Архив WinRAR_1 / trahtengerts5
.pdf
10 … поддержка управл. решений в нефтегазовой промышленности …
Казалось, что близка к исполнению давняя мечта человечества - принимать всегда только "правильные" решения и не только правильные, но и оптимальные. В этом направлении в разных странах по многим приложениям проводились очень большие работы. Часть этих работ была настолько успешной, что позволила компьютеру оказаться "умнее" человека и решать задачи, которые в силу жестких временных ограничений или огромных объемов вычислений человек выполнить не в состоянии, как это имеет место в некоторых военных приложениях, при ликвидации сложных чрезвычайных ситуациях и т.п.
Успехи применения вычислительной техники для задач управления привели к тому, что в большинстве случаев руководители уже не принимают серьезных решений без использования компьютерного анализа обстановки и оценки вариантов решений. Тем не менее, возможности компьютерных систем пока еще используются не полностью.
В предлагаемой книге на основе теоретических предпосылок, методов и алгоритмов, разработанных в работах [В1-В5], и настоящей монографии, сделана попытка, разработать методологию использования компьютерных систем для поддержки принятия управленческих решений в нефтегазовой промышленности и показать причины, мешающие более широкому их применению.
Работа, конечно, не претендует на всесторонний охват методов использования компьютерных систем в этой чрезвычайно сложной и многогранной отрасли. Отнюдь нет. Да и вряд ли это возможно было бы сделать в одной монографии. Задача другая: обосновать возможность и необходимость компьютерной поддержки принятия управленческих решений в нефтегазовой промышленности, показать достаточно общие методы поддержки, применимые во многих приложениях и разъяснить их многочисленными примерами.
Эти методы позволяют:
произвести анализ сложившейся ситуации;
формализовать процесс порождения вариантов решений на основе имеющихся данных;
ранжировать критерии и давать критериальные оценки физическим параметрам, влияющим на решаемую проблему, с тем, чтобы система поддержки принятия решений могла оценить варианты решений;
Введение |
11 |
использовать формализованные процедуры согласования при принятии групповых решений, сближая точки зрения участников принятия решения;
использовать формальные процедуры прогнозирования последствий принимаемых решений;
ранжировать различные варианты решений и выбрать лучший вариант, приводящий к решению проблемы.
Сделана попытка наряду с математической формулировкой задач
иих решением дать неформальное, содержательное разъяснение предлагаемых методов.
Хотя мы и говорим о компьютерной поддержке принятия управленческих решений, т.е. об использовании формальных оценок и расчетов, роль личных качеств руководителя (эксперта) – его интеллект, субъективные оценки, эрудиция, умение находить решение и т.п. – не уменьшается, а может быть, даже возрастает. Компьютерные систе-
мы поддержки управленческих решений вводят новую составляющую в искусство принятия решений: искусство использования средств вычислительной техники, которое должно сочетать оценки и решения, полученные уже устоявшимися (или вновь разработанными) математическими методами с субъективными оценками, сделанными на основе знаний, опыта и интуиции руководителя. Это связано с тем,
что на решение руководителя сильнейшее влияние оказывают его субъективные предпочтения, поэтому в предложенных компьютером вариантах решений руководитель должен видеть их тщательный учет, а не «абстрактное оптимальное» предложение, далекое от его интересов.
В заключении хотим выразить Н.И. Злобинской искреннюю благодарность за очень большую и чрезвычайно плодотворную работу в подготовке этой книги.
12 Часть 1. Назначение и структура компьютерных систем …
Часть 1
НАЗНАЧЕНИЕ И СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Глава 1
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
1.1. Структура и особенности управленческих решений в нефтегазовой отрасли
Нефтегазовая промышленность занимает ключевое место в топ- ливно-энергетическом комплексе России (достаточно сказать, что удельный рост только природного газа в структуре производства первичных энергоресурсов страны составляет около 50%) и характеризуется рядом специфических особенностей, отличающих ее от других отраслей производства. Эти особенности определяются сле-
Глава 1. Основные задачи и особенности функционирования … |
13 |
дующими условиями реализации ее основных, обслуживающих и вспомогательных технологических процессов и производств:
Орудия труда (например, эксплуатационное и нагнетательное оборудование), предметы и продукты труда (например, нефте- и газосодержащие пласты перекачиваемая нефть и газ) удалены от непосредственного воздействия и наблюдения. Воздействие осуществляется не прямо на процесс, а через людей и другое технологическое оборудование (например, скважины, насосные агрегаты). Эта особенность делает необходимым значительные капитальные вложения на создание основных фондов – строительство нефтяных, газовых и других скважин, сооружение трубопроводов и т.д. и обусловливает многоуровневый характер управления технологическими процессами, значительная часть из которых, носит организационнотехнологический характер [1.1,1.2,1.3].
Производственные объекты, в большей своей части, разобщены и расположены на значительных территориях страны. Число и разнообразие этих объектов исчисляется сотнями и тысячами. Например, общая протяженность магистральных газопроводов 220 тыс. км., а нефтепроводов – 65 тыс. км. Они включают в себя около 300 компрессорных станций с примерно 3000 газоперекачивающими агрегатами и более 550 насосных перекачивающих станций с более чем 3500 насосными агрегатами. Например, только на Оренбургском газоконденсатном месторождении эксплуатируются около 700 газовых скважин, а в ПО «Татнефть» на Ромашкинском месторождении эксплуатационный фонд нефтяных скважин составляет 19 тысяч.
Эти особенности определяют специфику структуры, размеры предприятий и организацию управления нефтегазовым производством, которое в современных условиях представляет собой комплекс нефтегазовых регионов, на территории которых действуют как различные специализированные предприятия, так и интегрированные нефтегазовые компании [1.1, 1.2, 1.3], в том числе и вертикально интегрированные [1.3, 1.4].
Управление технологическими процессами и производствами осуществляется в условиях воздействия на них большого числа случайных факторов и недостаточной информации об объектах управления (например, продуктивных пластах и происходящих в них процессах), обусловленных в соответствии с [1.5, 1.6], с одной стороны,
14 Часть 1. Назначение и структура компьютерных систем …
природными условиями, а с другой стороны – причинами условиями, описанными выше. Эти особенности обусловливают в свою очередь ситуацию, когда уровень обобщения и типизации решений, например, в автоматизации управления нефтегазовыми технологическими процессами и производствами возможен лишь в смысле разработки общих методов и математических моделей, пригодных в сходных условиях.
Нефтегазовое производство в целом и его подотрасти, обобщенная структура которого показана на рис.1.1, являются сложными многоуровневой системами, имеющими, как правило, иерархическую структуру. [1.7].
С позиций системного анализа, опираясь на определенные выше особенности, каждая из подотраслей нефтегазового производства, представленных на рис.1.1, и все нефтегазовое производство можно характеризовать общими для сложных систем признаками [1.8], анализ которых позволяет определить следующие системные особенности нефтяной и газовой промышленности, таблица 1.1.
Таблица 1.1
Особенности нефтяной и газовой промышленности как системы
|
Признак классификации |
Характеристика системы |
1. |
Источник создания |
Искусственная |
2. |
Основа создания |
Эмпирическая |
3. |
Состав |
Человеко-машинная |
4. |
Взаимодействие с окружаю- |
Открытая |
щей средой |
|
|
5. |
Время функционирования |
Постоянная |
6. |
Изменение свойств и функ- |
Стабильная |
ций во времени |
|
|
7. |
Прогноз поведения |
С элементами случайности и не- |
|
|
определенности |
8. |
Степень централизации |
Децентрализованная, централи- |
управления |
зованная |
|
9. |
Ресурсная база |
Физически невоспроизводимая |
Глава 1. Основные задачи и особенности функционирования … |
15 |
Нефтегазовое производство
|
|
Основные технологические процессы и |
|
Основные обслуживающие технологические |
|
||||||||||||||||
|
|
производства |
|
|
|
|
|
|
процессы и производства |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Бурение |
|
Геолого- |
|
Геофизика (полевая |
Техническое обслу- |
Материально-техниче- |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
разведка |
|
и промысловая) |
живание и ремонт |
ское обеспечение |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Добыча нефти |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергетическое |
|
||||
и газа |
|
|
|
|
Группы объектов нефтегазового производства |
|
|
|
|
обслуживание |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Транспорт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Транспорт |
|
||||
|
|
|
|
|
Нефтегазовые пласты, месторождения |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
нефти и газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производство |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хранилища нефти и газа |
|
|
|
|
|
|||||||
Хранение |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
специальных |
|
||||||||||
нефти и газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Нефтяные и газовые скважины |
|
|
|
|
материалов |
и |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Переработка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оборудования |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Буровое оборудование |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
нефти и газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Комплектация |
и |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Наземное и подземное оборудование добычи нефти и газа |
|
|
|
|
подготовка мате- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
риалов |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Магистральные нефтегазотрубопроводы |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Оборудование насосных и компрессорных станций |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Оборудование нефтеперерабатывающих предприятий |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Другие обслуживающие и вспомогательные технологические процессы и производства
16 Часть 1. Назначение и структура компьютерных систем …
Представленные в таблице 1.1. характеристики нефтяной и газовой промышленности оказывают существенное влияние на организацию, планирование и управление нефтегазовым производством. Так, например, открытость системы позволяет выходить за ее пределы и использовать информацию, поступающую извне; стабильность системы говорит о повторяемости задач в области планирования и управления и наличии возможности с определенными потерями устранить допущенные ошибки без пересмотра всей системы; невоспроизводимость ресурсов диктует необходимость ограничений их текущего использования и одновременно применения наиболее эффективных методов извлечения нефти и газа с целью обеспечения наиболее полного использования потенциала недр; случайность и неопределенность в прогнозе поведения, определяемая физической сущностью процессов, протекающих при добыче, транспорте и переработке нефти и газа, наличием соответствующей информации, необходимой для принятия управленческих решений диктует необходимость применения математических методов и компьютерных систем поддержки управленческих решений.
Кроме этих общих общесистемных характеристик нефтегазовой промышленности для оценки эффективности различных проектных и управленческих решений чрезвычайно важным является знание специфических особенностей отдельных подотраслей. В частности, степени централизации или децентрализации соответствующих производственных структур и принимаемых решений.
Так, к особенностям геологоразведочных работ следует, в первую очередь, отнести: разбросанность объектов поисков и разведки на значительной территории; слабое развитие производственной и социальной инфраструктуры региона; удаленность объектов от баз снабжения; применение различных видов, методов и комплексов работ по изучению недр; постоянное перемещение фронта работ в пространстве; большая продолжительность полного цикла, связанного с открытием и подготовкой к эксплуатации залежей нефти и газа; наличие перерывов при переходе от одной стадии к другой; необходимость опережающего проектирования геологоразведочных работ по сравнению с проектированием добывающих предприятий; ухудшение показателей эффективности геологоразведочных работ, начиная
Глава 1. Основные задачи и особенности функционирования … |
17 |
с момента достижения определенной степени изученности региона и т. д. Большое влияние на планирование и управление проектами поисков и разведки скоплений углеводородов оказывают также вероятностный характер и информационная неопределенность результатов геологоразведки.
К особенностям нефтегазодобывающего производства можно также отнести [1.9]:
удаленность нефтегазонасыщенного пласта и подземной части эксплуатационного оборудования от места непосредственного наблюдения и управления процессом нефтегазодобычи;
территориальная закрепленность предмета труда и обособленность производственных объектов (скважин);
необходимость их комплексного обслуживания;
отсутствие незавершенного производства и полуфабрикатов;
большая зависимость технико-экономических показателей разработки объектов и критериев эффективности затрат от природных условий, от уровня использования разведанных и извлекаемых запасов углеводородов;
динамичный характер (изменяемость во времени) природных факторов;
наличие нескольких стадий эксплуатации объектов; вероятностный (и, или нечеткий) большинства технико-экономических показателей разработки скоплений углеводородов;
изменение воспроизводственной структуры капитальных вложений в нефтегазодобывающую промышленность отдельных регионов;
длительные периоды эксплуатации нефтегазовых объектов и
т.д.
Свои специфические особенности имеет и буровое производство, магистральный транспорт нефти и газа, нефтегазопереработка и сбыт нефтепродуктов, а также различные виды производственнотехнического обслуживания и др.
Методологической основой выявления и детального рассмотрения этих особенностей для обеспечения принятия оптимальных управленческих решений является системный анализ [1.10, 1.11] и построенная на его основе компьютерная поддержка принятия этих решений.
18 Часть 1. Назначение и структура компьютерных систем …
Особенность принятия решений в таких системах состоит в том, что систему принятия решений в организации (например, производственной системе) с иерархической структурой можно представить в виде графа, уровни которого определяют иерархию организации. Такой граф, обычно древовидный, часто называют деревом решений. В каждом узле (звене) управления дерева решений, вырабатываются решения соответствующего уровням иерархии.
Так, например, на рис.1.2 показано очень простое дерево решений службы технического обслуживания группы агрегатов [1.12]. В вершине D11 (руководство службы) вырабатывается решение, определяющее содержание и объем ремонтных работ, на втором уровне в вершинах D21 ... D2n (в отделах службы) определяется цикличность проверок каждого агрегата в зависимости от его типа, нагрузки, условий работы и т.д., на третьем уровне (ремонтных постах) в вершинах D31 ... D3j принимаются решения на обновление деталей и механизмов в каждом устройстве.
D11
D21 |
D22 |
… |
D2n |
|
|||
D31 … D3m |
D3m+1 … D3k |
|
D3k+1 … D3j |
Рис. 1.2
Основываясь на системном подходе к анализу систем примеры таких деревьев решений можно представить на любом иерархическом уровне управления нефтегазового производства: производственное – объединение, завод, цех, бригада; государственноадминистративное – федерация, область, район, населенный пункт и т. д. Такие деревья целей и решений могут строиться не только в соответствии с иерархией задач управления на предприятии, компании,
Глава 1. Основные задачи и особенности функционирования … |
19 |
акционерном обществе и др., но и в сочетании с другими признаками. Применительно к нефтегазовому производству (см. рис.1.1), эти деревья сегодня строятся одновременно и по подотраслевому (технологическому, функциональному), например, добыча – транспорт – переработка нефти, газа, и по административному (территориальному) признаку. В частности, таким образом строится управление (принятие решений) в вертикально-интегрированных нефтегазовых компаниях [1.3, 1.4], акционерных обществах [1.8] и финансовопромышленных группах [1.13].
Вобщем случае построение деревьев целей и решений является сложной, самостоятельной и плохо формализуемой проблемой принятия решений. Традиционно методы построения деревьев целей и решений, как правило, основаны на разработке и применении экспертных процедур или систем.
Многочисленные же психологические исследования показывают, что руководители без дополнительной аналитической поддержки используют упрощенные, а иногда и противоречивые решающие правила [1.14], как при принятии стратегических, так и тактических решений. Учитывая это, место системы поддержки принятия решений в системе управления, в том числе и в нефтегазовом производстве, показано на рис.1.3.
Схема системы управления предприятием показана в виде трапеции, состоящей из трех "слоев". Внутри и снаружи трапеции управления циркулируют информационные потоки. Сверху вниз – управляющие воздействия, снизу вверх – информация обратной связи, по горизонтали – обмен информацией между внутренними объектами одного уровня, а также между внутренними и внешними объектами.
Восновании трапеции показаны системы сбора, обработки, хранения, передачи и представления информации. Эти системы представляют собой информационную модель предприятия. На верхнем "слое" трапеции управления находятся руководители предприятия, объединенные вместе с объектом управления в определенную организационную структуру управления, принимающие решения и образующие системы принятия решений (СПР).
Всреднем "слое" трапеции находится система поддержки принятия решений (СППР). Модели, заложенные в СППР выполняют
