Внедрение компьютерной системы управления в магистральные нефтепроводы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее распространенным и эффективным способом транспортировки нефти от нефтепромыслов до нефтеперерабатывающих заводов и других потребителей является перекачка нефти по магистральным трубопроводам.

Протяженность нефтепроводов с каждым годом увеличивается. В перспективе магистральные трубопроводные системы остаются основным видом транспорта нефти и газа, а для вновь вовлекаемых в разработку уникальных месторождений Прикаспия и шельфа Каспийского моря магистральные трубопроводы - единственно эффективный и экологически более безопасный вид транспорта. В связи с этим возникают многокритериальные (по экономическим и экологическим показателям) задачи оптимального проектирования и управления магистральными трубопроводами. Поэтому вопросы формализации и разработки эффективных методов решение этих задач на базе современных математических методов, и компьютерных систем, являющихся предметом исследований данной дипломного проекта, являются особенно важными и в теоретическом, и в практическом плане.

Развитие сети магистральных трубопроводов сопровождается непрерывным повышением уровня технической оснащенности нефтепроводов. Выполнены определенные работы по освоению новой техники и эксплуатации нефтепроводов больших диаметров, по технологии перекачки парафинистой и вязкой нефти по горячим трубопроводам.

Широкое развитие "получили автоматизация и телемеханизация магистральных нефтепроводов, компьютерные системы проверки на дефектность состояния труб, системы диспетчерского управления процессом транспортировки. Разрабатываются математические модели процесса транспортировки, на основе которых решаются различные задачи прогноза и оптимизации режимов работы нефтепровода.

Комплексное решение задач управления магистральными нефтепроводами на основе современных математических методов и компьютерных систем управления не разработаны до конца и не полностью, мало уделено внимания методам разработки пакета математических моделей технологических объектов нефтепроводной системы при нечеткости исходной информации. Так как на практике технологические объекты магистральных нефтепроводов часто функционируют именно при больших погрешностях замера, подходы к решению рассмотренных выше задач в этих условиях являются очень актуальными [2].

Компьютерная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

1. ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Постановка задачи

Цель и задачи. Целью работы является проектирование компьютерной системы технологического комплекса магистральных нефтепроводов, создание и описание автоматизированных систем управления ими.

В соответствии с целью работы ставятся и решаются следующие задачи:

Анализ и исследование комплекса магистральных нефтепроводов и задач управления ими;

Компьютерные системы управления промышленными технологическими комплексами;

Проектирование и создание компьютерной системы управления комплексом магистральных нефтепроводов;

Методика проектирования и разработки компьютерных систем управления технологическим комплексом;

Формализация задач возникающих при управлении нефтеперекачивающих предприятий;

Разработка математического описания основных агрегатов магистрального нефтепровода;

Математическая модель проектирования и управления нефтепроводами с учетом динамики их функционирования;

Автоматизированные системы управления технологическим процессом магистральных нефтепроводов;

Структура системы управления объектами нефтеперекачивающих управлении на базе компьютерной техники;

Формализация задач управления процессами транспортировки нефти по трубопроводам и разработка методов их решения;

В результате выполнения данной дипломной работы будут получены следующие основные результаты: методика проектирования и создания компьютерной системы управления комплексом магистральных нефтепроводов; формализация задач возникающих при управлении нефтеперекачивающих предприятий и разработка методов их решения; разработка математического описания основных агрегатов магистрального нефтепровода.

1.2 Характеристика исследуемого объекта и решаемой задачи

1.2.1 Характеристика исследуемого объекта - участка магистрального нефтепровода Атырауского Нефтепроводного Управления (АНУ)

Структура предприятия

Атырауское Нефтепроводное управление образовано приказом Министерства нефтяной промышленности СССР №272 от 24 мая 1971 года для приёма, транспортирования и поставки нефти и воды. АНУ входит в состав Западного филиала ЗАО НКТН «Казтрансойл» и осуществляет свою деятельность на правах структурной единицы, подчиняется Западному филиалу ЗАО НКТН «Казтрансойл», которая является по отношению к нему вышестоящим органом. Атырауское Нефтепроводное управление действует на основе хозяйственного внутрипроизводственного расчёта, имеет незаконченный баланс, частично наделяется правами государственного предприятия в вопросах производственной и финансовой деятельности закреплены основные и производственные фонды, и оборотные средства.

Предметом деятельности АНУ является приём нефти от смежных нефтепроводных и нефтедобывающих управлений и перекачки её по магистральным нефтепроводам. Сдача нефти смежным районам нефтепроводным управлениям и нефтеперерабатывающим предприятиям, а также отгрузка нефти железнодорожным транспортом потребителям, количественная и качественная сохранность принятой нефти, техническое обеспечение транспортировки волжской воды по техническому водоводу Кигач-Мангышлак. Обеспечение ремонта технологического оборудования транспортом и спецтехникой подразделений Западного филиал НКТН «Казтрансойл», расположенных в Атырауском регионе, обеспечение материально-техническими ресурсами структурных единиц, а также капитальное строительство, обеспечение питанием рабочих на трасе магистральных трубопроводов [1].

Структура Атырауского Нефтепроводного управления утверждается президентом «Казтрансойл». АНУ осуществляет свою деятельность на основе плана экономического и социального развития, договоров на транспортировку и отгрузки нефти и воды, капитальное строительство и капитальный ремонт.

Главной задачей АНУ является обеспечение выполнения плана по приёму, перекачке и поставке нефти при минимальных затратах, обеспечения перекачки волжской воды, обеспечение надлежащей приёмки, правильного хранения и отпуска потребителям оборудования и материалов, выполнение планов и договоров по обеспечению работ, недопустимость их срывов.

Атырауское Нефтепроводное управление осуществляет свою деятельность на основе принципа единства хозяйственного руководства в сочетании с принципом единоначалия. Вся деятельность АНУ направлена на выполнение договоров, заданий, интенсивность и эффективность развития производства, соблюдения режима, государственного предприятия.

АНУ по поручению Западного филиала на основании утвержденных лимитов заключает договора на отпуск воды из водоводов и несёт ответственность за их исполнение.

Цель и полномочия управления

Управление создается с целью предоставления услуг по транспортировке, углеводородного сырья и воды. Для реализации вышеуказанной цели, Управление осуществляет в пределах, определенных ему Западным филиалом, границ обслуживания и эксплуатации следующие виды деятельности:

транспортировка нефти и воды;

производство ремонтно-строительных работ;

техническое обслуживание, капитальный ремонт технологического, электротехнического и энергетического оборудования, средств ЭХЗ, КИПиА и метрологии и эксплуатацию линейной части магистральных нефтепроводов, водоводов и их объектов;

эксплуатация, ремонт и техническое обслуживание спецтехники и автотранспорта,

сервисное обслуживание, вибродиагностика, наладка и капитальный ремонт, по заявкам подразделений Западного филиала, технологического, электротехнического, энергетического оборудования, средств ЭХЗ, КИПиА и метрологии;

охрана магистральных трубопроводов, их сооружений, жилых и культурно-бытовых объектов

организация работы подчиненных управлению производственных, единиц; выполнение комплексных программ по экологии, рациональному использованию природных ресурсов, охране труда, пожарной и экологической безопасности; осуществление функции заказчика по капитальному строительству и капитальному ремонту объектов Управления;

внедрение в производство новых, более безопасных производственных процессов, достижений науки и техники и передового опыта, а также в области экологии, охраны труда и пожарной безопасности.

Управление имеет право:

распоряжаться закрепленным за ним имуществом и денежными средствами с разрешения Компании и Западного филиала.

осуществлять необходимые хозяйственные и иные расходы, связанные с деятельностью Управления.

Производственно-диспетчерская служба

ПДС выполняет оперативное управление работой магистральных трубопроводов на оптимальных режимах НПС, ПСП, СПН, наливных эстакад в границах обслуживания АНУ:

сбор информации от дежурного персонала НПС, ПСП, СПН о режимах работы и состояния оборудования и своевременная передача их в ЦДЛ;

достоверный учет по количеству принятой, перекачанной, отгруженной нефти;

составление суточных балансов движения нефти отчетов по количеству принятой и сданной нефти, по отгрузке, перекачке и грузообороту, по потерям нефти;

контроль за качеством принятой и отгруженной нефти по всем ПСП и НПС;

контроль за прохождением очистных устройств по трубопроводам;

принятие оперативных мер, по ликвидации аварий и в случаях отказов в работе основного и вспомогательного оборудования, регламентированных планом ликвидации возможных аварий.

Участок эксплуатации нефтепроводов

Главной задачей участка эксплуатации нефтепроводов, станций подогрева нефти, резервуарных парков, эстакад, наливных сооружений, системы пожаротушения, системы канализации является техническое и методическое руководство по организации и проведению планово-предупредительного ремонта обслуживания сооружений в целях обеспечения надежности функционирования объектов, их экологической безопасности в процессе хранения транспортировки нефти, воды.

В соответствии с главной задачей на участок эксплуатации нефтепроводов возложены следующие функции:

Организация разработки годовых и месячных планов и графиков ремонта основных сооружений (трубопроводов, результатов, печей, эстокад, наливных сооружений и теплообменников). Контроль выполнения графиков ремонта, проверка технического состояния нефтепроводов и водоводов, зданий и сооружений, согласование и выдача заключений;

Выдача технических условий на подключение и пересечение трас нефтепроводов и водоводов. Участие в определении потребности анализе и обобщении заявок на материалы запасные части и оборудование, необходимое для эксплуатации и ремонта трубопроводов, резервуарных парков и всех сооружений;

Контроль за обеспечением эффективной защиты трубопроводов и сооружений резервуарных парков от коррозии;

Контроль за обеспечением своевременного размыва парафинистых отложений в трубопроводах и внедрение новых методов очистки;

Составление организационно-технических мероприятий по подготовке к весенне-летнему и осенне-зимнему периоду и контроль их выполнения;

Во взаимодействии с другими подразделениями, цехами, планирование, последующую реализацию ППР оборудования, сооружений линейной части трубопроводов в целях поддержания надежности функционирования магистральных трубопроводов;

Прогнозирование оптимальных тепло гидравлических режимов работы нефтепроводов, контроль за их соблюдение;

Согласование строительства объектов в полосе отвода и охранной зоны нефтепроводов;

Обеспечение эффективной работы системы водоснабжения, пожаротушения канализации очистных сооружений;

Контроль за внедрением оргтехмероприятий, направленных на увеличение производительности снижение себестоимости и улучшение других технико-экономических показателей;

Проведение мероприятий, направленных на выполнение планов перекачки нефти обеспечение безаварийной работы нефтепроводов с переходами, пересечениями домами обходчиков, а также др. сооружений;

Выдача годовой заявки на приобретение материалов, оборудования, техники для ремонтно-эксплутационных нужд;

Систематическое повышение квалификации сотрудниками управления занимающиеся вопросами по эксплуатации трубопроводов для достижения соответствия степени подготовленности работников требованиям технического прогресса;

Разработка и обеспечение внедрения новых технологических процессов направленных на облегчение и оздоровление условий труда;

Разработка организационно-технических мероприятий по совершенствованию организации труда, управления и производства работ;

Участие в испытаниях новых типов оборудования и инструментов, выдача по ним заключений с учетом обеспечения безопасности. Участие в составлении планов внедрения новой техники и новых технических средств, обеспечивающих дальнейшее совершенствование технологии и организации производства, повышения уровня механизации и безопасности труда;

Разработка технической документации по организации производства, технологии, механизации автоматизации, реконструкции действующих производств в соответствии с требованиями Правил и Норм безопасности;

Участие в расследовании аварий 1 и 11 категорий и повреждений нефтепроводов и разработки мероприятий по их предупреждению.

Основные функции подразделений АНУ:

НПС «Атырау» - нефтеперекачивающая станция, занимается перекачкой, подготовкой (отстой воды, механической осадки и т.д.), подогревом, подсчётом нефти.

НПС 663км - перекачивает нефть в НПС «Атырау».

НПС «Индер» и НПС «Карманово» - перекачивают нефть и подогревают её.

НПС «Макат» и НПС «Мартыши» занимаются сбором нефти с промыслов и перегоном её на НПС «Атырау».

РСУ - ремонтно-строительное управление - занимается капитальным строительством и капитальным ремонтом производственных объектов АНУ, организацией строительно-монтажных работ, обеспечением необходимыми материалами и рабочей силой ремонтно-строительных работ.

АВП - аварийно-восстановительный пункт - работа по устранению аварий, восстановление трубопровода в рабочее состояние, а также профилактика трубопровода, пуск очистных устройств и диагностических механизмов.

УПТР - участок подводно-технических работ - осуществляют контроль, профилактику и аварийные работы на участке трубопровода, пролегающих в толще воды.

ЦХЛ - центральная химическая лаборатория - занимается химическим анализом нефти (определение содержания хлористых солей в нефти, механических примесей, процентное определение воды в нефти, удельный вес нефти, определение содержания нефтепродукта в сточных водах, определение кинематической вязкости в нефти, определение температуры застывания и т.д. контролем сточных вод НПС «Атырау», контролем воздушной сферы промышленной зоны, приготовлением химических реактивов для котельной службы НПС.

КИПиАТ - контрольно-измерительные приборы и автоматика телемеханика - производственное и ремонтное обслуживание измерительно-контрольной аппаратуры, сбор информации, поступающей с вышеуказанной аппаратуры наладка автоматических и телемеханических систем.

ЭХЗ - электрохимическая защита - осуществляет комплекс мероприятий по антикоррозийной защите нефтепровода и подземных металлических сооружений - коммуникаций и резервуарных парков.

ПСП - приёмо-сдаточный пункт - пункт обслуживания железнодорожного и автомобильного транспорта на предмет приёма и отгрузки нефти.

ВОХР - военизированная охрана - обязана поддерживать порядок на территории и в помещениях объектов. Не допускается небрежное обращение с материальными ценностями предприятия и хранения их в не установленных местах. Принимает необходимые меры по оборудованию объектов техническими средствами охраны, а также средствами обнаружения, извещения и тушения пожаров, обеспечивает их надлежащее состояние, исправность помещений, где хранятся материальные ценности, осуществляет необходимые мероприятия по охране труда личного состава подразделений АНУ.

ПДС - производственно-диспетчерская служба - обеспечение выполнения оперативных плановых заданий по приёму, перекачке, поставке и отгрузки нефти с соблюдением режимов работы трубопроводов в пределах технологических карт.

БПО - база производственного обслуживания - своевременное и качественное выполнение планово-предупредительных ремонтов основного и вспомогательного оборудования (механического, электрического и теплотехнического), нефтеперекачивающих станций, пунктов подогрева нефти, выполнение работ, предусмотренных месячными планами, выполнение аварийного ремонта оборудования и техники, а также оказание услуг населению.

ЦТТиСТ - цех технологического транспорта и специальной техники - организация перевозки технологических грузов, своевременное и полное обеспечение транспортной и специальной техникой структурных подразделений АНУ.

УЭН - участок эксплуатации нефтепроводов - обеспечение нормальной эксплуатации и проведение ремонта линейной части нефтепровода, печей подогрева нефти резервуарных парков, сливных эстакад, систем водоснабжения и промышленной канализации.

СПН - станции подогрева нефти - обеспечение безаварийной и бесперебойной работы печей подогрева и сооружений при них, обеспечение технологического режима работы нефтепровода.[5]

Состав магистрального горячего нефтепровода

1 Нефтепровод Узень-Атырау-Самара оборудован 19 станциями подогрева.

Линейная часть: Ду 1000 мм = 697 км (Узень-Атырау).

Ду 700 мм = 745 км (Атырау-Самара).

2 Головные насосные станции в г. Узень и г. Атырау.

3 Промежуточные насосные станции в Сай-Утесе (145 км), Бейнеу (322 км), Кульсары (528 км), Индере (850 км), Большой Чаган (1133 км), Большой Черниговке (1070 км).

4 Станции подогрева, совмещённые с насосными станциями в Узени, Сай-Утесе, Бейнеу, Кульсарах, Атырау, Индере, Б.Чаган, Б.Черниговке.

5 Станции подогрева, функционирующие без насосных станции на 80, 242, 432, 615, 677, 770, 941, 999, 1076, 1225, 1380 км.

Технологические операции

а) Приём нефти.

Атырауское нефтепроводное управление в 1998 году осуществляло приём нефти:

Смесь мангышлакская по трубопроводу "Узень-Атырау" - 6270731 тонн.

От АО " Эмбамунайгаз " - 1530414 тонн.

От Кульсаринского НУ (нефть тенгизская) - 754879 тонн.

От КТН-К (нефть тенгизская и забурунская) - 4594148 тонн.

От прочих поставщиков - 4474 тонн.

Всего: 13154646 тонн.

Для сравнения: в 1997 году принято 12464560 тонн.

в 1996 году принято 12220974 тонн.

б) Поставка нефти.

Поставка нефти Атырауским нефтепроводным управлением производилась железнодорожными цистернами с эстакад " Атырау " и " Макат " потребителям ресурсов АО " Эмбамунайгаз " и ТОО " Тенгизшевройл ", а также трубопроводами Уральского НУ для последующей сдачи её в систему Приволжских нефтепроводов, кроме того, трубопроводами Атыраускому НПЗ и автоцистернами путём само вывоза с авто эстакады НПС "Атырау ":

Уральскому НУ 9490071т.

АНПЗ (трубопроводом) 894429 т.

АНПЗ (железной дорогой) 226324 т.

КТК-К (Забурунье) 164772 т.

ТОО ТШО (ж/д. Атырау) 2173698 т.

Для потребителей АО «Эмбамунайгаз» 100157 т.

(ж/д. Макат)

Для потребителей «КазТрансОйл» 52362 т.

(ж/д Атырау)

Прочим потребителеля16319 т.

Итого: 13118132 т.

Для сравнения: поставка в 1997 году составляла 12423727 т.

поставка в 1996 году составляла 12202564т.

Описание технологии транспортировки нефти по трубопроводной системе, основные процессы при перекачке нефти

Транспортирование нефти по трубопроводам является наиболее перспективным и эффективным видом транспортировки нефти. Технологию транспортировки нефти по магистральным трубопроводам, основных элементов и режимов перекачки нефти рассмотрим на примере «горячего» нефтепроводе Узень-Атырау,

Длина нефтепровода Узень-Атырау 697 км, диаметр трубы -D=1.020 м, приложен на глубине 1,3 м. от оси трубы. Служит для перекачки высоковязких нефти полуострова Мангышлак.

Основные сооружения на нефтепроводе. В систему магистрального нефтепровода входят следующие элементы:

1) линейная часть без тепловой изоляцией, с гидроизоляцией;

2) головные насосные станции (в г. Узень и г. Атырау);

3) промежуточные насосные станции (в Сай-Утессе-145 км, Бейнеу-З22 км,

Кульсарах-528 км);

4) станции подогрева, совмещенные с насосными станциями (в Узени, Сай-Утесе, Бейнеу, Кульсарах, Атырау);

5) станции подогрева, функционирующие без насосных станций (на 80, 242,432,615,677 км.).

Нефтепровод Узень - Атырау - Самара обслуживается Южным управлением магистральными нефтепроводами (от 0 до 697 км. - управление в г. Актау) и управлением Приволжскими магистральными нефтепроводами (от 697 до 1428 км. - управление в г. Самаре).

Дадим более подробное описание этих составляющих системы магистрального нефтепровода.

Линейная часть (лч) нефтепровода.

За начальный пункт лч нефтепровода принимается задвижка на начальной линии насосных агрегатов головной перекачивающей станции, а за конечный пункт - задвижка во всасывающей линии, находящаяся перед резервуарным парком нефтеперерабатывающих заводов.

ЛЧ нефтепровода для выполнения ремонтных работ, исходя из профиля трассы с учетом доведения потери перекачиваемой нефти при повреждении магистрального нефтепровода до минимума, оборудуется линейными задвижками. Они устанавливаются непосредственно в грунт с выводом привода управления на поверхность.

Станции подогрева нефти (СПН).

Нефтепровод Узень-Атырау оборудован 10 станциями подогрева. Из них 5 совмещены с нефтеперекачивающими станциями.

Главной задачей СПИ является обеспечение без аварийной и бесперебойной работы печей подогрева и сооружений при них, обеспечение оптимального технологического режима работы нефтепровода. При этом решаются следующие виды оптимизационных задач:

минимизация себестоимости подогрева и перекачки нефти;

повышение производительности труда;

максимизация степени надежности механизмов и приборов и т.д.

Все СПН оборудованы трубчатыми печами типа «Г9П02В». Количество печей рассчитано из условия, что 1 печь обеспечивает нагрев 300-600 м3 нефти в час от температуры 35-40оС до температуры не выше 70оС. Принцип работы печей основан на сжигания топлива в горелках в камере радиации. Пламя от сжигания топлива направляется на настильную стену и излучает тепло трубам 4-х поточного продуктового змеевика, через который циркулирует нефть (передача тепла методом радиации). В конвекционной камере горячие дымовые газы омывают трубы змеевика печи, отдавая тепло (передовая тепло методом конвекции).

Нефтеперекачивающие станции (НПС).

Нефтеперекачивающие станции, линейные производственно-диспетчерские станции (ЛПДС) представляют собой комплекс сооружений и устройств для приема, накопления и перекачки нефти по трубопроводу.

В состав НПС входят:

насосный цех с насосно-силовыми агрегатами и системами смазки, охлаждения и подачи топлива;

резервуарный парк;

технологические трубопроводы;

устройства электроснабжения, автоматики, телемеханики, связи, радиофикации.

Все насосные станции участка нефтепровода «Узень-Атырау» оборудованы магистральными насосами согласно таблице 1.

Таблица 1 - Насосные станции участка нефтепровода «Узень-Атырау»

пункты	насоса	количество
ЛПДС-Узень	нм - 5000 - 210	4
ЛПДС-Сай-Утес	нм - 5000 - 210	4
ЛПДС-Бейнеу	нм - 5000 - 210	4
ЛПДС-Кульсары	нм - 5000 - 210	3
ЛПДС-677 км.	нм - 5000 - 210	3
НПС-Атырау	нм - 5000 - 210	4

Резервуарные nарки (РП).

На участке Узень-Атырау исследуемого нефтепровода резервуарные парки имеются в следующих пунктах: ЛПДС - Узень, ЛПДС - Бейнеу, НПС - Атырау. Количество РП от 4 до 8, емкость от 4632 до 19460 м3.

Для нормальной эксплуатации РП каждый из резервуаров должен быть оборудован полным комплектом аппаратуры. При этом необходимо, чтобы производительность перекачивающих устройств' соответствовала пропускной способности дыхательных клапанов, установленных на резервуарах. Заполнение резервуара до полного залива должно производиться с учетом расширения нефти при подогреве. При закачке нефти в резервуар, а также при подогреве максимальная температура ее должна быть не выше

Структура и задача диспетчерского управления.

Диспетчерская служба управления магистральным трубопроводом состоит из центральной диспетчерской службы (ЦДС) и диспетчерских служб районных нефтепроводных управлений (РДС).

Основными задачами диспетчерского управления являются:

оперативное управление совместной работой перекачивающих станций, станций подогрева, входящих в сферу деятельности каждой диспетчерской службы;

осуществление режима перекачки нефти, обеспечивающего выполнение государственного плана приема, перекачки, поставки нефти, выбора и поддержания равномерной загрузки магистрального трубопровода и оборудования при максимальных расходах электроэнергии; бесперебойность и надежность работы всех систем трубопровода и отдельных его элементов; сохранение качества нефти.

Режим работы отдельных насосных станций и участков определяется режимом всего трубопровода в целом с учетом технологических особенностей их работы, надежности работы магистрального трубопровода и отдельных его звеньев, плана приема и поставки нефти нефтеперерабатывающим предприятиям [4].

1.2.2 Компьютерные системы управления промышленными технологическими комплексами

Компьютерные системы (КС), используемые для решения задач управления производственных систем, подразделяются на два вида:

Создающие управленческие отчеты и ориентированные главным образом на обработку данных (поиск, сортировку, агрегирование, фильтрацию). Используя сведения, содержащиеся в этих отчетах, управляющий принимает решение;

Разрабатывающие возможные альтернативы решения. Принятие решения при этом сводится к выбору одной из предложенных альтернатив.

КС, создающие управленческие отчеты, обеспечивают информационную поддержку пользователя, т.е. предоставляют доступ к информации в базе данных и ее частичную обработку. Процедуры манипулирования данными в КС должны обеспечивать следующие возможности:

Составление комбинаций данных, получаемых из различных источников;

Быстрое добавление или исключение того или иного источника данных и автоматическое переключение источников при поиске данных;

Управление данными с использованием возможностей СУБД;

Логическую независимость данных этого типа от других баз данных, входящих в подсистему информационного обеспечения;

Автоматическое отслеживание потока информации для наполнения баз данных.

КС, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными или экспертными.

Модельные КС предоставляют пользователю математические, статистические, финансовые и другие модели, использование которых облегчает выработку и оценку альтернатив решения. Пользователь может получить недостающую ему для принятия решения информацию путем установления диалога с моделью в процессе ее исследования.

Основными функциями модельной информационной системы являются:

Возможность работы в среде типовых математических моделей, включая решение основных задач моделирования типа «как сделать, чтобы?», «Что будет, если?», анализ чувствительности и др.;

Достаточно быстрая и адекватная интерпретация результатов моделирования;

Оперативная подготовка и корректировка входных параметров и ограничений модели;

Возможность графического отображения динамики модели;

Возможность объяснения пользователю необходимых шагов формирования и работы модели.

Экспертные системы обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счет создания экспертных систем, связанных с обработкой знаний.

Классификация КС по функциональному признаку и уровням управления.

Функциональный признак определяет назначение подсистемы, а также ее основные цели, задачи и функции. Структура КС может быть представлена как совокупность ее функциональных подсистем, а функциональный признак может быть использован при классификации информационных систем.

В хозяйственной практике производственных и коммерческих объектов типовыми видами деятельности, которые определяют функциональный признак классификации информационных систем, являются: производственная, маркетинговая, финансовая, кадровая и др.

Производственная деятельность связана с непосредственным выпуском продукции и направлена на создание и внедрение в производство научно-технических новшеств.

Маркетинговая деятельность включает в себя:

Анализ рынка производителей и потребителей выпускаемой продукции, анализ продаж;

Организацию рекламной кампании по продвижению продукции;

Рациональную организацию материально-технического снабжения.

Финансовая деятельность связана с организацией контроля и анализа финансовых ресурсов фирмы на основе бухгалтерской, статистической, оперативной информации.

Кадровая деятельность направлена на подбор и расстановку необходимых фирме специалистов, а также ведение служебной документации по различным аспектам.

Рассмотрим виды компьютерных систем обработки информации и управления в зависимости от уровня решаемых задач и пользователей.

Компьютерные системы оперативного уровня.

КС оперативного уровня поддерживает специалистов-исполнителей, обрабатывая данные о сделках и событиях (счета, накладные, зарплата, кредиты, поток сырья и материалов). Назначение КС на этом уровне - отвечать на запросы о текущем состоянии и отслеживать поток сделок в фирме, что соответствует оперативному управлению. Чтобы с этим справляться, информационная система должна быть легкодоступной, непрерывно действующей и предоставлять точную информацию.

Задачи, цели и источники информации на операционном уровне заранее определены и в высокой степени структурированы. Решение запрограммировано в соответствии с заданным алгоритмом.

КС оперативного уровня является связующим звеном между фирмой и внешней средой. Если система работает плохо, то организация либо не получает информации извне, либо не выдает информацию. Кроме того, система - это основной поставщик информации для остальных типов информационных систем в организации, так как содержит и оперативную, и архивную информацию.

КС специалистов.

КС этого уровня помогают специалистам, работающим с данными, повышают продуктивность и производительность работы инженеров и проектировщиков. Задача подобных информационных систем - интеграция новых сведений в организацию и помощь в обработке бумажных документов.

По мере того как индустриальное общество трансформируется в информационное, производительность экономики все более будет зависеть от уровня развития этих систем. Такие системы, особенно в виде рабочих станций и офисных систем, наиболее быстро развиваются сегодня в бизнесе.

В этом классе информационных систем можно выделить две группы:

КС офисной документации;

КС обработки знаний.

КС офисной автоматизации вследствие своей простоты и многопрофильности активно используются работниками любого организационного уровня. Наиболее часто их применяют работники средней квалификации: бухгалтеры, кассиры, секретари. Основная цель - обработка данных, повышение эффективности их работы и упрощение канцелярского труда.

КС офисной автоматизации связывают воедино работников информационной сферы в разных регионах и помогают поддерживать связь с покупателями, заказчиками и другими организациями. Их деятельность в основном охватывает управление документацией, коммуникации, составление расписаний и т.д. Эти системы выполняют следующие функции:

Обработка текстов на компьютерах с помощью различных текстовых процессоров;

Производство высококачественной печатной продукции;

Архивация документов;

Электронные календари и записные книжки для ведения деловой информации;

Электронная и аудиопочта;

Видео- и телеконференция.

КС обработки знаний, в том числе и экспертные системы, содержит знания, необходимые инженерам, юристам, ученым при разработке или создании нового продукта. Их работа заключается в создании новой информации и нового знания. Так, например, существующие специализированные рабочие станции по инженерному и научному проектированию позволяет обеспечить высокий уровень технических разработок.

КС для менеджеров среднего звена.

КС уровня менеджмента используются работниками среднего управленческого звена для мониторинга (постоянного слежения), контроля, принятия решений и администрирования. Основные функции этих информационных систем:

Сравнение текущих показателей с прошлыми;

Составление периодических отчетов за определенное время, а не выдача отчетов по текущим событиям, как на оперативном уровне;

Обеспечение доступа к архивной информации и т.д.

Некоторые КС обеспечивают принятие итеративных решений. В случае, когда требования к информационному обеспечению определены не строго, они способны отвечать на вопрос» «что будет, если …?».

На этом уровне можно выделить два типа информационных систем: управленческие (для менеджмента) и системы поддержки принятия решений.

Управленческие КС имеют крайне небольшие аналитические возможности. Они обслуживают управленцев, которые нуждаются в ежедневной, еженедельной информации о состоянии дел. Основное их назначение - состоит в отслеживании ежедневных операций в фирме и периодическом формировании строго структурированных сводных типовых отчетов. Информация поступает из информационной системы операционного уровня.

Характеристики управленческих информационных систем:

Используются для поддержки принятия решений структурированных и частично структурированных задач на уровне контроля за операциями;

Ориентированы на контроль, отчетность и принятие решений по оперативной обстановке;

Опираются на существующие данные и их потоки внутри организации;

Имеют малые аналитические возможности и негибкую структуру.

Системы поддержки принятия решений обслуживают частично структурированные задачи, результаты которых трудно спрогнозировать заранее. Они имеют более мощный аналитический аппарат м несколькими моделями. Информацию получают из управленческих и операционных информационных систем. Используют эти системы все, кому необходимо принимать решение: менеджеры, специалисты, аналитики и др. Например, их рекомендации могут пригодиться при принятии решения покупать или взять оборудование в аренду.

Стратегические КС.

Развитие и успех организации (фирмы) во многом определяются принятой в ней стратегий. Под стратегией понимается набор методов и средств решения перспективных долгосрочных задач.

Стратегическая КС - компьютерная информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений по реализации стратегических перспективных целей развития организации.

Известны ситуации, когда новое качество информационных систем заставляло изменять не только структуру, но и профиль фирм, содействуя их процветанию. Однако при этом возможно возникновение нежелательной психологической обстановки, связанное с автоматизацией некоторых функций и видов работ, так как это может поставить некоторую часть сотрудников и рабочих под угрозу сокращения.

Рассмотрим качество КС как стратегического средства деятельности любой организации на примере фирмы, выпускающей продукцию, аналогичную уже имеющейся на потребительском рынке. В этих условиях необходимо выдержать конкуренцию с другими фирмами. Что может принести использование КС в этой ситуации? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять взаимосвязь фирмы с ее внешним окружением. На фирму оказывают воздействие следующие внешние факторы:

Конкуренты, проводящих на рынке свою политику;

Покупатели, обладающие разными возможностями по приобретению товаров и услуг;

Поставщики, которые проводят свою ценовую политику.

Фирма может обеспечить себе конкурентное преимущество, если будет учитывать эти факторы и придерживаться следующих стратегий:

Создание новых товаров и услуг, которые выгодно отличаются от аналогичных;

Отыскание рынков, где товары и услуги фирмы обладают рядом отличительных признаков по сравнению с уже имеющимися там аналогами;

Создание таких связей, которые закрепляют покупателей и поставщиков за данной фирмой и делают невыгодным обращение к другой;

Снижение стоимости продукции без ущерба качества.

КС стратегического уровня помогают высшему звену управленцев решать неструктурированные задачи, осуществлять долгосрочное планирование. Основная задача - сравнение происходящих во внешнем окружении изменений с существующим потенциалом фирмы. Они призваны создать общую среду компьютерной и телекоммуникационной поддержки решений в неожиданно возникающих ситуациях. Используя самые совершенные программы, эти системы способны в любой момент предоставить информацию из многих источников.

Классификация КС по характеру использования информации.

Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. Например, информационно-поисковая система в библиотеке, в железнодорожных и авиа кассах продажи билетов.

Информационно-решающие системы.

Информационно-решающие системы осуществляют все операции переработки информации по определенному алгоритму. Среди них можно провести классификацию по степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия решений и выделить два класса: управляющие и советующие.

Управляющие КС вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерны тип задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером могут служить система оперативного планирования выпуска продукции, система бухгалтерского учета.

Советующие КС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, так как для них характерна обработка знаний, а не данных.

Классификация по сфере применения.

Компьютерные системы организационного управления предназначены для автоматизации функций управленческого персонала. Учитывая наиболее широкое применение и разнообразие этого класса систем, часто любые информационные системы понимают именно в данном толковании. К этому классу относятся ИКС управления как промышленными фирмами, так и непромышленными объектами: гостиницами, банками, торговыми фирмами и др. Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухучет, управление сбытом и снабжением и другое экономическое т организационные задачи.

КС управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала. Они широко используются при организации поточных линий, изготовлении микросхем, на сборке, для поддержания технологического процесса в металлургической и машиностроительной промышленности.

КС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

Интегрированные (корпоративные) КС используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от проектирования до сбыта продукции. Создание таких систем весьма затруднительно, поскольку требует системного подхода с позиций главной цели, например получения прибыли, завоевания рынка сбыта и т.д. Такой подход может привести к существенным изменениям в самой структуре фирмы, на что может решиться не каждый управляющий.

2. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ (РАЗРАБОТКИ) ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ

2.1 Методика проектирования и разработки компьютерных систем управления технологическим комплексом

Компьютерные системы управления проектируются и создаются на основе принятых информационных моделей, математических моделей исследуемых объектов и алгоритмов их управления.

Под информационной моделью понимается схема потоков информации, используемой в процессе управления, отображающая различные процедуры выполнения по каждой задаче связь входных и выходных документов и показателей. Таким образом, информационная система (система информационного обеспечения) - это система сбора, хранения, накопления, поиска и передачи данных, применяемых в системе управления.

Существует два подхода к разработке компьютерных систем управления производства: функциональный и системный.

Функциональный подход в настоящее время наиболее распространен. В соответствии с ним каждое подразделение самостоятельно организует все операции по сбору и обработке информации, базируясь при этом на собственном документировании, методах формирования информации, каналах связи и архивах.

Этот подход обусловлен тем, что процесс подготовки и обработки информации неотделим от процессов производства и управления. Работники аппарата управления сами собирают информацию, обрабатывают ее, анализируют результаты и готовят проекты решения.

Компьютерная система управления, построенные на основе функционального подхода, называются организационно-функциональными. Схема подобной системы приведена на рисунке 1.

Недостатки функционального подхода:

Значительное дублирование информации, что приводит к заполнению многих лишних форм документов и, как следствии, к дополнительным затратам труда работников управления;

Недостаточная гибкость системы в условиях оперативности, что затрудняет использование возможностей вычислительной техники;

Высокая нагрузка на звенья управления и каналы связи;

Отсутствие горизонтальных связей между производителями и функциональными подразделениями.

Рисунок 1 - Схема КС на основе функционального подхода

При системном подходе система информационного обеспечения проектируется не под каждую функцию, а под комплекс функций управления, связанных между собой как последовательными, так и параллельными связями на основе единых данных.

Этот подход возможен при обособлении процессов сбора, обработки и передачи информации от процессов производства и управления. Для этого весь процесс управления делится на творческие и технические работы, что связано с его детализацией. Такое разделение труда в процессе управления влечет за собой выделение в отдельную группу категории технических работников аппарата управления.

Системный подход позволяет централизовать работы по сбору, обработке, хранению и передаче пользователю информации и использовать при этом индивидуальные ее свойства, выражающиеся в многократности ее использования.

Следует учесть, однако, что «централизация работ по информационному обеспечению» и «централизация управления» - совершенно различные понятия. Централизация информационного обеспечения представляет собой техническую необходимость, тогда как централизация или децентрализация управления - это вопрос экономической и организационной целесообразности, решаемый независимо от методов обработки информации.

Системы информационного обеспечения, построенные на основе системного подхода, называются интегрированными.

Схема интегрированной системы информационного обеспечения приведена на рисунке 2.

Запросы на входные и первичные данные могут поступать как из производственных, так и из функциональных подразделений, в результате исключается перечислительные недостатки функционального подхода.

Системный подход предполагает разделение КС на составляющие. Их описание и анализ, а также установление взаимосвязей требуют единообразие форм представления данных, систем показателей и классификации.



Рисунок 2 - Схема интегрированной системы управления, построенной на основе системного подхода

Содержание и организация проектирования.

Под проектированием КС управления понимается процесс разработки технической документации, связанный с организацией системы получения и преобразования исходной информации в результатную, т.е. с организацией автоматизированной информационной технологии. Документ, полученный в результате проектирования, носит название проект.

Целью проектирования является подбор технического и формирования информационного, математического, программного и организационно-правового обеспечения.

Подбор технического обеспечения должен быть таким, чтобы обеспечить своевременный сбор, регистрация, передачу, хранение, наполнение и обработку информации.

Информационное обеспечение должно предусматривать создание и функционирование единого информационного фонда системы, представленного множеством информационных массивов, набором данных или базой данных.

Формирование математического обеспечения систем включает комплектацию методов и алгоритмов решения функциональных задач. При формировании программного обеспечения систем особое внимание обращается на создание комплекса программ и инструкций пользователя и выбор эффективных программных продуктов.

Основными задачами проектирования являются:

Оказание влияния на улучшение организации учетной, плановой и аналитической работы;

Выбор оборудования и разработка рациональной технологии решения задач и получения результатной информации;

Составление графиков прохождения как внутри, так и между производственными и функциональными подразделениями;

Создание БД, обеспечивающей оптимальное использование информации, касающейся планирования, учета и анализа хозяйственной деятельности;

Создание нормативно-справочной информации.

Разработка и внедрение КС управления осуществляется в очередности, установленной техническим заданием. Содержание первой очереди системы определяется составом задач учета, анализа, планирования и оперативного управления, наиболее поддающихся автоматизации и имеющих существенное значение для принятия управленческих решений в предприятии. В процессе разработки последующих очередей системы происходят наращивания исходного комплекса функциональных задач, расширение и интеграция информационного и математического обеспечения, модернизация комплекса технических средств. При создании первой очереди КС оптимизации техническое задание разрабатывается на всю систему, а технический и рабочий проекты - на задачи и подсистемы, входящие в состав первой очереди системы.

Организация разработки технического задания.

Техническое задание - это документ, утвержденный в установленном порядке, определяющий цели, требования и основные исходные данные, необходимые для разработки компьютерной системы управления, и содержащий предварительную оценку экономической эффективности системы.

Техническое задание (ТЗ) на систему разрабатывается заказчиком при непосредственном участии разработчика.

Утвержденное техническое задание является документом, которым разработки должны руководствоваться на всех этапах создания системы и проектирования задач. Изменения, вносимые в техническое задание, должны оформляться протоколом, являющимся частью технического задания.

При разработке технического задания следует:

Установить общую цель создания КС, определить состав подсистем и задач;

Разработать и обосновать требования, предъявляемые к информационным подсистемам;

Разработать и обосновать требования, предъявляемые к информационной базе, математическому и программному обеспечению, комплексу технических средств;

Определить этапы создания системы и сроки их выполнения;

Провести предварительный расчет затрат на создание системы и определить уровень экономической эффективности ее внедрения;

ТЗ должно включать следующие разделы:

Введение.

Основание для разработки системы.

Общие положения.

Функциональная часть системы.

Обеспечивающая часть системы.

Организация работ и исполнители.

Этапы разработки и внедрения системы.

Предварительный расчет затрат на создание системы и экономической эффективности от ее внедрения.

Организация разработки технического проекта.

Основанием для разработки технического проекта (ТП) системы является ТЗ, утвержденное заказчиком.

Технический проект системы - это техническая документация, утвержденная в установленном порядке. Содержащая общесистемные проектные решения, алгоритм решения задач, а также оценку экономической эффективности КСОИУ и перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению.

ТП разрабатывается в целях определения основных проектных решений по созданию системы. На этом этапе осуществляется комплекс научно-исследовательских и экспериментальных работ для выбора наилучших вариантов решений, проводятся экспериментальная проверка основных проектных решений и расчет экономической эффективности системы.

Фактически ТП содержит комплекс математических моделей и алгоритмов решения задач оптимизации и управления.

Полный комплект ТП на систему включает в себя 10 документов:

Пояснительная записка.

Функциональная и организационная структура системы.

Постановка задач и алгоритм решения.

Организация информационной базы.

Альбом форм документов.

Система математического обеспечения.

Принцип построения КТС.

Расчет экономической эффективности системы.

Мероприятия по подготовке объекта к внедрению системы.

Ведомость документов.

Все перечисленные документы можно сгруппировать и представить в виде четырех основных частей ТП: экономико-организационная, информационная, математическая и техническая.

Экономико-организационная часть ТП содержит пояснительную записку относительно оснований для разработки системы, перечень организаций разработчиков, краткую характеристику объекта с указанием основных технико-экономических показателей его функционирования и связей с другими объектами, краткие сведения об основных проектных решениях по функциональной и обеспечивающим частям системы.

Информационная часть ТП объединяет документы 4 и 5. В документе «Организация информационной базы» отражаются источники поступления информации и способы ее передачи для решения первоочередного комплекса функциональных задач; совокупность показателей, используемых в системе; состав документов, сроки и периодичность их поступления; основные проектные решения по организации фонда нормативно-справочной информации (НСИ); состав НСИ, включая перечень реквизитов, их определения, значность, диапазон изменения и перечень документов НСИ; требования к технологии создания и ведения фонда; методы хранения, поиска, внесения изменений и контроля; определение объемов и потоков информации НСИ. «Альбом форм документов» содержит формы НСИ.

Математическая часть технического проекта содержит обоснование структуры математического обеспечения, обоснование выбора системы программирования, в том числе перечень стандартных программ.

Техническая часть ТП предполагает описание и обоснование схемы технического процесса обработки данных; обоснование требований к разработке нестандартного оборудования; обоснование и выбор структуры КТС м его функциональных групп; комплекс мероприятий по обеспечению надежности функционирования технических средств.

Организация разработки рабочего проекта.

Рабочее проектирование заключается в разработке материалов, обеспечивающих эксплуатацию компьютерной системы обработки информации и управления.