Проектирование АСУ ТП куста скважин, механизированных УЭЦН Северо-Покурского месторождения

RSView Enterprise Series включает средство разработки RSView Studio, основанное на использовании ПК, также как RSView Machine Edition и RSView Supervisory Edition.

Таблица 2.4 - Сравнительный анализ SCSDA-пакетов

Критерии	SCADA-пакеты
	Trace Mode V6	InTouch V10	RSView 32
1	2	3	4
Разработчики	AdAstra Research Group, Ltd -- Россия	Wonderware -- США	Rockwell Automation - США
Требования к системе (ОС)	Windows XP Professional	Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000, Windows NT	Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000
Прием данных с УСО	Ethernet, ARCNET, ATM, OPC	Profibus, DeviceNet, Interbus-S, SDS, OPC	Ethernet, Control Net, ARCNET, OPC
Обработка данных в реальном времени	Промышленная база данных реального времени SIAD/SQL 6	FACTORYFOCUS	RUNTIME
Графическое отображение данных на мнемосхемах операторских станций	Высокие графические возможности	Объектно-ориентированные объекты, анимационные связи	Используются объекты созданные в AutoCAD, Corel DRAW
Сохранение данных в архив	Единая база данных распределенного проекта	Обращение к структурному языку запросов (SQL)	Сервер данных (Data Server)
Представление архивных данных на трендах	Единый проект для распределенной АСУ	Распределенная система исторических трендов	FactoryTalk Diagnostics
Ведение отчетов тревог с последующим их квитированием	Распределенных систем управления (РСУ)	Статистический контроль технологического процесса (SPC)	RecipePlus
Предоставление отчетов технологической информации	Собственный генератор отчетов	Система отчетов технологического процесса	Собственная система отсетов
Резервирование данных	Встроенная система горячего резервирования	Менеджер рецептов	FactoryTalk Diagnostics
Встроенные командные языки	Visual Basic for Applications (VBA), Visual C++	VB Script	Visual Basic for Applications (VBA)
Коммуникации	ODBC, DDE, ANSI SQL, OLE, TCP/IP	WEB, ODBC, DDE, ANSI SQL, OLE	ODBC, DDE, ANSI SQL, OLE
Стоимость системы, т.р.	38 688	260 400	220 809,6

Конкурентные преимущества SCADA-системы Trace Mode V6:

- Гибкая система лицензирования (разделение на базовую и профессиональную линию продуктов);

- Библиотека встроенных бесплатных драйверов для оборудования различных фирм производителей (свыше 2000 поддерживаемых устройств), среди которых есть SCADAPack. В таблице 2.5 приведены параметры поддержки контроллера;

- Бесплатная высококвалифицированная техническая поддержка;

- Прозрачная номенклатура программных продуктов (использование единого инструментария для разработки);

- Наиболее полная поддержка функциональности необходимой для реализации АСУ ТП в различных областях промышленности;

- Сравнительно небольшая стоимость программных продуктов;

Таблица 2.5 - Поддержка контроллера SCADAPack SCADA-пакетом TRACE MODE 6.0.5

Производитель	Устройство	Интерфейс	Метод	Статус
Control Microsystems	SCADAPack	Serial Modbus	Built-in/Autobuilding	Ready

Для ведения базы данных в системе использован пакет Microsoft SQL Server. Microsoft SQL Server -- реляционная система управления базами данных (СУБД), разработанная корпорацией Microsoft. Основной используемый язык запросов -- Transact-SQL, создан совместно Microsoft и Sybase. Transact-SQL является реализацией стандарта ANSI/ISO по структурированному языку запросов (SQL) с расширениями. Используется для небольших и средних по размеру баз данных, и в последние 5 лет -- для крупных баз данных масштаба предприятия, конкурирует с другими СУБД в этом сегменте рынка.

Microsoft SQL Server в качестве языка запросов использует версию SQL, получившую название Transact-SQL (сокращённо T-SQL), являющуюся реализацией SQL-92 (стандарт ISO для SQL) с множественными расширениями. T-SQL позволяет использовать дополнительный синтаксис для хранимых процедур и обеспечивает поддержку транзакций (взаимодействие базы данных с управляющим приложением). Microsoft SQL Server и Sybase ASE для взаимодействия с сетью используют протокол уровня приложения под названием Tabular Data Stream (TDS, протокол передачи табличных данных). Протокол TDS также был реализован в проекте FreeTDS с целью обеспечить различным приложениям возможность взаимодействия с базами данных Microsoft SQL Server и Sybase.

Microsoft SQL Server также поддерживает Open Database Connectivity (ODBC) -- интерфейс взаимодействия приложений с СУБД. Последняя версия (SQL Server 2005) обеспечивает возможность подключения пользователей через веб-сервисы, использующие протокол SOAP. Это позволяет клиентским программам, не предназначенным для Windows, кроссплатформенно соединяться с SQL Server. Microsoft также выпустила сертифицированный драйвер JDBC, позволяющий приложениям под управлением Java (таким как BEA и IBM WebSphere) соединяться с Microsoft SQL Server 2000 и 2005.

SQL Server поддерживает зеркалирование и кластеризацию баз данных. Кластер сервера SQL -- это совокупность одинаково конфигурированных серверов; такая схема помогает распределить рабочую нагрузку между несколькими серверами. Все сервера имеют одно виртуальное имя, и данные распределяются по IP адресам машин кластера в течение рабочего цикла. Также в случае отказа или сбоя на одном из серверов кластера доступен автоматический перенос нагрузки на другой сервер.

Для разработки информационного сервера использован пакет программирования Borland Delphi 7.

Инструментальные средства компании Borland Delphi и C++Builder предоставляют разнообразные возможности для создания информационных приложений в архитектуре "клиент-сервер", включая многозвенные системы и Internet/intranet-приложения. В курсе изучается используемая в обоих средствах разработки ставшая индустриальным стандартом открытая библиотека компонентов Visual Component Library. Рассматривается интегрированная среда разработки Delphi и C++Builder, позволяющая быстро и просто создавать визуальные интерфейсы приложений и использовать возможности языков программирования для их построения. Изучается работа с библиотекой Borland Database Engine, позволяющей осуществить однотипный доступ к персональным базам данных и к серверным СУБД, что весьма упрощает создание информационных систем. Основу курса составляют практические занятия, обеспечивающие базовую подготовку в области создания приложений различного назначения, в том числе многопользовательских информационных систем. В результате посещения курса слушатели научатся создавать Windows-приложения с помощью Delphi и C++Builder, изучат библиотеку компонентов Visual Component Library, являющуюся основой этих средств, освоят работу с библиотекой Borland Database Engine, научатся создавать многопользовательские приложения для работы с базами данных, включающие работу с деловой графикой, средства многомерного анализа данных и генерацию отчетов.

Программное обеспечение рабочей станции функционирует на персональном компьютере, совместимом с IBM PC, в среде WINDOWS.

Минимальная конфигурация каждого из компьютеров включает:

- процессор - не ниже Pentium III -600;

- оперативная память - не менее 256 Мбайт;

- видеоадаптер - SVGA, 4 Мбайт видеопамяти;

- жесткий магнитный диск типа "Винчестер" емкостью не менее 20,0 Гбайт;

- накопитель для CD-ROM;

- накопитель на гибком магнитном диске емкостью 1,44 Мбайт;

- звуковую карту, совместимую с WINDOWS;

- PS/2 порт, манипулятор “мышь”;

- сетевой адаптер;

- цветной мультимедиа монитор 19 “;

- лазерный или струйный принтер.

Для предотвращения потери информации, разрушения базы данных и операционной системы при сбоях в питающей сети необходимо укомплектовать компьютер устройством бесперебойного питания (УБП).

2.5 Информационная модель системы

Информационная модель системы представлена в приложении Б.

Передача информации осуществляется по следующим каналам связи: контроллеры станций управления соединены с кустовым контроллером через общую шину интерфейса RS-485, по двухпроводной схеме соединения. Передача данных на диспетчерский пункт осуществляется по Radio-Ethernet каналу. Программные приложения также взаимодействуют друг с другом. SCADA-приложение взаимодействует с информационным сервером, с базой данных по ODBC-интерфейсу.

2.6 Алгоритмы работы системы

Кустовой контроллер предназначен для работы в системах автоматизированного управления процессом нефтедобычи и обеспечения:

- оптимизации режимов работы оборудования;

- оперативного выявления аварийных ситуаций и несоответствия режимов эксплуатации оборудования;

- получения данных от станций упраления;

- получения оперативной информации о состоянии объекта по сети телемеханики с помощью радиомодема или радиостанции.



Рисунок 2.1 - Алгоритм работы системы

Программа контроллера приведена в приложении Е.

Для программирования контроллеров серий SCADAPack, отладки и документирования программ контроля и управления используется пакет TelePACE .

Пакет программирования TelePACE содержит редактор программ релейной логики LL - TelePACE Ladder Logic и набор инструментов для работы на языке С -TelePACE C Tools (ANSI C компилятор, библиотеку дополнительных функций С и загрузчик).

Пакет программирования на языке релейной логики - TelePACE Ladder Logic разработан и широко используется инженерами в системах управления дискретными и непрерывными процессами. Редактор релейной логики - это мощный инструмент для написания, отладки и документирования программ контроля и управления. Редактор релейной логики используется, также, для загрузки С программ и контроля их состоянием.

Контроллер SCADAPack одновременно с программой релейной логики могут выполнять несколько прикладных программ на языке С, обеспечивая максимальную гибкость и эффективность управления процессом.

2.7 Разработка интерфейса системы

Экраны операторского интерфейса приведены в приложении Д.

В разработанной системе реализованы следующие функции:

– Парольный вход;

– События;

– Горячие клавиши;

– Меню навигации;

– Строка сообщений об аварии;

– Защита от случайного нажатия на кнопку;

– Единицы измерения параметров;

– Тренды.

Учетные записи и уровень доступа пользователей приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Учетные записи и уровень доступа

Операции	Уровень доступа
	Оператор	Диспетчер	КИП	Инженер
Просмотр	Разрешено	Разрешено	Разрешено	Разрешено
Сброс сигнализации	Запрещено	Разрешено	Разрешено	Разрешено
Настройка	Запрещено	Запрещено	Запрещено	Разрешено

Вся информация о ходе технологического процесса оператору выдается на графическом дисплее персонального компьютера, установленного в помещении операторной. Взаимодействие оператора с системой обеспечивается через операторский интерфейс. Навигация по экрану осуществляется с помощью манипулятора "мышь" и стандартной клавиатурой.

На общем виде схемы схематично изображены все основные объекты и основные технологические параметры (давление, расход, температура нефти и газа).

Основной экран операторского интерфейса состоит из карты, на которой обозначены местонахождения кустов, с прямыми ссылками на экраны кустов скважин. На экранах кустов скважин находятся непосредственно объекты автоматизации.

Для каждого объекта имеется свое собственное окно с параметрами.

Иерархия экранов приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Иерархия экранов

При необходимости получения более подробной информации оператору необходимо установить курсор с помощью манипулятора "мышь" на изображение соответствующего куста (щелкнув "мышью").

Окно куста позволяет осуществить просмотр:

- значений дебита жидкости по скважинам;

- значений контролируемых параметров (давление, температура, расход);

- отклонения контролируемых параметров от заданных уставок (отмечается красным фоном под значением параметра);

- наличия или отсутствия аварийных ситуаций и аварийных сигналов (низкое давление, несанкционированный доступ, низкая температура, авария управления).

При необходимости получения более подробной информации по конкретной скважине, необходимо установить указатель "мыши" на пиктограмму с изображением соответствующей скважины и щелкнуть "мышью". При этом на экране откроется окно нефтяной скважины. В окне скважины отражается:

- номер скважины

- состояние насоса;

- дебит жидкости, расход жидкости;

- последние замеры параметров по датчикам, установленным на скважине.

Значения измеряемых параметров отображаются с указанием времени и даты последнего изменения.

Для скважин необходимо ввести минимальные и максимальные уставки по введенным датчикам.

Режим "Отчет тревог" предназначен для оперативного контроля за аварийными состояниями на объектах. Просмотр сообщений осуществляется с помощью нажатия на клавишу “Отчет тревог”. Экран аварийных сообщений отображает перечень аварий, имеющихся в настоящее время на объектах.

В строке аварийных сообщений указывается:

- дата и время приема аварийного сообщения;

- номер куста;

- номер скважины;

- наименование контролируемого параметра (аварии).

Для подтверждения аварии, т.е. уведомления оператором системы о том, что он воспринял аварийное сообщение, используется клавиша “подтверждение аварий”.

Неподтвержденные сообщения выделяются красным цветом, подтвержденные сообщения отображаются голубым цветом.

При сбросе аварийного сигнала сообщение об аварии исчезает с экрана.

3. Расчетная часть

3.1 Расчет надежности проекта

Функциями АСУ ТП, к которым предъявляются требования с точки зрения надежности, являются: сигнализация, управление, измерение, регистрация.

В реализации этих функций для одного куста добычи принимают участие n датчиков (n=7), m исполнительных механизмов (m=3), k модулей ввода/вывода (k=1), программируемый контроллер, радиомодем куста, радиомодем на диспетчерском пункте, и компьютер диспетчерского пункта.

Структурно-логическая схема расчета надежности данной функции приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Структурно-логическая схема

В таблице 3.1 представлены значения параметров Т, ТВ, и для использованных устройств.

Таблица 3.1 - Надёжностные характеристики оборудования

№	Оборудование	Т, ч	, *10-5 1/ч	ТВ, ч	, 1/ч
1	Модуль ввода/вывода	5000000	0,02	1	1
2	Контроллер	1250000	0,08	1	1
3	Радиостанция	1000000	0,1	1	1
4	ЭВМ	100000	1	1	1

Отказ любого из модулей приведет к отказу всей системы. Упрощенная структурно-логическая схема расчёта надёжности функции работы разрабатываемой системы представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Упрощенная структурно-логическая схема

Величину называют интенсивностью отказов системы, состоящей из k элементов, находящихся в одном соединении:

,	(3.1)

где - интенсивность отказов i - го модуля.

Таким образом, имеем

; 1/час.

Среднее время безотказной работы рассчитаем по формуле (3.2):

,	(3.2)

Получим часов, т.е 8,15 лет.

Эквивалентный параметр восстановления работоспособности системы:

	(3.3)

Таким образом, имеем

Время восстановления системы:

	(3.4)

Получим час.

Далее сделаем некоторые допущения:

- справедлив экспоненциальный закон надежности;

- отказы элементов взаимно не зависимы.

Исходя из этих допущений и данных, полученных ранее, построим график вероятности безотказной работы по формуле (3.5).

	(3.5)

График представлен на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Вероятность безотказной работы

Вероятность безотказной работы за 8760 часов (1 год):

,

По этой методике аналогично можно определить показатели надёжности для функций управления, сигнализации и регистрации.

коэффициент готовности по функции работы:

;

коэффициент оперативной готовности по функции работы:

;

Система восстанавливаемая (путем замены модулей), отказ создает ущерб кратный стоимости системы. Система является 2 классом изделия, I группы надёжности, с назначенной длительностью использования. Режим эксплуатации непрерывный.

Найдены следующие характеристики надежности:

- интенсивность отказов системы: общ = 1,2*10^-5, 1/час;

- среднее время восстановления: в = 1 час;

- среднее время безотказной работы: Тср = 71428,6 часов.

3.2 Оценочные расчеты

Для выбора блока питания станции телемеханики необходимо рассчитать потребление тока. Разработанная АСУ ТП содержит в своем составе компоненты представленные в таблице 9, там же приведены значения потребления тока.

Таблица 3.2 - Расчет потребления тока проектируемой системы

№	Название прибора	Количество,Шт.	Потребление тока, мА	Общее потребление тока, мА
1	Контроллер ScadaPack	1	26	26
2	Модуль входных аналоговых сигналов	1	8	8
3	Модуль входных дискретных сигналов	1	8	8
4	Модуль выходных дискретных сигналов	1	8	8
5	Модуль абонента	1	3	3
6	Электромагнитные реле	3	28	84
Итого	111

Разработанная АСУ ТП содержит в своем составе компоненты представленные в таблице 3.3, там же приведена их мощностная характеристика.

Таблица 3.3 - Мощность компонентов проектируемой системы

№	Название прибора	Количество, шт.	Потребляема мощность 1 прибора, Вт	Общая потребляемая мощность, Вт
Станции телемеханики
1	Контроллер ScadaPack	1	6	6
2	Модуль входных аналоговых сигналов	1	1	1
3	Модуль входных дискретных сигналов	1	1,5	1,5
4	Модуль выходных дискретных сигналов	1	1,5	1,5
5	Модуль абонента	1	5	5
6	Электромагнитные реле	3	0,5	1,5
Итого	16,5

Был выбран блок питания ~220В/24В Mean Well RS50-24, рассчитанный на нагрузку до 1,7 А., мощностью до 150 Вт.

Расчет быстродействия измерительных каналов системы выполняется по самой длинной цепочке элементов схемы.

В данном случае самой длинной цепочкой элементов прохождения сигнала является цепочка: Датчик - Модуль ввода/вывода - Контроллер - Радиомодем - ЭВМ.

Расчет быстродействия осуществляется по формуле:

tбыст= tбыст.1 + tбыст.2 +…+ tбыст.n (3.6)

Для расчета примем, датчики, как дискретные, так и аналоговые не имеют инерционности. Время опроса датчиков приведено в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Время опроса датчиков

Тип сигнала	Количество	Время обработки, мс	Общее время, мс
Аналоговый	8	20	340
Дискретный	8	4	88
RS-485	1	10	10
Итого	438

Расчет быстродействия приведен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Расчет быстродействия измерительных каналов

Связь	Количество	Скорость, бит/с	Время, мкс/бит	Общее время, мс
Модуль вв/выв - контроллер	1	115 200	8,7	13,9
Контроллер - радиомодем	1	115 200	8,7	3,5
Радиомодем - радиомодем	1	10 000 000	0,1	0,04
Радиомодем - ЭВМ	1	115 200	8,7	3,5
Итого	20,94

В результате расчета получаем tбыст = 0,459 сек.

3.3 Математическая модель скважины с ЭЦН

Установки погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН) в настоящее время и в перспективе являются одним из основных средств механизированной добычи нефти. Значительную актуальность для нефтедобывающих предприятий, в том числе Тюменского региона, имеет проблема обеспечения длительной и надежной работы УЭЦН. Необходимо создание эффективных методов диагностики, позволяющих своевременно определить эксплуатационные параметры и причины отказа скважинного оборудования. Один из таких методов основан на использовании гидродинамических моделей скважинных систем, оборудованных УЭЦН.

Скважина, оборудованная ЭЦН имеет в своем составе электроцентробежный насос, погружной электродвигатель, обсадную колонну, насосно-компрессорную трубу, устьевую арматуру. Схема скважины с обозначением параметров изображена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема скважины с обозначением параметров

Скважина -- сложный объект управления. Модель скважины -- это нелинейные дифференциальные уравнения с распределенными параметрами:

Уровень жидкости в НКТ:

, (3.7)

Уровень жидкости в скважине:

, (3.8)

Давление в призабойной зоне:

,	(3.9)

Засорение призабойной зоны:

,	(3.10)

Удельный вес верха:

,	(3.11)

Объем верха:

,	(3.12)

Приток в скважину:

, (3.13)

Расход через насос:

(3.14)

В результате получаем систему уравнений:

Таким образом, гидродинамическая модель СС с УЭЦН в виде системы уравнений (..) связывает пластовые характеристики (Рпл, ? ПЛ), гидравлические параметры (q(t), РД(t)), конструктивные характеристики скважины (hН, hZ, rШ). Эта модель дает возможность по полученным значениям параметров, получаемых путем прямых измерений, оценить значения ряда факторов, сильно влияющих на режим эксплуатации, но не подлежащих измерениям. Параметры указаны в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Параметры скважины

№	Обозначение параметра	Параметр	Вид параметра
1	2	3	4
1	P1	Давление линейное	контролируемый
2	q(t)	Дебит скважины по жидкости	контролируемый
3	rШ	Сопротивление штуцера	уставка
4	qR	Расход жидкости, доливаемой в затрубное пространство	контролируемый
5	Hd(t)	Гидродинамический уровень	моделируемый
6	?в	Удельный вес в верхней части	моделируемый
7	qв	Приток из верхней части	моделируемый
8	HН	Глубина подвески насоса	уставка
9	q1	Приток из нижней части	моделируемый
10	?1	Удельный вес в нижней части	моделируемый
11	Hz	Глубина скважины	уставка
12	VПЗП	Объем призабойной зоны пласта	уставка
13	P1(t)	Забойное давление	моделируемый
14	P2(t)	Призабойное давление	моделируемый
15	q2	Пластовый приток	моделируемый
16	W1	Коэффициент гидропроводности забоя	уставка
17	W2	Коэффициент гидропроводности призабойной зоны	уставка
18	? ПЛ	Удельный вес пластовой жидкости	моделируемый
19	PПЛ	Пластовое давление	моделируемый

4. Оценка экономической эффективности проекта

Экономическая эффективность капитальных вложений на разработку и внедрение автоматизированной системы определяется методами:

- окупаемости;

- простой нормы прибыли;

- дисконтирования средств.

Метод окупаемости основан на определении периода возврата капитальных вложений (начальных инвестиций) в проект за счет прибылей от проекта. Период возврата капитальных вложений (окупаемость) определяется по формуле:

,	(4.1)

где: К - капитальные вложения на разработку и внедрение автоматизированной системы, тыс. р.;

П0 - чистая прибыль от реализации автоматизированной системы, тыс. р.;

А - амортизация основных средств и нематериальных активов, приобретенных для реализации автоматизированной системы, тыс. р.

Метод простой нормы прибыли позволяет определить размер прибыли на 1 рубль вложенного капитала. Простая норма прибыли - показатель обратный периоду возврата капитальных вложений и рассчитывается по формуле:

,	(4.2)

где: Э - простая норма пробыли.

Метод дисконтирования рекомендован министерством финансов РФ для оценки эффективности инвестиционных проектов. Он базируется на дисконтных вычислениях по приведению доходов и расходов, связанных с реализацией системы, к некоторому моменту времени (к расчетному году).

Чистый дисконтированный доход рассчитывается по формуле:

ЧДД = ЧДt t ,	(4.3)

где: ЧДt - чистый доход в году t, тыс.р.;

_t - коэффициент дисконтирования (приведения), доли ед.;

tн,tк - соответственно начальный и конечный годы расчетного периода.

Проект считается прибыльным и его следует принять, если ЧДД больше нуля. Отдельный член денежного потока наличности (ЧДt) равен разности между ожидаемой величиной доходов от реализации проекта и всеми видами затрат, и может отличаться от другого как по знаку (т.е. быть отрицательным), так и по величине, и рассчитывается по формуле:

ЧДt = П - At - Ht - Kt ,	(4.4)

где: П - прибыль, обеспечиваемая внедрением системы в году t.

Аt - амортизационные отчисления от стоимости системы, тыс.р.;

Ht - сумма налогов, уплачиваемых предприятием из прибыли в бюджет, тыс.р.;

Кt - единовременные затраты в году t, тыс.р.

Так как система автоматизации технологических процессов позволяет сократить эксплуатационные расходы, то прибыль (чистый доход), обеспечиваемая внедрением системы, определяется как разность между годовыми эксплуатационными затратами до и после автоматизации. Тогда формула (4) примет вид (формула 5):

ЧДt = Cдt - Срt - At - Ht - Kt ,	(4.5)

где: Cдt , Срt - годовые эксплуатационные затраты на систему автоматизации соответственно в действующем и разработанном вариантах, тыс.р;

Общая экономия годовых эксплуатационных затрат в результате автоматизации может быть определена и по отдельным статьям затрат.

Например, оптимальное управление насосами с помощью автоматизированной системы обеспечит экономию электроэнергии и экономию на заработной плате, так как позволит сократить численность персонала. Тогда экономия затрат на электроэнергию определяется по формуле (4.6), экономия на заработной плате рассчитывается по формуле (4.7), экономия за счет сокращения затрат на ремонт по формуле (4.8), экономический эффект за счет увеличения дебита нефти по формуле (4.9):

Э ЭЛ.ЭН. = С ЭЛ.ЭН.Р ЭЛ.ЭН.,	(4.6)

где: СЭЛ.ЭН. - стоимость 1квт.часа эл.энергии, РЭЛ.ЭН.. - изменение расхода электроэнергии в результате автоматизации по сравнению с базисным вариантом, %.

ЭЗП.=ЗПЧ,	(4.7)

где: ЗП - годовая заработная плата 1 рабочего, руб;

Ч - численность высвобождаемого персонала.

Э_РЕМ. = СРЕМ.РРЕМ. , (4.8)

где: СРЕМ.- средняя стоимость ремонта скважины в год, Рэл.эн. - изменение расхода на ремонт в результате автоматизации по сравнению с базисным вариантом, %.

ЭН. = СН.РН. ,	(4.9)

где: СН.- среднее количество добытой нефти одной скважиной в год, Рэл.эн. - изменение дебита скважины в результате автоматизации по сравнению с базисным вариантом, %.

Тогда общая экономия эксплуатационных затрат от внедрения системы составит (формула 4.10):

Э = ЭН. + ЭЭЛ.ЭН. + ЭРЕМ + ЭЗП,	(4.10)

Расчет рентабельности единовременных затрат производится по формуле:

P = (ЧДД + К)/К 100 ,	(4.11)

где: К - общие единовременные затраты, тыс.р.

,	(4.12)

Считается, что если полученная рентабельность равна 100%, то рентабельность проекта равна заданной, если больше, то имеет место сверхрентабельность, если меньше - проект не обеспечивает заданный уровень рентабельности.

Коэффициент дисконтирования определяется по формуле:

t = (1 + Eн)tp- t,	(4.13)

где: Ен - нормативный коэффициент эффективности единовременных затрат, равный ставке банковского процента за долгосрочный кредит, выраженный в долях единиц;

tp - расчетный год;

t - год, затраты и результаты которого приводятся к расчетному году.

В условиях высокого уровня инфляции коэффициент дисконтирования вычисляется так:

,	(4.14)

где: F - уровень инфляции в долях единиц.

В качестве начального года расчетного периода принимается год начала финансирования работ по созданию проекта, включая проведение научных исследований.

Конечный год расчетного периода определяется моментом завершения жизненного цикла системы, прекращением его использования на производстве.

В качестве расчетного года обычно принимается наиболее ранний из всех рассматриваемых вариантов календарный год, предшествующий началу использования на предприятии разрабатываемой системы.

Изменение чистого дисконтированного дохода за счет использования системы будет рассчитываться по формуле (4.3).

Для анализа эффективности единовременных затрат на разработку и внедрение системы используется показатель - внутренняя норма доходности (коэффициент эффективности единовременных затрат ВНД), определяемый из соотношения:

,	(4.15)

Вычисляемые коэффициенты эффективности позволяют судить об общем и минимальном уровне эффективности единовременных затрат, осуществляемых на предприятии.

Другим назначением показателя ВНД является оценка возможности привлечения заемных средств на разработку и внедрение системы. Расчетное значение ВНД соответствует максимально допустимому проценту за кредит, который может быть использован для полного финансирования единовременных затрат по данной системе.

Если величина ВНД равна проценту за кредит, то чистый дисконтированный доход оказывается равным нулю. Таким образом, вычисляемое значение позволяет судить о приемлемости для предприятия условий кредитования.

Другим показателем, применяемым для анализа эффективности единовременных затрат, является срок окупаемости Ток. Экономическое содержание этого показателя заключается в определении момента времени, необходимого для покрытия единовременных затрат в проект.

Период возврата единовременных затрат (Ток) определяется последовательным сложением величин:

,	(4.16)

Пока полученная сумма не сравняется с величиной единовременных затрат, приведенных к расчетному году. Количество произведенных сложений равняется периоду возмещения капитальных вложений или сроку окупаемости.

Сумма налогов на прибыль и имущество рассчитывается по формуле:

Н = Нпр + Ним,	(4.17)

где: Нпр - налог на прибыль, тыс.р.;

Ним - налог на имущество, тыс.р.

,	(4.18)

где: СТпр - ставка налога на прибыль, %.

,	(4.19)

где: Коt - остаточная стоимость внедряемой системы в году t, тыс.р. ;

СТим - ставка налога на имущество, % .

4.1 Расчет единовременных затрат

Единовременные затраты предприятия-заказчика на приобретение устройства включают единовременные затраты предприятия изготовителя и его прибыль, а также НДС, т.е. определяются по формуле (4.20).

,	(4.20)

где: К - единовременные затраты на создание системы автоматизации, тыс.р;

r - коэффициент рентабельности предприятия разработчика, доли ед.;

НДС - ставка налога на добавленную стоимость, доли ед.

Затраты на транспортировку изделия равны:

Ртрп =Коб Ктрп,	(4.21)

где: Ктрп - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку изделия.

Кроме того, в ряде случаев следует учесть затраты на монтаж, установку и запуск в работу у заказчика:

Рмуз = Кoб Кмуз ,	(4.22)

где: Кмуз - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж, установку и запуск в работу.

При этом совокупные затраты предприятия заказчика будут складываться из затрат на приобретение, затрат на транспортировку, монтаж, установку и запуск в работу.

В общем случае единовременные затраты на создание системы определяются по формуле:

К = Краз + Кпрог + Кизг ,	(4.23)

где: Краз - затраты на проектирование (разработку) системы, тыс.р.;

Кпрог - затраты на программирование, тыс.р.;

Кизг - затраты на изготовление, тыс.р.

Примерный перечень исходных данных предприятия разработчика для расчета единовременных затрат представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Данные для расчета единовременных затрат предприятия разработчика

	Показатель	Единицы измерения	Значение
1	2	3	4
1.	Заработная плата разработчика	тыс.р.	15
2.	Коэффициент доплат к заработной плате	доли ед.	0,3
3.	Районный коэффициент	доли ед.	0,15
4.	Коэффициент отчисления в социальные фонды	доли ед.	0,26
5.	Время разработки системы	месяцы	1,2
6.	Время использования ЭВМ для разработки программы	час	209,1
7.	Коэффициент накладных расходов	доли ед.	0,1
8.	Годовой фонд работы ЭВМ	час	1980
9.	Годовой фонд оплаты труда персонала обслуживающего ЭВМ	тыс.р.	96
10.	Норма амортизационных отчислений ЭВМ	доли ед.	0,125
11.	Норма амортизационных отчислений здания	доли ед.	0,067
12.	Площадь занимаемая ЭВМ	м2	6
13.	Стоимость одного м2 здания	тыс.р.	30
14.	Стоимость ЭВМ	тыс.р.	24
15.	Коэффициент накладных расходов на экспл. ЭВМ	доли ед.	0,05
16.	Потребляемая мощность ЭВМ	Вт	0,35
17.	Стоимость кВт/часа	р.	0,96
18.	Коэффициент затрат на ремонт ЭВМ (от стоимости)	доли ед.	0,04
19.	Затраты на материалы для эксплуатации ЭВМ	тыс.р.	31,3
20.	Коэффициент затрат на содержание ЭВМ	доли ед.	0,8
21.	Коэффициент затрат на транспортировку разработанной системы	доли ед.	0,05
22.	Коэффициент затрат на монтаж и наладку	доли ед.	0,1
23.	Коэффициент рентабельности предприятия на разработку	доли ед.	0,2

4.2 Расчет текущих затрат

Расчет затрат на проектирование (разработку) системы:

Затраты на разработку можно представить в виде:

Краз = Зо Траз (1+Кд) (1+Кр) (1+Ксн) (1+Кн.раз) , (4.24)

где: Зо - месячный оклад разработчика, р.;

Траз - трудоемкость разработки проекта и проектной документации, чмес.;

Кд, Кр - соответственно коэффициенты доплат к заработной плате и районный, доли ед. ;

Ксн - коэффициент отчислений на социальные нужды, доли ед.;

Кнраз - коэффициент накладных расходов, доли ед.

Примерный перечень элементов трудоемкости разработки представлен в таблице 2.

Таблица 4.2 - Данные для расчета трудоемкости разработки

Стадии разработки	Трудоемкость, чел.месяц
1	2
1. Изучение патентов	0,3
2. Изучение литературных источников	0,3
3. Разработка технического задания	0,3
4. Разработка эскизного проекта	0,6
5. Разработка технического проекта	0,9
6. Разработка рабочего проекта	0,6
7. Внедрение проекта	0,6
Итого	3,6

Подставив данные из таблицы 4.2 исходных данных в формулу (24) получаем Краз:

Краз = 15000 1,2 (1+0,3) (1+0,15) (1+0,26) (1+0,15) = 38992,59 р.

Расчет затрат на разработку программного обеспечения:

Затраты на разработку программного обеспечения можно представить в виде:

Кпрог=Зо Тпрог (1+Кд)(1+Кр)(1+Ксн)(1+Кн.прог) +Смч Тпрог Кч , (4.25)

где: Зо - месячный оклад программиста, тыс.р;

Тпрог - трудоемкость разработки программного обеспечения, ч*мес;

Кн.прогр - коэффициент накладных расходов, доли ед. ;

Cмч - стоимость машино-часа ЭВМ, р.;

Кч - коэффициент перевода единиц времени.

Стоимость машино-часа ЭВМ рассчитывается по формуле:

Смч = Sэкс / Тпол ,	(4.26)

где: Sэкс - годовые эксплуатационные расходы, связанные с

обслуживанием ЭВМ, р.;

Тпол - годовой фонд работы ЭВМ, час.

Эксплуатационные расходы рассчитываются по формуле:

Sэкс =12ЗП (1+Кд)(1+Кр)(1+Ксн)+А+Тр+Э+М+Нрэкс ,	(4.27)

где: ЗП - месячная оплата труда всего обслуживающего персонала в сумме, р.;

А - амортизационные отчисления от стоимости ЭВМ и здания, р./год ;

Тр - затраты на ремонт, р/год;

Э - затраты на электроэнергию, р/год;

М - затраты на материалы, р.;

Нрэкс - накладные расходы, связанные с эксплуатацией ЭВМ, р/год.

Затраты на амортизацию вычисляются по формуле:

А = Кэвм Нэвм + Сзд Sзд Нзд ,	(4.28)

где: Кэвм - балансовая стоимость ЭВМ, р. ;

Нэвм - норма амортизационных отчислений от стоимости ЭВМ, доли ед.;

Сзд - стоимость 1 м² здания, р/м²;

Sзд - площадь, занимаемая ЭВМ, м²;

Нзд - норма амортизационных отчислений от стоимости здания, доли ед.

Затраты на ремонт вычислим по формуле :

Тр = Кэвм Ктрэвм ,	(4.29)

где: Ктрэвм - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт ЭВМ.

Подставив данные из таблицы 1 в формулы (4.28) (4.29) получаем затраты на амортизацию (А) и затраты на ремонт (Тр) соответственно:

А = 24000 0,125 + 30000 6 0,067 = 15060 р.

Тр = 24000 0,04 = 960 р.

Затраты на электроэнергию, потребляемую ЭВМ за год эксплуатации определяем по формуле:

Э = Ц Тпол N Км ,	(4.30)

где: Ц - цена за один кВтч электроэнергии, р.;

N - потребляемая мощность, кВт ;

Км - коэффициент интенсивного использования мощности вычислительной техники.

Подставив данные из табл.1 в формулу (4.30) получаем затраты на электроэнергию (Э):

Э = 0,96 1980 0,35 0,75 = 499 р.

Затраты на материалы определяем по формуле :

, (4.31)

где: i - вид материала;

Цi - цена i-того материала, р.;

Мi - количество i-го материала.

Расчет представлен в виде таблицы 3.

Таблица 4.3 - Перечень и стоимость материалов используемых для ЭВМ

Наименование материала	Количество в год, шт.	Цена за ед., р.	Стоимость, р.
1	2	3	4
Флэш-память, штук	1	800	800
Тонер для лазерного принтера, штук	50	250	12500
Бумага формата A4 для принтера, упаковок	100	120	12000
Бумага формата A3 для принтера, упаковок	20	260	5200
Салфетки для монитора, упаковок	4	200	800
Итого	31300

В годовые эксплуатационные затраты по обслуживанию ЭВМ входят также накладные расходы, которые рассчитываются по формуле:

Нрэкс = 12 Зо (1 + Кд) (1 + Кр) Кнэкс,	(4.32)

где: Кнэкс - коэффициент накладных расходов, связанных с эксплуатацией ЭВМ.

Подставив данные из таблицы 4.1 в формулу (4.32) получим Нрэкс:

Нрэкс = 12 15000 (1 + 0,3) (1 + 0,15) 0,05 = 13455 р.

Подставив данные из таблицы 4.1 и результаты формул (2732) в формулу (4.26) получим стоимость одного машино-часа (Смч).

Sэкс = 12 15000 (1 + 0,3) (1 + 0,15) (1 + 0,26) + 15060 + 960 + 499 + +31300 + 13455 = 400340р.

Смч = 399739,96 / 1980 = 202,46 р.

Результаты расчетов сведем в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 - Расчет себестоимости и отпускной цены машино-часа

Статьи затрат	Затраты
	рублей	%
1	2	3
1. Средства на оплату труда	145,42	51,108
2. Отчисления на социальные нужды	38,1	13,38
3. Амортизационные отчисления : а) ЭВМ б) здания	1,52 6,09	0,53 2,14
4. Ремонт	6,8	2,39
5. Материалы	15,81	5,55
6. Электроэнергия	0,25	0,09
7. Затраты на содержание помещений	60,61	21,29
8. Прочие накладные расходы	10,1	3,55
Итого	284,69	100
9. Прибыль	51,24	18
10. Отпускная стоимость	335,94	118

Исходя из полученных результатов по формуле (4.25) и исходных данных таблицы 4.1 находим капитальные затраты на разработку программного обеспечения Кпрог :

Кпрог = 145,42209,13,6(1 + 0,3)(1 + 0,15)(1 + 0,26)(1 + 0,05) + +202,46209,13,61 = 368915,66р.

Расчет затрат на изготовление и отладку проектируемой системы:

Для расчета затрат могут быть использованы различные методы:

- калькуляционный метод расчета полной себестоимости;

- агрегатный метод;

- метод удельных весов;

- метод учета затрат на единицу массы изделия;

- балловый метод.

Расчет себестоимости по калькуляционным статьям затрат:

Себестоимость изделия по этому методу определяется по следующим (в общем случае) статьям затрат:

а). материалы (по спецификации);

б). покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги кооперативных предприятий (по спецификации);

в). топливо и электроэнергия на технологические цели;

г). производственная заработная плата;

д). доплаты к заработной плате;

е). отчисления на социальные нужды;

ж). износ инструментов и приспособлений целевого назначения и прочие специальные расходы;

з). расходы на содержание и эксплуатацию оборудования;

и). потери от брака;

к). накладные расходы;

л). налоги, входящие в себестоимость;

м). внепроизводственные расходы.

Порядок расчета затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты приведен в таблице 4.5.

Таблица 4.5 - Расчет затрат на комплектующие изделия

Наименование и тип элемента	Количество, шт.	Цена за единицу (без НДС) ,р.	Сумма (без НДС), р.
1	2	3	4
Материалы
SCADAPack, 16-битный контроллер	1	76 440	76 440
Модуль дискретных входов 5403	1	13 832	13 832
Модуль аналоговых входов 5506	2	22 932	45 864
Модуль высокочастотного счетчика 5410	1	25 844	25 844
Устройство защиты линии передач 24VDC DATA-PU3-200	1	300	300
Блок питания ~220В/24В Mean Well RS50-24	2	600	1 200
Блок питания Модуля абонента Astron RS-4A (12V, 4A)	1	800	800
Устройство бесперебойного питания 1000 VA	1	4 400	2 300
Реле Finder промежуточное с катушкой на 24В постоянного тока	2	150	300
Реле Finder промежуточное с катушкой на 220В,50/60Гц	1	160	160
Выключатель автоматический двухполюсный ВА-101-2/10	1	220	220
Пружинный зажим на 2 проводника D2,5/5.2L	100	1	100
Предохранитель плавкий 2А	2	1	2
Розетка на DIN-рейку с заземляющим контактом	1	130	130
Барьер искрозащиты mz631	3	175	525
Модуль абонента (SM) Motorola Canopy	1	4 800	4 800
Шкаф электротехнический MontBlanc КВЭ 6012030 600x1200x300	1	5 630	2 400
Кабельный канал	5	190	950
Несущая рейка DIN	3	260	780
Провод монтажный	150	2	300
Сальниковый ввод	8	60	480
Итого	183 057
Покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги кооперативных предприятий:
TRACE MODE 6.05.1 для Windows на 32000 точек ввода-вывода	1	38 688	38688
Точка доступа (АР) motorola Canopy	1	39 648	39648
Маршрутизатор WaveNet IP 2458	1	6 400	6400
Компьютер P4-3000	3	14 000	42 000
Монитор SAMSUNG 19`	3	6 600	19 800
Принтер HP1014	3	3 400	10 200
Итого	156 736

НГП Северо - Покурского месторождения имеет в своем составе 84 куста, станция телемеханики устанавливается на каждом кусту, из расчета на НГП, получаем:

SНГП = 183057·84 = 15376788 р.

Учитывая коэффициент транспортных затрат, результирующую стоимость занесем в таблицу 4.8.

Затраты на основную заработную плату при изготовлении устройства равны:

L0 = Тм Зо ,	(4.33)

где: ЗО2 - месячная зарплата изготовителя устройства, тыс.р.;

Тм - трудоемкость изготовления устройства, чел мес.

Доплата к заработной плате изготовителя равна:

Lд = Lo . Кд ( 1+ Кр).	(4.34)

Отчисления в социальные фонды :

Lсн = (Lо + Lд) . Ксн ,	(4.35)

Затраты на электроэнергию рассчитаем по формуле:

, (4.36)

где: Цэл - стоимость одного кВтч электроэнергии, р.;

Ni - мощность i-го вида оборудования, Вт;

Кинт i - коэффициент интенсивного использования оборудования, доли ед.;

ti - время использования i-го вида оборудования, час;

n - количество использованных приборов, шт.

Подставив данные из таблицы 1 в формулу (4.36) получаем затраты на электроэнергию (Э).

Расчет затрат на энергию можно представить в виде таблицы 4.6.