02 марта 2016г.
Снижение риска эксплуатации производственных объектов в значительной мере связано с оптимизацией организационных и технологических процессов выполнения ремонтно-восстановительных работ (РВР). Планирование РВР является одной из основных задач, решаемых любым промышленным предприятием. Проблема планирования РВР может быть с достаточной степенью точности описана математическими моделями принятия решений, устанавливающими связь между целями оптимизации и альтернативными решениями. В работе предлагается концепция системы поддержки принятия решений [1] при оценке экспертами качества проектирования и сооружения производственных объектов и определения очередности (планирования) производства РВР.
Задача формирования ремонтной программы предприятия заключается в нахождении такой производственной программы (календарного плана выполнения работ, загрузки оборудования, вариантов работы технологических установок, потребности в материально-технических ресурсах и т.д. [2]), которая обеспечивает достижение экстремума выбранного критерия оптимизации (здесь - критерия минимального риска эксплуатации)
Одним из перспективных научных методов, позволяющих эффективно описывать и решать проблемы планирования, является метод анализа иерархий (МАИ) [3].
Предлагаемый подход позволяет учесть такие сложноформализуемые факторы, как опыт и интуицию экспертов, принимающих решения на различных этапах составления производственной программы. Принцип декомпозиции в методе анализа иерархий заключается в представлении проблемы в виде графов (схем) простых доминантных иерархий с корнем в вершине, символизирующей цель исследования, и множествами элементов на промежуточных уровнях, которые отражают критерии, факторы, события, влияющие на элементы последующих уровней. Нижний уровень обычно содержит перечень альтернатив. МАИ позволяет формализовать процедуры количественной оценки приоритетов, используя как числовую информацию (статистические данные и пр.), так и систематизированные компаративные суждения экспертов, представленные в специальных шкалах.
Рассмотрим итеративный процесс декомпозиции и представления проблемы очередности вывода объектов в ремонт в иерархической форме. Верхний уровень графического представления иерархии отражает общую цель - снижение риска эксплуатации производственной системы за счет установки оптимальной очередности вывода объектов в ремонт. На втором уровне находятся факторы (критерии), уточняющие цель, и на третьем (нижнем) уровне находятся производственные объекты, которые должны быть оценены по отношению к критериям второго уровня.
Из множества всех возможных критериев ранжирования производственных объектов по очередности проведения РВР экспертами было предложено выделить, в частности, следующие основные группы: критерии функционального назначения (степени важности) объекта, критерии технического состояния объекта, критерии условий эксплуатации, критерии последствий возникновения аварии.
Рассмотрим предложенные группы критериев более подробно. Критерии степени важности объекта по функциональному назначению позволяют оценивать такие факторы, как: опасность объекта для жизни и здоровья людей (например, вследствие его высокой энергоемкости и/или содержания опасных сред); близкое расположение и взаимное влияние других опасных производственных и иных объектов (например, транспортных); нахождение объекта в сейсмически опасном районе и др.
Критерии оценки технического состояния объекта позволяют оценить, в частности, следующие характеристики: срок эксплуатации производственного объекта; состояние конструкционных материалов; степень коррозионной опасности элементов металлических конструкций; наличие опасных и потенциально опасных дефектов; плотность распределения дефектов; темпы развития дефектов и др.
В состав группы критериев условий эксплуатации объекта были включены оценки следующих важнейших параметров функционирования: конструктивные параметры объекта; технологический режим эксплуатации; конструктивно-технологические особенности; нагрузки и воздействия; характеристики сырья, промежуточных и конечных продуктов; природно-климатические условия.
Последствия аварии производственного объекта (с учетом последствий вывода объекта в ремонт и проведения РВР) предлагается оценивать с помощью таких критериев, как: оценка социальных последствий (может быть связана с плотностью населения в районе расположения объекта); оценка правовых последствий (в частности, размер штрафов и иных взысканий); оценка экологического ущерба; затраты на ликвидацию последствий возможной аварии; технико-экономический анализ сравнения вариантов проведения РВР; сроки службы отремонтированных конструктивных элементов и др.
В соответствии с требованиями метода анализа иерархий для каждого уровня были выполнены парные сравнения элементов проблемы друг с другом относительно их воздействия на примыкающий сверху ("направляемый") элемент. Субъективные сравнения проводились с использованием шкалы относительной важности. На уровне альтернатив (объектов, относительно которых принимаются решения о выводе в ремонт), необходимо проводить парные сравнения всех объектов друг с другом относительно каждого из критериев. При парном сравнении объектов необходимо решать вопрос о предпочтительности одного объекта перед другим относительно вывода его в ремонт с точки зрения рассматриваемого критерия.
В зависимости от величины производственной системы могут быть реализованы различные способы определения приоритета производственного объекта относительно критерия третьего уровня иерархии. Если мы имеем крупную производственную систему, состоящую более чем из 9 объектов, может быть применен подход на основе субкритериев (показателей). В этом случае вместо проведения парных сравнений объектов между собой в иерархию вводятся субкритерии, определяющие градации предпочтительности объекта (например, высокая, средняя, низкая) относительно критерия и устанавливается важность этих субкритериев по отношению к критериям так, как описано выше (т.е. добавляется еще один уровень в иерархию). Далее каждый производственный объект сравнивается с каждым субкритерием, при этом объекту приписывается приоритет того субкритерия, который наилучшим образом описывает данный объект. После этого все приоритеты для данного производственного объекта суммируются, а затем полученные величины нормализуются, чтобы получить глобальные приоритеты объектов.
В работе предложен способ иерархического представления проблемы очередности проведения ремонтно- восстановительных работ на множестве объектов производственных систем различного масштаба, позволяющий учесть большинство факторов и ограничений, влияющих на ранжирование объектов, а также использовать накопленный опыт, знания и интуитивные представления экспертов по данной проблеме. Также предложен алгоритм оценки возможности появления отказа при эксплуатации производственных объектов и ранжирования их по степени опасности. Определены группы критериев, которые могут оказывать влияние на безопасность и целостность производственных объектов. В соответствии с устоявшимися подходами к оценке надежности эксплуатации сложных технических систем в основу расчета приоритетов положены количественные оценки возможности возникновения отказа производственных объектов. При решении указанных задач был использован математический аппарат метода анализа иерархий.
Алгоритмическая реализация метода анализа иерархий в информационной среде автоматизированной системы принятия решений обеспечивает выполнение следующих основных этапов: построение матриц парных сравнений, проверка согласованности суждений, синтез приоритетов объектов. Полученные приоритеты объектов рассматриваются как очередность проведения ремонтно-восстановительных работ на объектах и являются основой для составления научно-обоснованной ремонтной программы производственного предприятия.
Список литературы
1. Арбузов Ю.А., Химич В.Н., Колотилов Ю.В., Лим В.Г. Информационно-аналитическая система мониторинга остаточного ресурса линейной части магистрального газопровода. - Патент на полезную модель RUS 115527 22.11.2011.
2. Беляев А.Ю., Колотилов Ю.В., Атнабаев Д.З. Строительно-монтажные работы при сооружении и реконструкции промышленных объектов. - М.: Стройиздат, 2006. - 372 с.
3. Короленок А.М., Колотилов Ю.В., Курганова И.Н. Анализ результатов ранжирования участков магистральных газопроводов для производства ремонтных работ. - Труды Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, 2011, № 4 (265), с.139-146.
