лекции + сетевые графики / СГ Глава 1

1. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ

КАПИТАЛЬНЫМИ РЕМОНТАМИ

1.1.ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ И ОСОБЕННОСТИ РЕМОНТНОГО ПРОЦЕССА

Производство ремонтов современного энергетического оборудования на электростанциях представляет собой сложную и ответственную задачу.

Работы по разборке, испытанию, ремонту и сборке мощных энергетических агрегатов, требующих особо высокой точности доводки, проводятся в ограниченные сроки и в непосредственной близости от работающего оборудования. Для ремонта энергооборудования электростанций характерны следующие особенности.

1. Ремонтный процесс весьма динамичен. Он характеризуется высоким темпом ремонтных работ, осуществляемых на широком фронте большим количеством ремонтного персонала, и в непрерывном поступлении информации о выявляемых новых дефектах оборудования и новых объемах работ. Эта информация появляется после вскрытия и внутреннего осмотра узлов и агрегатов и при производстве всех испытаний и измерений.

В связи с этим может возникнуть потребность в дополнительном количестве рабочих, материалов, запасных частей, механизмов и приспособлений. В ряде случаев новые объемы работ настолько значительны и серьезны, что это приводит к необходимости пересмотра всей ранее разработанной технологии ремонта. Однако при всех обстоятельствах предварительно установленный графиком срок окончания ремонта изменяется лишь в исключительных случаях.

2. Капитальный ремонт энергооборудования имеет многочисленные технологические связи и зависимости между различными работами в пределах узла, между узлами каждого агрегата, между агрегатами в пределах энергоблока.

С увеличением единичной мощности агрегатов, развитием и совершенствованием техники испытаний и исследований количество взаимных технологических связей увеличивается, а их характер становится сложнее.

С другой стороны специфичность, сложность и многообразие выполняемых работ неизбежно привели к высокому уровню специализации ремонтного персонала и к образованию значительного числа специализированных производственных организаций, между которыми возникают дополнительные организационные связи. Все это создает необходимость в организации такой системы управления ремонтными процессами, которая обеспечивает координацию действий всех участников ремонта, подчиняет все частные задачи поставленной общей цели и оптимизирует пути ее достижения.

3. При напряженных балансах мощностей в энергосистемах для ремонта основного оборудования электростанций, как правило, устанавливаются ограниченные сроки.

В этих условиях выполнение больших и трудоемких работ может быть обеспечено только путем концентрация труда и численности ремонтного персонала. Так, на ремонте крупных энергоблоков участвует от 300 до 700 работников разных организаций, выполняющих работы в различном режиме сменности.

Организационная система с таким количеством участников может быть отнесена к большим системам.

4. Все ремонтные процессы отличаются своей нестандартностью. Каждый очередной капитальный ремонт энергетического агрегата отличается от ранее произведенных ремонтов таких же агрегатов объемами и условиями производства работ, применением усовершенствованных конструкций или улучшенных по качеству деталей заводского изготовления.

5. Различные ограничения в ресурсах, особенно в количестве персонала, известны до начала ремонтов и могут быть учтены в процессе предварительного планирования. Однако в процессе ремонтов в связи с возможной временной переброской части рабочих на выполнение других внеочередных работ (на действующем оборудовании) возникают ситуации, требующие новых рациональных и продуманных решений, обеспечивающих выполнение основной задачи.

Таким образом, капитальный ремонт энергетического оборудования электростанций представляет собой сложную динамическую и вероятностную организационную систему, функционирующую в условиях большого количества ограничений с жестко детерминированными сроками.

1.2. ПЛАНИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ РЕМОНТНЫМИ

РАБОТАМИ

Каждый исполнитель, перед которым возникает необходимость выполнить какие-либо работы, разрабатывает план этих работ, мысленно воспроизводит процесс предстоящих работ, оценивает их сложность, трудоемкость, длительность, очередность выполнения и потребность в инструментах и материалах.

Качество такого простейшего планирования зависит от квалификации и опытности исполнителя работ, а также от полноты информации о предстоящих действиях.

С началом работ исполнитель, как правило, получает дополнительную информацию, углубляющую и, частично, корректирующую предварительный план. В дальнейшем приходится неоднократно корректировать план работ, так как всегда возникает ряд обстоятельств, учесть которые заранее было невозможно.

В простейшем случае исполнитель работ, получив распоряжение на выполнение работ индивидуально либо в составе коллектива работающих, которыми он руководит, обеспечивает выполнение задания без текущего руководства со стороны вышестоящих организаторов производства. Процесс производства работ без внешнего управления может быть назван самоуправляемым.

Самоуправление представляет собой процесс непрерывного оперативного планирования и руководства по реализации планов, направленных на достижение намеченной цели и осуществляемых непосредственным исполнителем работ, самоуправление не исключает возможности контроля со стороны старших руководителей, но этот контроль ограничивается лишь получением информации и поэтому не оказывает существенного влияния на ход работ.

Совершенно ясно, что такие методы планирования и управления могут применяться только для несложных комплексов работ при ремонтах энергетического оборудования. Для более сложных комплексов работ, выполняемых значительным количеством специализированного персонала, оперативный план должен быть более совершенным, и ему следует придавать удобную для составления и пользования форму. Держать все «в уме», как это принято говорить, теперь не в состояния даже самый опытный руководитель.

Специализация персонала исключает возможность организации самоуправляемых комплексов работ, так как приводит к необходимости координирования действий всех исполнителей с тем, чтобы обеспечить непрерывность и отсутствие простоев на всех участках работ.

В связи с этим процессы ремонта энергетического оборудования нуждаются в организации управления ими не в меньшей степени, чем какие-либо другие производственные процессы, по отношению к которым необходимость оперативного управления уже давно признана и узаконена;

Принципиальная схема организации управления капитальными ремонтами энергетического оборудования показана на рис. 1.1.

Под управляемой системой следует понимать совокупность всех организаций, производственных подразделений и служб, объединенных для совместного производства капитального ремонта определенного энергооборудования в условиях систематически возникающих возмущающих воздействий, к которым можно отнести все, что не было предусмотрено планом и приводит ремонтную систему к отклонениям от плановых действий и сроков, что отражается на результатах ее работы. Этой системой управляет организация, несущая ответственность за своевременное и качественное производство ремонта и называемая управляющей.

Управляющая система, получая регулярную периодическую отчетную информацию от управляемой системы по каналу обратной связи о результатах работы и о причинах отклонений от плана, а, также пользуясь непериодической информацией о различных внешних мешающих воздействиях по так называемой компенсационной связи (эта информация в некоторых случаях поступает в управляющую систему раньше, чем в управляемую), корректирует план в направлении обеспечения конечной цели заданной программы. Разработанная на этой основе распорядительная информация направляется управляемой системе по каналу прямой связи. Регулярная, периодически передаваемая распорядительная информация направлена на преодоление всех затруднений и восстановление равновесия в деятельности управляемой системы, нарушаемого различными возмущениями.

Рис.1.1.Принципиальная схема организации централизованного

управления ремонтами энергетического оборудования

Таким образом, обеспечивается четкая система централизованного управления.

Рассмотрим вопрос о составе управляемой системы на ремонтах. Все ее участки, цеха, службы и организации можно по функциональному признаку разделить на три группы.

К первой группе относятся непосредственные исполнители ремонтных работ. Применительно к ремонту энергоблоков — это котельный и турбинный участки цеха централизованного ремонта (ЦЦР) ГРЭС: котельный, турбинный и генераторный участки специализированного ремонтного предприятия Главэнергоремонта или энергосистемы; электроцех ГРЭС; участки предприятий котлоочистки, теплоизоляции и обмуровки; химический цех и прочие производственные организации, привлекаемые к ремонтам.

Вторая группа включает исполнителей, обеспечивающих испытания, контроль качества, вывод в ремонт и приемку из ремонта оборудования (котельный, турбинный и электроцех ГРЭС; все лаборатории ГРЭС, энергосистемы и ремонтных предприятий).

К третьей группе относятся исполнители, занятые обеспечением ремонтных работ (технический отдел, отдел материально-технического снабжения, транспортная служба, ремонтно-механическая мастерская, ремонтно-строительный цех ГРЭС).

Исключения из этой системы хотя бы одной организации - участника ремонта - является недопустимым, так как при этом возникает возможность несогласованных действий, которые непосредственно или косвенно отрицательно повлияют на работу других организаций, а следовательно, и на весь комплекс работ.

Особо стоит вопрос об участниках ремонта, какими являются турбинные, котельные, электромашиностроительные заводы, поставляющие отдельные узлы или части узлов для ремонтируемых агрегатов. Влияние сроков поставок оборудования заводами на проведение ремонтов имеет решающее значение, но когда необходимость в помощи заводов не может быть заранее предусмотрена, сроки поставок могут оказаться недостаточно определенными. Это обстоятельство в организации ремонтов является внешним воздействием, требующим учета и внимания. Однако именно при таких обстоятельствах большое значение приобретает четкая организация ремонтного процесса и гибкость системы управления.

При всех обстоятельствах организация ремонтных работ должна обеспечить наиболее раннее выявление дефектов узлов и деталей, а согласование сроков поставок оборудования должно производиться с возможно большей определенностью и достоверностью.

В управляемой системе требуется оперативное подчинение управляющей системе всех ответственных исполнителей ремонта вне зависимости от административного и ведомственного подчинения и принадлежности последних.

Ответственными исполнителями будем называть руководителей цехов, участков, служб и отделов, являющихся исполнителями в ремонтном процессе, или лиц из инженерно-технического состава этих подразделений, на которых возложена непосредственная ответственность за выполнение или обеспечение данного ремонта.

Управляющая система формируется из инженерно-технических работников, относящихся к организации, которая в силу порядка, сложившегося на данной ГРЭС или в данной энергосистеме, сосредоточивает у себя наибольшую часть функций руководства ремонтами как в техническом, организационном, так и в экономическом отношении. Управляющая система в ремонтном производстве не должна быть большой и многочисленной. В этом должны помочь необходимые средства управления.

Централизация управления не только не исключает, но всемерно способствует проявлению инициативы и самостоятельности каждого ответственного исполнителя, установлению контактов между разными исполнителями для обеспечения текущей координации действий.

Больше того, централизация допускает самоуправление в ограниченных коллективах ремонтников, выполняющих работы на изолированных участках и не оказывающих непосредственного влияния на решение основной комплексной задачи. За управляющей системой при этом остается лишь периодический контроль и получение информации о ходе работ и принимаемых решениях. При ремонте энергоблоков на блочных ГРЭС иерархическая структура управляющей системы состоит из двух звеньев - руководителя ремонтом комплекса (энергоблока) и трех руководителей ремонтами агрегатов - котла, турбины и генератора вместе с электрическим оборудованием энергоблока.

Все возникающие в процессе управления задачи решаются по возможности каждым из руководителей ремонтами агрегатов, и лишь ограниченное количество вопросов поступает на рассмотрение руководителя ремонтом энергоблока.

При такой организации управление ремонтом не может не быть четким и оперативным, а руководитель ремонтом, которым на блочных станциях является заместитель главного инженера ГРЭС по ремонтам, может сочетать управление ремонтом энергоблока и ремонтами на ГРЭС в целом.

1.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА.

ЛИНЕЙНЫЕ И СЕТЕВЫЕ МОДЕЛИ

Метод моделирования нашел широкое распространение в различных областях науки, техники и организации производства. Моделирование организационных систем заключается в построении модели, обладающей свойствами и соотношениями параметров, подобным моделируемой системе. С помощью модели оказывается возможным имитировать работу системы, получать и анализировать соответствующие показатели и на этой основе принимать решения, направленные на оптимизацию функционирования реальной системы.

Однако модель не может воспроизвести все соотношения и особенности реальной системы, так как во всех случаях представляет собой упрощенную (хотя далеко не всегда простую) имитацию моделируемой системы. В то же время модель окажется только тогда по-настоящему полезной, если в ней будут правильно отражены основные свойства и характеристики реальной системы.

Линейные модели. В течение длительного периода времени в качестве моделей ремонтных процессов применялись и в значительной степени используются в настоящее время линейные модели (календарные или ленточные графики).

В линейных графиках производственный процесс делится на отдельные операции, изображаемые в виде полос в масштабе времени построчно, причем начало последующей операции совпадает с окончанием предыдущей. Последовательный (и параллельный, если эти работы независимы) набор всех работ позволяет подсчетом по горизонтали определить продолжительность всего комплекса работ, а подсчетом по вертикали – количество ежедневно занятого на работах персонала и механизмов.

В целом линейный график представляет собой графическую модель ремонтной системы, относящуюся к группе аналоговых моделей. В нем длина полос, соответствующих отдельным работам, отражает их продолжительность, а цвет полос может соответствовать условным обозначениям организаций-исполнителей работ или рабочих разной специальности.

Этот метод моделирования, применяемый при ремонтах сравнительно несложного оборудования, оказался весьма несовершенным для ремонтов современного мощного энергетического оборудования, особенно энергоблоков электростанций.

Несовершенство линейных графиков в качестве моделей ремонтов заключается в том, что они не способны отразить основные свойства моделируемой ремонтной системы.

Линейные графики не отражают связи, определяющие зависимости одной работы от другой. Считать, что эти связи очевидны и определяются в графике стыками работ при их расстановке по времени, нельзя, так как смещение начала работ по времени возникает не только по технологическим, но и по организационным причинам.

В линейных графиках нельзя отразить детальные операции и работы. Для каждой работы в таком графике отводится отдельная строка. Например, график из 200 работ при высоте строки в 10 мм займет по высоте 2 м. Совершенно очевидно, что остается возможность составлять только очень укрупненный линейный график, вплоть до того, что отдельные работы такого графика будут означать в целом ремонт одного узла. Однако отсутствие детального планирования исключает возможность конкретного управления и, следовательно, его централизации.

В линейных графиках предусмотрено, что все работы начинаются и заканчиваются в определенное, установленное время; это условие является основным для линейных графиков, поэтому они статичны, детерминированы и приспособлены для моделирования систем с такими же признаками.

Линейная модель не может выполнить функций инструмента для анализа новых ситуаций и принятия оптимальных решений по корректировке плана. По существу в линейный график сколько-нибудь значительные изменения плана внести нельзя, в этом случае его необходимо составлять заново, а новый линейный график лишь зафиксирует их и не надолго, до нового изменения условий ремонта.

В связи с этим в практической работе используют линейные графики только на этапе составления первоначального плана. На этапе управления линейные графики в лучшем случае служат только для отражения фактического состояния работ.

Резюмируя все изложенное выше, можно сказать, что из-за существенного несоответствия свойства линейных моделей характеру моделируемых ремонтных комплексов работ линейные модели не могут быть использованы по прямому назначению в качестве инструмента управления. Поэтому в качестве неотложной задачи возникает необходимость обеспечения системы, управляющей ремонтом, таким аналитическим расчетным инструментом управления и такой моделью системы, которые соответствовали бы по своим характеристикам свойствам моделируемой ремонтной системе.

Сетевые модели. Поиски более совершенных методов моделирования сложных, динамичных и вероятностных систем привели к использованию сетевых моделей (сетевых графиков).

Графическая сеть, используемая в качестве сетевой модели, представляет собой абстрактную математическую категорию - ориентированный граф и является предметом изучения топологического раздела математики - теории ориентированных графов.

Системы, использующие ориентированные графы в качестве моделей, называются системами сетевого планирования и управления (системы СПУ). Пример ориентированного графа изображен на рис. 1.2. Окружности в графе являются его вершинами, а стрелки - ориентированными дугами.

Рис.1.2.Ориетированный граф

Вложив в дугу понятие работы, а в вершину - понятие события, как результата работы, фиксирующего завершение части работ и открывающего фронт для производства новых работ, мы получаем возможность использовать график для изображения любого комплекса действий (работ). При этом достигается большая наглядность изображения, легкость чтения, удобство при анализе и корректировке Выполнение графической записи технологии производится гораздо проще и быстрее, чем каким-либо иным способом.

Для того чтобы сетевой граф превратить в модель, необходимо вложить в элементы графа параметры моделируемой системы.

В линейной модели продолжительность работы определяет длину полос. Это детерминирует модель и превращает ее в статичную.

В сетевой модели дуги графа изображаются безмасштабно, а параметр работы (например, ее продолжительность) отражается цифровой записью над дугой. При изменении параметров работ в системе в модели достаточно зачеркнуть одни и надписать другие цифры; в результате модель без существенных переделок сохраняет подобие с системой. Без затруднения, если в этом будет необходимость, в сетевую модель можно внести и новые дополнительные работы или исключить часть работ.

Другими словами, сетевой граф является очень гибкой графической моделью, допускающей любые изменения, и поэтому пригоден для моделирования и таких динамических систем, как ремонтные процессы.

Обозначив буквами х₁, х₂, х₃, х₄ и х₅ вершины графа дуги, условимся маркировать по принятым обозначениям вершин с учетом их ориентировки: х₁, х₂; х₁, х₃; х₂, х₃; х₂, х₄; х₄, х₃; х₁, х₅; х₃, х₅; х₄, х₅. Такое обозначение позволяет, как в этом можно легко убедиться, построить тождественный граф, в котором все вершины и дуги будут аналогичны графу, изображенному на рис. 1.2. Изменение в расположении вершин и дуг на плоскости рисунка, могущее при этом произойти, не повлияет на изменение структуры графа.

Следовательно, сетевая графическая модель может быть легко преобразована в цифровой набор, т. е. изображена в символическом виде. Пользуясь

алгоритмами и формулами математической теории ориентированных графов, такую модель можно рассчитать, иными словами, могут быть найдены конечные результаты как функция от изменения структуры или параметров модели. Этими свойствами обладают символические модели. Поэтому сетевые модели относятся к группе не только аналоговых, но и символических (математических) моделей.

На такой модели представляется возможным при составлении предварительного плана и при перепланировке в процессе производства ремонтных работ рассчитывать и анализировать проекты решений руководителей ремонта по воздействию на конечный результат работ до того, как эти решения будут окончательно приняты и переданы исполнителям.

Иными словами, представляется возможным на модели «проигрывать» весь процесс ремонта от начала или от любого промежуточного этапа до момента его завершения и находить, таким образом наиболее оптимальные пути его последующего выполнения.

Легкость превращения графического изображения в символический вид и ввод в него любой информации дают возможность использовать для расчета таких моделей вычислительные машины. К тому же в результате расчета сетевой модели и переработки исходных данных удается получить дополнительные показатели, облегчающие задачи планирования и управления: критический путь с перечнем решающих работ, от которых в основном зависит продолжительность всего комплекса ремонтных работ; резервы работ и событий и др.

Сетевое моделирование обладает большими возможностями для оптимизации решений с учетом самых различных условий, критериев и параметров. Естественно, что по мере усложнения предъявляемых требований все более сложными становятся и методы решения таких задач.

14