Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Механизм оптимизации и внедрения управленческих решений в организации. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
921 Кб
Скачать

ti' , ti' – соответственно время эксплуатации i-той скважины в плановом периоде до ремонта и после;

Тi

продолжительность ремонта i-той скважины;

Тn

нормативная продолжительность перехода ремонтной брига-

ды с одного скважино-объекта на другой;

Тпл

продолжительность планового периода;

N

среднегодовое число ремонтных бригад;

Зi

затраты на ремонт i-той скважины;

К

денежные средства, выделенные на ремонт скважин в плано-

вом периоде;

Днi – прогнозируемая нормативная добыча нефти из i-той скважины в межремонтном периоде.

Если в качестве целевой функции выбран критерий по максимуму ремонтной эффективности скважин, то экономико-математическая модель запишется следующим образом:

 

 

 

∑∑ xij

 

Днi

→ max

(48)

 

 

 

 

 

 

 

 

i j

З

 

 

 

 

i

 

при ограничениях

 

 

 

 

 

 

 

' '

' '

) ³ Дпл ;

 

 

 

∑∑ xij (di ti

+ di ti

 

 

 

i

j

 

 

 

 

 

 

∑∑ xij (Ti + Tn ) £ N ×Tпл ;

 

 

 

i

j

 

 

 

 

 

 

∑∑ xij Зi K пл ;

 

 

 

 

 

i

j

 

 

 

 

 

 

xij (xij – 1) =0;

xij ³ 0.

Если в качестве критерия принят минимум затрат на ремонт скважин, то экономико-математическая модель задачи примет вид:

 

 

∑∑ xij Зi min

(49)

 

 

i j

 

при ограничениях

 

 

 

' '

' '

) ³ Дпл ;

 

∑∑ xij (di ti

+ di ti

 

i j

111

∑∑ xij (Ti + Tn ) £ N ×Tпл ;

i j

xij (xij – 1) =0;

xij ³ 0.

В целом оптимизация графика ремонта скважин рассматривается как задача календарного планирования с определением оптимальной очередности ремонта скважин и сроков их начала и окончания.

Для решения задач календарного планирования на сегодняшний день разработан ряд методов, из которых, применительно к нашей ситуации, наибольшее распространение получили динамическое программирование и метод ветвей и границ.

Исследования показали, что более эффективным подходом при формировании календарного графика ремонта скважин является метод ветвей и границ.

Реализация данного метода заключается в построении эталонной ветви дерева возможных решений с последующей оценкой нижней границы каждой вершины дерева и принятием решения о целесообразности ветвления той или иной вершины. В конечном итоге эталонная ветвь с лучшей оценкой по нижней границе принимается за оптимальное решение.

Рассмотрим принцип применения метода ветвей и границ для оптимизации графика ремонта скважин на следующем примере (цифры условные).

Предположим, что в портфеле заказов бригады по ремонту скважин имеется 25 заявок. Исходные данные по скважинам представлены в табл. 34 (для удобства количественные значения продолжительности и стоимости ремонта равны друг другу). Требуется разработать оптимальный годовой график (очередность) ремонта скважин по критерию максимума ремонтной эффективности.

На первом шаге расположим скважины в порядке снижения их ремонтной эффективности (табл. 35), что позволит резко сократить время поиска оптимального решения.

На втором шаге всю совокупность плановых вариантов разделим на две части: (0) – подмножество, которое не включает скважину с порядковым номером 1, и (1) – подмножество, которое включает

112

скважину с порядковым номером 1. Таким образом, в набор (0) попадут скважины с порядковыми номерами 2, 3, 4 и т.д., а в набор (1) попадут скважины 1, 2, 3 и т.д. Для наглядности на месте отсутствующей скважины оставляем пробел.

Подсчитаем, сколько скважин бригада сможет полностью отремонтировать в течение календарного года (365 дней), и общую по ним сумму прогнозируемой нормативной добычи. В подмножестве (0) получаем, что за 359 суток была отремонтирована 21 скважина с общей прогнозной нормативной добычей 256 тыс. т. В подмножестве (1) соответственно получаем, что за 350 суток была отремонтирована 21 скважина с общей прогнозной нормативной добычей 258 тыс. т (табл. 36).

 

 

 

 

Таблица 34

 

Исходные данные для расчетного примера

Номер

Продолжитель-

Стоимость

Норматив-

Коэффициент

скважины

ность ремонта,

ремонта, Ср,

ная добыча,

ремонтной

Nск

Тр, сутки

тыс. д. е.

Дн, тыс. т

эффективности, Крэ

1

20

20

10

0,50

2

17

17

11

0,65

3

32

32

12

0,38

4

12

12

12

1,00

5

15

15

13

0,87

6

22

22

10

0,45

7

24

24

14

0,58

8

15

15

11

0,73

9

14

14

8

0,57

10

19

19

9

0,47

11

12

12

10

0,83

12

26

26

15

0,58

13

17

17

12

0,71

14

13

13

10

0,77

15

21

21

14

0,67

16

14

14

11

0,79

17

20

20

13

0,65

18

17

17

12

0,71

19

20

20

14

0,70

20

15

15

13

0,87

21

14

14

11

0,79

22

17

17

15

0,88

23

20

20

14

0,70

24

11

11

12

1,09

25

16

16

16

0,81

 

 

113

 

 

Таблица 35

Результаты реализации первого шага алгоритма

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ск

24

4

22

5

20

11

25

16

21

14

8

13

18

23

19

15

17

2

7

12

9

1

10

6

3

Тр

11

12

17

15

15

12

16

14

14

13

15

17

17

20

20

21

20

17

24

26

14

20

19

22

32

Дн

12

12

15

13

13

10

13

11

11

10

11

12

12

14

14

14

13

11

14

15

8

10

9

10

12

Крэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,09

1,00

0,88

0,87

0,87

0,83

0,81

0,79

0,79

0,77

0,73

0,71

0,71

0,70

0,70

0,67

0,65

0,65

0,58

0,58

0,57

0,50

0,47

0,45

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

114

Таблица 36

Второй шаг алгоритма

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Всего

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тр

 

12

17

15

15

12

16

14

14

13

15

17

17

20

20

21

20

17

24

26

14

20

359

Дн

 

12

15

13

13

10

13

11

11

10

11

12

12

14

14

14

13

11

14

15

8

10

256

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тр

11

12

17

15

15

12

16

14

14

13

15

17

17

20

20

21

20

17

24

26

14

 

350

Дн

12

12

15

13

13

10

13

11

11

10

11

12

12

14

14

14

13

11

14

15

8

 

258

114

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 37

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты реализации графика ремонта скважин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассматриваемые проекты

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее

Нормативная

 

операции

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

время

добыча,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ремонта, сут.

тыс. т

 

1

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

350

268

 

2

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

358

256

 

3

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

353

253

 

4

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

354

255

 

5

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

355

265

 

6

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

358

258

 

7

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

354

255

 

8

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

356

257

 

9

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

356

257

 

10

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

357

258

 

11

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

355

257

 

12

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

353

256

 

13

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

+

353

256

115

14

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

+

350

254

15

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

+

350

254

 

 

 

16

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

+

349

254

 

17

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

+

350

255

 

18

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

+

353

257

 

19

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

+

346

254

 

20

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

+

344

253

 

21

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

+

356

260

115

Таким образом, набор скважин в подмножестве (1) дает более предпочтительные результаты по общей прогнозной добыче нефти (258 > 256), поэтому скважину с порядковым номером 1 включаем в план ремонта и в дальнейшем осуществляем деление вершины (1).

В дальнейшем повторяется указанный прием. Результаты этих расчетов представлены в табл. 37. Из табл. 37 видно, что в годовой график ремонта должна быть включена в следующей последователь-

ности 21 скважина с номерами 24, 4, 22, 5, 20, 11, 25, 16, 21, 14, 8, 13,

18, 23, 19, 15, 17, 2, 7, 12, 9, 10.

3.4.ОПТИМИЗАЦИЯ ГРАФИКА РЕМОНТА

ИЗАМЕНЫ ОБОРУДОВАНИЯ

Каждое предприятие имеет в своем распоряжении основные фонды, которые включают оборудование, машины, механизмы и пр. В процессе эксплуатации оборудование теряет свои первоначальные характеристики из-за износа и подлежит полному или частичному восстановлению, т.е. замене или ремонту. Несоблюдение данного требования приводит к снижению качества выпускаемой продукции вплоть до выпуска брака и возможного аварийного состояния оборудования [12].

Все виды ремонта основных фондов должны производиться в предупредительном порядке, что позволяет предотвращать преждевременный износ и аварии, поддерживать основное оборудование в состоянии эксплутационной пригодности.

Для реализации данных функций на предприятии создается ремонтное хозяйство, которое представляет собой совокупность отделов и производственных подразделений, занятых анализом технического состояния технологического оборудования, надзором за его состоянием, техническим обслуживанием и разными видами ремонтной деятельности.

Ремонт оборудования на предприятии проводится в соответствии с системой планово-предупредительного ремонта (ППР), которая предусматривает проведение по заранее составленному графику со-

116

вокупности организационных и технических мероприятий профилактического характера по уходу, надзору за оборудованием, его обслуживанию и ремонту. Она включает в себя межремонтное обслуживание, осмотры, текущий и капитальные ремонты.

Однако в большинстве случаев классическая система ППР предполагает эксплуатацию оборудования в определенных «комфортных» условиях без температурных перепадов, воздействия погодных факторов и т.д. Кроме того, проведение капитальных ремонтов зачастую бывает экономически нецелесообразно и оборудование подлежит замене на новое.

Например, нефтепромысловое оборудование, наземное и скважинное, работающее в условиях окружающей среды, подвергается воздействию высоких нагрузок. Неблагоприятные условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования предопределяют характерные для него сложность и специфичность условий технического обслуживания и ремонта.

Географическая рассредоточенность промыслов и точек эксплуатации оборудования, равно как и ремонтных баз, их недостаточная оснащённость, крайне неблагоприятные условия транспортирования оборудования (нередко на большие расстояния) к месту ремонта и обратно и многие другие факторы усиливают важность обоснованных и рациональных решений сложных вопросов технологии и организации своевременного и качественного ремонта оборудования или своевременной его замены.

Специфические требования, важные с точки зрения производства, эксплуатации, технического обслуживания и ремонта:

1)достижение высокого уровня общей функциональной надёжности (безотказности) оборудования в различных неблагоприятных условиях эксплуатации;

2)установление параметров технической характеристики во времени и сохранение работоспособности в течение технологически замкнутого цикла эксплуатации;

3)высокий уровень ремонтопригодности оборудования;

4)высокий уровень унификации и взаимозаменяемости узлов.

117

Улучшение организации ремонта – большая производственнотехнологическая проблема. Затраты на ремонт весьма велики, поэтому необходимо ускорять и удешевлять ремонт при широком внедрении мероприятий по совершенствованию технологии и организации проведения ремонтных работ. Большое значение имеет модернизация оборудования. Таким образом, перед нефтяниками стоит задача не только улучшения организации ремонтных работ, но и рационализации, модернизации, замены устаревшего оборудования для повышения так называемого чистого дохода от его использования d(t).

В общем виде проблему целесообразности ремонта и замены оборудования можно сформулировать следующим образом.

Задается плановый период Тпл на несколько лет. В начале данного периода имеется машина определенного возраста. В любой год эту машину можно сохранить или заменить на новую. Необходимо разработать оптимальную стратегию сохранения или замены машины на весь плановый период.

Данная задача решается методом динамического программи-

рования.

 

 

 

Введем следующие обозначения:

 

t

возраст оборудования;

 

С

цена нового оборудования;

 

d(t)

чистый годовой доход от оборудования возраста t.

 

 

 

 

d (t) = r(t) − и(t) ,

(50)

где r(t)

годовой доход оборудования возраста t лет;

 

и(t)

затраты на ремонт оборудования возраста t лет.

 

Для решения этой задачи введем функцию fn(t), которая показывает величину максимального дохода за последние n лет при условии, что в начале периода из n лет у нас была машина возраста t лет.

118

Если до конца периода остался 1 год, то решение принимается по формуле

 

d (t)

;

f1

(t) = max

(51)

 

d (0)

C.

Если до конца периода осталось n лет, то решение принимается

по формуле

 

 

f n

d (t) + f n−1 (t + 1) ;

(t) = max

(52)

 

d (0) − C + f n−1 (1).

Рассмотрим пример. Рассчитаем оптимальную стратегию замены и сохранения (ремонта) оборудования, зная динамику поступления дохода, роста издержек на ремонт (табл. 38) и цену нового изделия С = 22 усл. ед.

Таблица 38

Чистый доход от оборудования по годам

Годы

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

r(t)

30

29

27

25

23

19

18

17

16

15

14

u(t)

0

1

2

4

5

7

9

11

12

12

13

d(t)

30

28

25

21

18

12

9

8

4

3

1

Решаем задачу по выбору оптимальной стратегии методом динамического программирования с использованием формул (51) и (52). Результаты расчетов оформляются в виде таблицы (табл. 39), цифры в клетках данной таблицы показывают ожидаемый доход от оборудования возраста t на любой плановый период.

Например, построим «оптимальную» стратегию замены оборудования, которому в начале замены было 2 года, на период 10 лет. В табл. 39 она показана стрелками, а в сокращенной записи будет иметь следующий вид:

С – С – З – С – С – С – З – С – С – С.

119

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 39

 

 

 

 

 

Стратегия замены оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Годы

 

0

1

2

 

 

3

 

4

5

 

6

7

8

9

10

d(0)-ц + fn- (1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

30

28

25

 

 

21

18

12

9

8

8

8

8

8

 

 

 

53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

58

46

 

 

39

 

36

36

 

36

36

36

36

36

36

3

 

83

74

64

 

 

61

 

61

61

 

61

61

61

61

61

61

4

 

104

92

86

 

82

 

82

82

 

82

82

82

82

82

82

5

 

122

114

107

 

103

 

100

100

 

100

100

100

100

100

100

6

 

144

135

128

 

 

122

 

122

122

 

122

122

122

122

122

122

7

 

165

150

147

 

143

 

143

143

 

143

143

143

143

143

143

8

 

186

175

168

 

164

 

164

164

 

164

164

164

164

164

164

9

 

205

196

189

 

185

 

183

183

 

183

183

183

183

183

183

10

 

226

217

210

 

204

 

204

204

 

204

204

204

204

204

204

 

Поле сохранения

 

 

Поле замены

 

 

 

 

 

Чистый доход за 10 лет от оборудования возраста 2 года при выборе этой стратегии замены составит

D2 (10) = 25+21+8+28+25+21+8+28+25+21 = 210.

График стратегии замены оборудования представлен на рис. 17.

 

9

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

0 6

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

t возраст

4

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

2

4

6

8

10

12

 

 

 

Т время

 

 

 

Рис. 17. График стратегии замены оборудования

120

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]