивается укрупнение технико-экономических показателей затрат ресурсов как по уровням иерархических структур СМР, так и по видам промышленной продукции (материалы, изделия, конструкции).

В результате решения каждого функционального комплекса задач обеспечивается формирование выходного файла, который является файлом хранения в архиве БД. Комплексы функциональных задач, а также отдельные пользователи имеют возможность их прямого получения, а при необходимости выдают заказ на переформирование по условиям конкретных задач.

Пятая глава посвящена исследованию и разработке методов автоматизации рабочих мест специалистов и руководителей для интеграции решений при управлении производством строительно-монтажных работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов. Определение организационно-технологической эффективности генподрядных организаций при капитальном ремонте магистральных газопроводов осуществляется путем реализации разработанных методов системного анализа задач функционирования генподрядных организаций при капитальном ремонте МГ. Реализация комплекса задач процедуры прогнозирования планово-производственных показателей строительно-монтажных работ учитывает эффективную организацию информационной базы для формирования интегрированных решений при капитальном ремонте МГ.

Для каждой строительной организации процесс управления производством ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте МГ имеет свои объемные и временные границы в виде производственных программ на определенный период времени, календарных планов. Каждая строительная организация имеет свою предельную производственную мощность, включающую максимальное количество объемов работ, которые могут быть выполнены в ходе производственных процессов. Чем рациональнее налажен ход функционирования производственных процессов и полнее используется производственная мощность, тем ниже себестоимость единицы продукции и, при прочих равных условиях, выше прибыль строительной организации.

Исходя из этого, функционирование строительного производства организовывают с целевой установкой на полноту использования производственных мощностей при соблюдении продолжительности выполнения СМР, установленной договором с заказчиком.

При такой системе функционирования строительных организаций должен соблюдаться принцип напряженности при разработке планов. Возможный недостаток подобной системы, связанный с возможностью несогласованной работы всех участников инвестиционного цикла, в рыночных условиях при четко отлаженной системе ведения контрактов с применением санкций за несоблюдение договоров практически полностью сглаживается.

Определение числа задач и их комплексов при функционировании строительной организации является важнейшим разделом для проектирования процесса управления производством ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте МГ, его управляющей подсистемы, а также для формализации этого процесса, т.е. для описания его с помощью различных математических моделей и дальнейшей автоматизации их решения на ПЭВМ.

Функции производственно-хозяйственной деятельности направлены на решение конкретных задач, стоящих перед строительно-монтажной организацией: на повышение качества СМР, а также своевременное снабжение строительных подразделений материально-техническими ресурсами. На рисунке 11 приведены задачи, обеспечивающие функционирование строительных организаций в процессе производства ремонтно-восстановительных работ.



Рисунок 11 Задачи функционирования строительных организаций при капитальном ремонте МГ

Каждая конкретная функция имеет свою специфику, в результате чего выполняются определенные виды работ, которые присущи по своему содержанию этой функции. Например, перед монтажной организацией стоит цель - организовать своевременное и комплексное обеспечение объектов производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте МГ материалами, конструкциями, изделиями. Для достижения этой цели формируется функция материально-технического снабжения. Каждая функция (подсистема) делится на отдельные комплексы работ (комплексы задач), которые, в свою очередь, подразделяются на отдельные работы (операции, задачи).

Под функциональной системой предлагается понимать систему, сформированную для достижения заданного полезного результата (целевой функции) в процессе своего функционирования. Основополагающее исходное положение теории функциональных систем состоит в следующем: системообразующим фактором является конкретный результат (целевая функция) функционирования системы. В этом контексте система выступает как комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимосодействующих достижению заданного полезного результата.

В строительных системах производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте МГ сложность иерархии, множество целей, несоподчиненность и ненадежность критериев по отдельным подсистемам делают весьма актуальным достижение конечного результата по вводу участков линейной части МГ в эксплуатацию. Именно этот результат в строительном производстве как системообразующий фактор требует переориентации многих организационно-технологических и управленческих решений, которые, как правило, принимаются без подчинения их достижению конечного результата.

При моделировании сложных систем теория функциональных систем позволяет провести оценку адекватности модели по степени отражения (достоверности, надежности, комплексности) результата функционирования. Появляется возможность по-новому подойти к выбору внешней иерархии и внутренней архитектонике систем. Иерархия систем должна трактоваться как иерархия результатов, что открывает способ и механизм соединения иерархических уровней.

Функциональные системы состоят из неоднородных элементов, каждый из которых несет свои функциональную и специфическую нагрузки в достижении результата. С этих позиций правомерно в состав функциональной системы включение таких неоднородных подсистем, как объемно-конструк-тивные решения участков линейной части МГ, методы их капитального ремонта и управление производством ремонтно-восстановительных работ. Эти подсистемы, в свою очередь, расчленяются на ряд неоднородных элементов, которые до последнего времени рассматриваются разрозненно и вне единой функциональной системы, созданной для достижения общего результата.

С точки зрения теории функциональных систем в терминах результата можно дать определение понятиям постановки экономико-математических задач строительного производства при капитальном ремонте МГ: цель - критерий - ограничения. Цель рассматривается как заданный результат; критерий - признак, по которому определяется соответствие этому результату; ограничения - степень свободы, необходимая для достижения результата. При обеспечении единства результата или иерархии результатов можно получить стройную классификацию задач, решение которых необходимо в автоматизированных системах в строительстве.

В целом функционально-системный принцип позволяет построить строгую логику проектирования строительной системы производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте линейной части МГ.

Вероятностно-статистический принцип в качестве методологической основы производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте линейной части МГ отражает тот факт, что одной из базовых концепций современного научного мировоззрения являются вероятностное и статистическое представления изучаемых объектов, включение фактора массовости при системном рассмотрении объектов. Отсутствие учета вероятностного, стохастического характера строительного производства приводит к неадекватности моделей, к ненадежности большинства организационно-технологи-ческих, экономических, управленческих решений. Основой вероятностного подхода является представление о распределениях случайных величин, которыми опосредуются зависимости между свойствами исследуемых объектов.

Комплексу задач оперативно-производственного планирования принадлежит особое место. Именно на его решение ориентированы все модули разработанного автоматизированного рабочего места (АРМ). При этом каждая задача производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте линейной части МГ характеризуется входной информацией, необходимой для ее решения, способом или алгоритмом преобразования входной информации в результирующую (выходную), формами представления входной и выходной информации, исполнителями, несущими ответственность за подготовку входных, промежуточных и результирующих документов, а также за реализацию содержащихся в них решений.

Назначением АРМ являются автоматизация решения отдельных задач и их комплексов в сжатые сроки с высокой точностью, обеспечение пользователей объективной, полной и своевременной информацией по проблемам, требующим рассмотрения и реализации. Техническая база и информационное обеспечение предназначены именно для решения всего комплекса задач строительно-монтажной организации, принятия на их основе рациональных (иногда оптимальных) решений и осуществления действенного контроля за их выполнением.

Для построения комплекса задач АРМ необходимо исходить из существующей технологии их решения. Такая технология выявляется в процессе предпроектного анализа строительно-монтажной организации. Структура комплекса задач <годовое планирование и оперативное управление> в существующей системе показана на рисунке 12. Видно, что информационной основой всех задач комплекса являются нормативная, сметная базы и паспорта объектов строительства или монтажа.

Рисунок 12. Структура комплекса задач

Нормативная база формируется из производственно-сметных норм, сборников единых районных единичных расценок на строительные или монтажные работы и сборников средних сметных цен на материалы, изделия и конструкции. Объем нормативной базы для строительно-монтажного управления (СМУ) составляет, как показала практика, несколько тысяч норм и зависит от числа и характера выполняемых СМР. В условиях АРМ она может пополняться новыми уточненными нормами и храниться в памяти системы.

В шестой главе на основе анализа и обобщения способов диагностики технического состояния линейной части магистральных газопроводов изложены принципы разработки диалоговых систем формирования организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов, позволяющие своевременно принять меры по обеспечению надежной эксплуатации МГ. Рассмотрены вопросы автоматизации процессов принятия, планирования и синтеза комплексных решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов, описаны принципы разработки пакетов прикладных программ для прогнозирования показателей капитального ремонта магистральных газопроводов, дана общая характеристика диалоговых систем формирования организационно-технологических решений при капитальном ремонте МГ.

Структура системы принятия, планирования и синтеза рациональных решений при производстве ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте линейной части МГ в области управления приведена на рисунке 13. Система включает три функциональные подсистемы: принятия решений, аналитического планирования и комбинаторно-морфологического синтеза.

Рисунок 13. Структура системы синтеза организационно-технологических решений

Диалоговый монитор системы организует в соответствии с выбранной пользователем задачей работу всех трех подсистем и их компонентов, в частности изменение порядка взаимодействия компонентов, добавление новых схем решения функциональных задач, диалоговое управление вызовом очередных компонентов систем. В целом диалоговый интерфейс построен на принципах функционирования экспертной системы, использующей знания о процедурах решения выбранного класса задач.

В рамках данной системы автоматизируются следующие функции инженера-аналитика: хранение информации; поиск информации по запросам в базах данных и знаний для анализа взаимосвязей объектов, изучения состава объектов, анализа значений характеристик, уточнения функций и условий функционирования исследуемых объектов; формирование социально-эконо-мических и технологических требований к исследуемой системе и критериев качества; генерация вариантов сложных многокомпонентных систем; многокритериальный анализ вариантов и выбор лучшего из них; построение планов вычислений и проведение расчетов; логический вывод информации на основе имеющихся знаний.

Рассматриваемая функционально-аналитическая диалоговая система (ФАДС) относится к классу систем принятия решений. ФАДС представляет собой комплекс программно-технических средств, ориентированных на решение задач технико-экономического планирования производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте линейной части МГ, организационно-технологической подготовки производства и оперативного управления строительством при помощи экспериментов с использованием функционально-аналитических моделей, реализуемых в диалоговом режиме.

При работе с моделью производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте линейной части МГ ФАДС дает возможность пользователю, изменяя коэффициенты технологической последовательности работ, объемы ресурсов, объемы работ на участках, сменность, норму выработки и др., оперативно получать матрицы моментов начала и окончания работ на участках, векторы значений простоев фронта работ, простоев ресурсов, минимальное и максимальное время возможного окончания строительства и т.д.

Основой ФАДС является ее ядро, содержащее пакеты прикладных программ для реализации моделей, участвующих в процессе эксперимента и обеспечивающих взаимодействие с моделями объектов исследования, а также комплекс сервисных программ, обеспечивающих интерфейс, с базой исходных данных и базой результатов. Кроме того, в ядро ФАДС входят средства планирования и генерации рабочих конфигураций ФАДС.

Процесс работы пользователя с ФАДС в общем виде описывается так. Предварительно готовятся варианты исходных данных для эксперимента, выбираются необходимые модели, из базы исходных данных вызывается необходимая информация, корректируется модель и запускается в работу, в результате реализации модели на дисплей для анализа выводится первый вариант решения. Итеративный процесс в соответствии с изложенной последовательностью продолжается до тех пор, пока не будет получено приемлемое решение, которое затем заносится в базу результатов.

По окончании работы с очередной моделью пользователю предоставляется возможность продолжить работу аналогичным образом с другими моделями или перейти к анализу базы исходных данных и базы результатов.

Разработанная диалоговая система состоит из четырех основных функциональных подсистем: подсистемы имитации; базы данных ФАДС; подсистемы управления; подсистемы общения, включающей средства взаимодействия с пользователем ФАДС.

Диалоговое взаимодействие с моделями в процессе эксперимента происходит на двух уровнях их использования: 1) на уровне внемодельного (общесистемного) взаимодействия, где каждая модель представляется как «черный ящик» со своими входными и выходными данными; в функции внемодельного взаимодействия входит обеспечение работы всей ФАДС в целом; 2) на уровне внутримодельного взаимодействия, учитывающем структуру объекта моделирования и характер протекающих в нем процессов.

Функциональная схема взаимодействия с пользователем включает в себя подсистему имитации процессов, подсистему управления внутримодельным диалогом (управление модельным экспериментом), подсистему управления общесистемным диалогом (управление экспериментом), базу данных, подсистему общения на общесистемном уровне и на внутримодельном уровне.

С точки зрения общесистемных средств внутримодельные средства считаются «встроенными» в саму модель и начинают работать только после выбора нужной для пользователя модели, чтения из базы данных исходной информации этой модели, внесения с дисплея необходимых корректировок в исходные данные и запуска модели при помощи общесистемных средств. Управление демонстрацией на дисплее результатов работы модели на очередной итерации, запись результатов в базу данных, запуск следующей итерации (или окончание работы модели), окончание работы ФАДС в целом осуществляются общесистемными средствами.

Внутримодельный диалог проводится с моделями, обладающими развитым входным языком, базирующимся на загружаемой проблемно-ориентированной лексике и ориентированным на пользователей, знакомых с этим языком и лексикой. Общесистемный диалог основан на предпосылке, что структура рабочей версии ФАДС заранее планируется для определенной предметной области администратором ФАДС из готовых имеющихся в библиотеке программ. Это существенно повышает эффективность ФАДС. Общесистемные средства диалога могут эксплуатироваться пользователем, не имеющим никакой предварительной подготовки, так как в качестве языка диалога используется так называемый язык «меню» с подсказками.

Последовательность решения задач организации и управления строительством с применением ФАДС предусматривает обращение пользователя к внутримодельным и общесистемным средствам диалога на любом из этапов проведения модельного эксперимента.

Седьмая глава посвящена методам прогнозирования, контроля и регулирования результатов принимаемых решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов: классификации методов прогнозирования результатов принимаемых решений, марковским случайным процессам и экспертным методам прогнозирования, мониторингу результатов принимаемых решений, принятию решений и управлению изменениями в процессе реализации проектов капитального ремонта магистральных газопроводов.

Системное решение задач повышения качества прогнозирования, контроля и регулирования результатов принимаемых решений при капитальном ремонте МГ основано на использовании моделей случайных процессов, а именно модели марковских цепей. Модели, которые могут быть включены в систему поддержки принятия решений при капитальном ремонте МГ, можно разделить на две группы: цепи Маркова с дискретным временем и цепи Маркова с непрерывным временем.

Марковские случайные процессы с дискретным временем можно применить для прогноза множества показателей, которые меняются из года в год одновременно, но непосредственно связи между ними не установлены ввиду отсутствия информации или крайней сложности этих связей. Примером может служить прогноз потребностей газотранспортных предприятий в ресурсах, которые необходимы для производства ремонтно-восстановительных работ при капитальном ремонте линейной части МГ. Марковский случайный процесс с дискретным временем задается графом состояний элементов системы и матрицей вероятностей переходов элементов системы из состояния в состояние.

При исследовании такого процесса интересуются вероятностями пребывания системы в j-ом состоянии, которые вычисляются по следующей рекуррентной формуле:

p_j(k) = _i=1,n p_j(k - 1)p_ij(k) (11)

где p_j(k) - вероятность пребывания элементов системы в j-ом состоянии на k-ом шаге (в k-ый дискретный интервал времени); p_ij(k) - вероятности перехода системы из состояния i в состояние j на k-ом шаге, образующие матрицу Р(k) = {p_ij(k)} вероятностей перехода, задаваемую соответствующим графом переходов системы из состояния в состояние.

В основе же прогноза лежит вычисление матрицы переходов, элементами которой являются вероятности перехода прогнозируемых параметров из одного состояния в другое, от одного значения к другому. Так, если A = {A_it} - матрица прогнозируемых показателей (часто она называется матрицей доходов) размерности (n Т), где A_it - значение i-ого показателя в момент времени t, то тогда, если известна матрица переходов Р, прогноз вычисляется как

A_T+1 = PA_T ; A_T+2 = P²A_T+1 ; . . . ; A_T+k = P^kA_T (12)

где A_T - вектор значений прогнозируемых показателей в момент времени Т.

Основной трудностью использования этой математической модели является трудность получения матрицы вероятностей переходов, так как в этом случае для ее определения необходимо иметь обширный статистический материал по каждому прогнозируемому показателю.

Однако, если удается такую матрицу построить, то кроме сформулированной выше задачи часто формулируется задача выбора оптимальной стратегии функционирования (поведения) системы на основе сформулированного критерия оптимальности (например максимизация дохода за заданное количество шагов - период времени).

Процесс контроля за реализацией изменений подразумевает работу с набором документов, регламентирующих учёт и сопровождение каждого отдельного изменения от появления потребности в нём до его полной реализации. Конкретные реализации данного процесса не только могут значительно варьироваться в зависимости от области деятельности и принятой в организации системы управления, но могут изменяться для проектов в рамках одной организации.

Кто-либо из участников проекта - заказчик, команда проекта или третья сторона - может инициировать запросы на изменение. Любые из этих вопросов на функциональную модификацию должны быть надлежащим образом задокументированы и пройти через процесс контроля за реализацией изменений. Без такого контроля менеджеру проекта будет трудно контролировать исполнение работ оставшейся части проекта. В достаточно общем виде данный процесс должен регламентировать прохождение изменений через пять основных стадий (рисунок 14).

1. Описание. На начальной стадии необходимо уяснить и описать предлагаемое изменение. Предложение документируется и обсуждается.

2. Оценка. Вторая стадия предусматривает полномасштабный анализ влияния предлагаемого изменения. Для этого производятся сбор и согласование всей информации, необходимой для оценки последствий данного изменения. Результаты исследования документируются и обсуждаются.

3. Одобрение. Рассматриваются результаты исследований и принимается решение: одобрить изменение, отказать или отложить. Если принято решение отложить реализацию изменения, то необходимо провести дополнительные исследования и расчеты. Если принимается положительное решение, то утверждаются исполнители и выделяются средства на проведение изменения. Принятые решения документируются.

4. Реализация. Изменение вносится в план проекта и реализуется.

5. Подтверждение исполнения. Контроль корректного и полного выполнения работ в рамках данного изменения. В случае положительного результата изменение снимается с контроля.



Рисунок 14. Цикл контроля изменений

Можно привести следующие примеры документов, регламентирующих и протоколирующих прохождение изменения: отчет о проблеме - описание проблемы, возникшей в ходе реализации проекта (формируется на начальной стадии); запрос на осуществление изменения (формируется на начальной стадии); описание предлагаемого изменения - информация об изменении, его текущем статусе, инициаторах и ответственных за выполнение и контроль (формируется на начальной стадии и корректируется на последующих стадиях); сводная форма контроля изменения - содержит обобщенную информацию об изменении.

Каждая стадия прохождения изменения выполняется в соответствии с утвержденным регламентом и предполагает определенное распределение ролей среди участников проекта. Например, в группе управления проектом выделяется ответственный за сбор и обработку поступающих отчетов о текущих проблемах и запросов на осуществление изменений. Для контроля за прохождением изменения назначается администратор процесса.

Специальным документом регламентируются проведение переговоров и принятие решения о реализации изменения, в которых участвуют менеджер, ответственный за реализацию данной части проекта, представитель заказчика, а при необходимости, и представители заинтересованных организаций.

Таким образом, в идеальном случае контроль реализации изменений представляет собой комплексную технологию управления проведением изменения проекта с соответствующим набором документации и распределением обязанностей.

Все основные элементы проекта должны контролироваться руководством, которое должно определить процедуру и установить последовательность сбора данных через определенные интервалы времени, производить анализ полученных данных, анализировать текущие расхождения фактических и плановых показателей и прогнозировать влияние текущего состояния дел на выполнение оставшихся объемов работ.

Основные принципы построения эффективной системы контроля включают наличие четких планов, наличие ясной системы отчетности, наличие эффективной системы анализа фактических показателей и тенденций, наличие эффективной системы реагирования.

Завершающим шагом процесса контроля являются действия, предпринимаемые руководством и направленные на преодоление отклонений в ходе работ проекта. Эти действия могут быть направлены на исправление выявленных недостатков и преодоление негативных тенденций в рамках проекта. В ряде случаев может потребоваться пересмотр плана.

Основные выводы

1. На основе результатов проведенных исследований методов и способов обеспечения надежности магистральных газопроводов разработана структура интеграции решений при планировании и управлении капитальным ремонтом линейной части МГ, включающая принципиальные схемы интеграции решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов в условиях генерации альтернатив, а также стратегическое прогнозирование работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов с использованием метода анализа иерархий и информационных технологий.

2. Разработана система вычислительных моделей и алгоритмов для формирования интегрированных решений по реализации работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов, и в первую очередь модель реализации производственной программы генподрядной организации. При этом многокритериальная модель производственного потенциала учитывает состав производственных и научно-технических программ генподрядной организации при капитальном ремонте магистральных газопроводов, позволяет существенно сократить сроки проектирования ремонтно-восстановительных работ, снизить зависимость качества проектирования от квалификации проектировщиков.

3. На основе методов моделирования организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов разработана комплексная модель подготовки решений для выполнения ремонтно-восстановительных работ с учетом стохастичности производства, включающая в себя функционально-аналитическую модель прогнозирования технико-экономических показателей, а также функционально-аналитическую модель мотивации и материального стимулирования.

4. Разработан метод организации и функционирования информационного обеспечения организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов за счет использования современных информационных технологий в виде унифицированного нормативно-спра-вочного банка данных. Проектирование унифицированного нормативно-спра-вочного банка данных при капитальном ремонте магистральных газопроводов учитывает определенные характеристики функциональных комплексов задач в процессе производства ремонтно-восстановительных работ.

5. Введены понятия и количественные критерии автоматизации рабочих мест специалистов и руководителей для интеграции решений при управлении производством строительно-монтажных работ в процессе капитального ремонта магистральных газопроводов. Определение организационно-техноло-гической эффективности генподрядных организаций при капитальном ремонте магистральных газопроводов осуществляется путем реализации разработанных методов системного анализа задач функционирования генподрядных организаций при капитальном ремонте МГ. Реализация комплекса задач процедуры прогнозирования планово-производственных показателей строительно-монтажных работ учитывает эффективную организацию информационной базы для формирования интегрированных решений при капитальном ремонте МГ.

6. На основе анализа и обобщения способов диагностики технического состояния линейной части магистральных газопроводов изложены принципы разработки диалоговых систем формирования организационно-технологических решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов, позволяющие своевременно принять меры по обеспечению надежной эксплуатации МГ. Рассмотрены вопросы автоматизации процессов принятия, планирования и синтеза комплексных решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов, описаны принципы разработки пакетов прикладных программ для прогнозирования показателей капитального ремонта магистральных газопроводов, дана общая характеристика диалоговых систем формирования организационно-технологических решений при капитальном ремонте МГ.

7. Разработаны методы прогнозирования, контроля и регулирования результатов принимаемых решений при капитальном ремонте магистральных газопроводов, включающие классификацию методов прогнозирования результатов принимаемых решений; использование марковских случайных процессов и экспертных методов прогнозирования; мониторинг результатов принимаемых решений; принятие решений и управление изменениями в процессе реализации проектов капитального ремонта магистральных газопроводов, позволяющие перейти от системы планово-предупредительного ремонта к планированию ремонтов по техническому состоянию.

8. Впервые в отечественной практике разработано информационно-аналитическое обеспечение для принятия организационно-технологических решений капитального ремонта магистральных газопроводов, включающее основные принципы реализации информационных технологий для инженерной подготовки участков магистральных газопроводов к капитальному ремонту, алгоритмическое моделирование экспертной системы ранжирования объектов для производства строительно-монтажных работ в условиях организации капитального ремонта участков в системе магистральных газопроводов.

9. В рамках разработки информационных технологий проектирования ремонтно-восстановительных работ в процессе формирования программы капитального ремонта магистральных газопроводов реализованы функционально-ориентированные подходы принятия технологических и управленческих решений путем использования диалоговых систем для ПЭВМ, которые позволяют в кратчайшие сроки подготовить необходимую проектно-техническую документацию.

10. Предложен эффективный организационно-технологический процесс проведения капитального ремонта на основе реализации многовариантных расчетов, выполняемых в условиях постоянного изменения стоимостных характеристик, что позволяет сформировать объективную систему подтверждения соответствия предложений подрядчиков установленным требованиям.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих научных трудах

1. Грачев В.А., Суховерхов Ю.Н., Воеводин И.Г., Акопян А.Н. Система управления подготовкой ремонтно-строительных работ для обеспечения безопасности промышленных объектов // НТС «Методы прогнозирования параметров технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2002. № 2. С. 3-4.

2. Грачев В.А., Суховерхов Ю.Н., Акопян А.Н. Современные методы построения организационных структур для повышения качества строительного производства // НТС «Методические подходы анализа технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2002. № 2. С. 21-23.

3. Грачев В.А. Разработка методов улучшения эстетических и архитектурно-планировочных качеств реконструируемого объекта // НТС «Методы прогнозирования параметров технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2002. № 3. С. 13-15.

4. Суховерхов Ю.Н., Грачев В.А., Акопян А.Н. Синтез целостных ин-терактивных систем для анализа качества производства строительно-монтажных работ // Методология реализации информационно-вычислитель-ных технологий в строительном комплексе. Тр. секции «Инженерные проблемы стабильности и конверсии» Российской инженерной академии. М.: СИП РИА, 2003. С. 12-15.

5. Грачев В.А. Методы повышения эксплуатационного качества и конкурентоспособности организационно-технологических решений реконструкции строений // НТС «Методы технологии и организации строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2003. С. 5-8.

6. Грачев В.А., Акопян А.Н. Проектирование комплексной системы оценки эксплуатационного качества организационно-технологических решений реконструкции объектов // НТС «Методы технологии и организации строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2003. С. 13-15.

7. Грачев В.А., Суховерхов Ю.Н., Акопян А.Н. Реализация систем организационно-технологического проектирования ремонтно-строительных работ в информационно-вычислительной среде // НТС «Моделирование и прогнозирование параметров технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2003. С. 16-19.

8. Грачев В.А. Опыт повышения эксплуатационного качества при реконструкции объектов городских территорий // НТС «Методология реализации информационно-вычислительных технологий в строительном комплексе» / Российская инженерная академия. М.: СИП РИА, 2003. № 2. С. 12-13.

9. Воеводин И.Г., Суховерхов Ю.Н., Грачев В.А., Акопян А.Н. Повышение качества подготовки ремонтно-строительных работ в информационно-вычислительной среде // НТС «Методологические подходы к реализации инвестиционных и организационно-технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2004. С. 3-5.

10. Грачев В.А., Суховерхов Ю.Н., Акопян А.Н. Прогнозирование качества процессов и результатов реконструкции промышленных сооружений с учетом методов организации трудовой деятельности // Методы анализа эффективности организационных систем строительного производства. Тр. секции «Инженерные проблемы стабильности и конверсии» Российской инженерной академии. М.: СИП РИА, 2004. С. 13-15.

11. Грачев В.А. Анализ подходов к реконструкции современных строений с моделированием системы «человек техника - среда» // НТС «Методы анализа организационно-технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2004. С. 6-9.

12. Грачев В.А. Современные направления реконструкции городской застройки интеллектуализация зданий и сооружений // НТС «Методы анализа организационно-технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2004. С. 11-12.

13. Грачев В.А. Методы повышения эксплуатационного качества и конкурентоспособности организационно-технологических решений реконструкции строений // НТС «Методологические подходы к реализации инвестиционных и организационно-технологических процессов строительного производства». М.: ЦНИИОМТП, 2004. № 2. С. 20-23.

14. Грачев В.А. Методы прогнозирования техногенного воздействия процессов и результатов реконструкции строительных объектов // Интернет: новости и обозрение. Инфография в системотехнике. 2005. № 2. Ч. 1. С. 3-6.

15^#. Грачев В.А., Акопян А.Н., Шмаков В.В. Повышение качества строений с использованием информационно-интеллектуальной среды // Промышленное и гражданское строительство. 2005. № 5. С. 53-54.

16. Переустройство. Организационно-антропотехническая надежность строительства / В.О. Чулков, А.И. Мохов, В.А. Грачев и др. М.: Изд-во СВР-АРГУС, 2005. 304 с.

17^#. Грачев В.А., Акопян А.Н. Повышение эксплуатационного качества зданий и сооружений с использованием информационно-интеллектуальной среды // Жилищное строительство. 2005. № 11. С. 12-13.

18^#. Грачев В.А., Нещадимов В.И. Интерактивные системы возведения и переустройства промышленных и городских территорий // Жилищное строительство. 2005. № 11. С. 14-15.

19. Воеводин И.Г., Суховерхов Ю.Н., Грачев В.А., Акопян А.Н. Система управления организационно-технологической подготовкой ремонтно-строительных работ // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах. Матер. 6-ой междунар. научн.-практ. конф. Новочеркасск: Южно-Российский государственный технический университет, 2005. Ч. 1. С. 9-11.

...