Основ­ными источниками экономической эффективности в сфере эксплуа­тации являются повышение надежности техники, повышение ее производительности, снижение сопутствующих капитальных затрат, снижение затрат эксплуатационных материалов, затрат на техни­ческое обслуживание и ремонт.

Все перечисленные источники могут проявляться самостоятель­но, но чаще всего взаимосвязаны между собой. Так, повышение надежности техники увеличивает ее производительность, хотя по­следняя после стандартизации может возрасти и в силу других причин - изменения конструкции, автоматизации отдельных эле­ментов, использования прогрессивных материалов и пр.

Учет экономического эффекта, возникающего в результате по­вышения надежности техники, является исключительно сложным процессом. Для его раскрытия необходимо более детально рас­смотреть составляющие его элементы.

Надежность техники является комплексным показателем и ха­рактеризуется такими свойствами изделий, как безотказность, дол­говечность, ремонтопригодность и сохраняемость. По каждому из этих свойств установлен ряд показателей, характеризующих на­дежность изделия и регламентированных в НТД на продукцию и, в частности, в государственных стандартах. Основные показатели надежности техники отражены в табл. (3.4).

В целом повышение надежности меняет производительность техники, ее срок службы, эксплуатационные затраты, размер ка­питаловложений, т. е. все составляющие, используемые при расчете экономического эффекта от использования новой техники. Однако каждое из отдельных свойств надежности вносит свой вклад в по­лучение народнохозяйственного эффекта, и поэтому методы его расчета имеют свою специфику.

Экономический эффект от повышения безотказности определя­ется по формуле:

где C 1 и C 2 - себестоимость единицы продукции до и после повы­шения надежности; K 1 и K 2 - удельные капитальные вложения в производственные фонды до и после повышения надежности; Е Н - нормативный коэффициент экономической эффективно­сти; В 1 и В 2 - годовые объемы продукции (работы), производимой одной машиной до и после повышения надежности; и- годовые эксплуатационные издержки потребителя до и после повышения надежности в расчете на объем продукции (работы), производимой машиной с повышенной надежностью;и- сопутствующие капитальные вложения потребителя (без учета стоимости машины) до и после повышения надежности в расчете на объем продукции (работы), производимой машиной с повышен­ной надежностью;Р 2 -доля отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию) машины с повышенной надежностью;А 2 - годовой выпуск машин повышенной надежно­сти.

Таблица 3.4

Комплексный подход к изучению надежности

Основные свойства надежности	Характеристика свойств надеж­ности единичного изделия	Основные показатели надежности	изме­рения
Безотказность	Наработка на от­каз Наработка до от­каза	Установленная безотказ­ная наработка Средняя наработка на отказ
Долговечность	Срок службы	Установленный ресурс Средний ресурс. Уста­новленный срок службы. Средний срок службы	Часы работы, циклы, км.пробега
Ремонтопри­годность	восстанов­ления	Среднее время восста­новления. Удельная трудоемкость восстановления	Месяцы, годы,
Сохраняемость	Срок сохраняемо­сти	Установленный срок со­храняемости. Средний срок сохраняе­мости

В некоторых случаях коэффициент учета роста производитель­ности (B 2 /B 1) может быть представлен в виде:

где Т 1 и Т 2 - время работы оборудования до и после повышения надежности;

где δ - коэффициент загрузки оборудования; Ф об - эффективный годовой фонд времени.

Специфика расчетов экономической эффективности повышения надежности по каждому из его свойств проявляется не только в методе расчета самого эффекта, но и необходимых затрат, связан­ных с повышением того или иного показателя. Поэтому по каждо­му из описываемых элементов надежности необходимо рассмот­реть методы расчета затрат на достижение повышенных показа­телей надежности.

Затраты на повышение безотказности и методы их расчета можно представить в следующем виде:

единовременные затраты, включающие проведение проектных работ, увеличение затрат на установку более безотказных комп­лектующих деталей, узлов, агрегатов, осуществление резервирова­ния отдельных узлов и механизмов, определяются по формуле:

(3.59)

где К ПР - стоимость проектных работ; - увеличение стоимости отдельных деталей, узлов, агрегатов;п - количество деталей,узлов и агрегатов, подлежащих модернизации; - стоимость дополнительных устройств и механизмов;m

Разница в текущих затратах , складывающихся за счет более частого проведения профилактических осмотров, более тщатель­ного диагностирования технического состояния деталей, узлов, агрегатов и машины в целом, определяется по формуле:

(3.60)

где и-годовые эксплуатационные издержки до и после повышения надежности;B 2 /В 1 - коэффициент учета роста произ­водительности.

Экономический эффект от повышения долговечности определя­ется по формуле:

где С 1 и С 2 - себестоимость единицы продукции до и после повы­шения долговечности; K 1 и К 2 - удельные капитальные вложения в производственные фонды до и после повышения долговечности; Е - нормативный коэффициент экономической эффективно­сти; Р 1 и P 2 - доли отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию) до и после повышения долговечности; и- годовые эксплуатационные издержки до и после повы­шения долговечности;и- сопутствующие капитальные вложения потребителя до и после повышения долговечности;А 2 - годовой выпуск продукции с повышенной долговечностью.

Затраты на повышение долговечности также следует разделить на единовременные и текущие затраты.

Единовременные затраты, включающие стоимость проектных работ, увеличение стоимости отдельных деталей, узлов, агрегатов, введение дополнительных узлов и механизмов, определяются по формуле:

(3.62)

где К ПР - стоимость проектных работ; - увеличение стоимости отдельных деталей, узлов, агрегатов;- стоимость дополнительных устройств и механизмов;п - количество деталей, узлов и агрегатов, подлежащих модернизации; m - количество допол­нительных устройств и механизмов.

Текущие затраты, складывающиеся за счет более частого про­ведения профилактических осмотров и ремонтов, более тщатель­ного диагностирования технического состояния деталей, узлов, аг­регатов и машины в целом, определяются по формуле:

где Р 1 i и Р 2 j - количество осмотров и ремонтов одного видаi -го или j -го в год; З 1 и З 2 - затраты на проведение осмотров и ремонтов каждого вида; п и m - количество видов осмотров и ремонтов до и после повышения долговечности.

Экономическая эффективность повышения ремонтопригодности определяется по формуле:

где C 1 и С 2 - себестоимость единицы продукции до и после повы­шения ремонтопригодности; K 1 и К 2 - удельные капитальные вло­жения в производственные фонды до и после повышения ремонто­пригодности; Е Н - нормативный коэффициент экономической эффективности; B 1 и В 2 - годовой объем продукции (работы), про­изводимой машиной с повышенной ремонтопригодностью; Р 2 - до­ля отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию) машины с повышенной ремонтопригодностью; и- годовые эксплуатационные издержки до и после повыше­ния ремонтопригодности;и- сопутствующие капитальные вложения потребителя до и после повышения ремонтопригодности;А 2 -годовой выпуск продукции с повышенной ремонтопригод­ностью.

Затраты на повышение ремонтопригодности разделяются на единовременные, включающие стоимость проектных работ и затра­ты на разработку ремонтной документации, и текущие, связанные с увеличением стоимости отдельных узлов и механизмов, изготов­ленных с учетом требований повышения их приспособленности к техническому обслуживанию и ремонту. В результате повышения ремонтопригодности достигается:

уменьшение годовых эксплуатационных издержек:

увеличение коэффициента роста производительности:

И, наконец, последними являются показатели сохраняемости изделий. Источниками экономии в связи с повышением сохраняе­мости являются: уменьшение затрат на монтаж; сокращение сро­ков освоения проектной мощности.

Экономический эффект от повышения сохраняемости определя­ется по формуле:

где С 1 и С 2 - себестоимость единицы продукции до и после по­вышения сохраняемости; К 1 и К 2 - удельные капитальные вложе­ния в производственные фонды до и после повышения сохраняемости; Е Н - нормативный коэффициент экономической эф­фективности; и- годовые эксплуатационные издержки до и после повышения сохраняемости;и- сопутствующие капитальные вложения потребителя до и после повышения сохра­няемости;Р 2 - доля отчислений от балансовой стоимости на пол­ное восстановление (реновацию) машины с повышенной сохраня­емостью; А 2 - годовой выпуск продукции с повышенной сохраня­емостью.

Затраты на повышение сохраняемости образуются за счет:

увеличения стоимости проектных работ, в результате чего вы­рабатываются более совершенные конструктивные решения;

использования более эффективных методов консервации и упа­ковки;

улучшения условий хранения.

10.04.2018

Источник: Журнал «PROнефть»

Management of reliability and integrity of equipment is an important tool for enhancing business efficiency

УДК 338.45:622.276

В.Р. Амиров
ПАО «Газпром нефть»

Ключевые слова: надежность, целостность, оборудование, риск, затраты, эффективность, бюджет, планирова- ние, производственная безопасность, система управления операционной деятельностью (СУОД)

V.R. Amirov
Gazprom Neft PJSC, RF, Saint-Petersburg

The article is devoted to improvement of operational efficiency of oil and gas fields and examines one of the key direc- tions of the operational management system (OMS). This direction is the management of reliability and integrity of equipment – implemented by the Deming cycle. A prerequisite of effective management of reliability and integrity is a correct assessment of the current condition of the asset through the risk assessment and registration costs and damages. The risk-based approach allows for comparable levels of direct costs for management of reliability and in- tegrity, to improve the total economic result (direct costs + damage) while reducing the number of failures. In conclu- sion, the assessment of the current state of management of reliability and integrity in Upstream Division of GPN

Keywords: reliability, integrity, equipment, risk, cost, efficiency, budget, planning, production safety, operational management system (OMS)

DOI : 10.24887/2587-7399-2018-1-10-15

Введение

Задачей программы «Эталон» (система управления операционной деятельностью (СУОД)) ПАО «Газпром нефть» является обеспечение максимальной операционной эффективности компании за счет надежности и безопасности производственной деятельности и вовлечения всех сотрудников в процесс непрерывных улучшений. Управление надежностью и целостностью оборудования (УНЦО) представляет собой комплекс мероприятий, обеспечивающий бесперебойную работу нефтепромыслового оборудования на протяжении всего периода эксплуатации. Важность этого направления производственной деятельности отражена в его выделении в отдельный элемент СУОД.

Прямые затраты и совокупный экономический результат

В условиях объективного ухудшения условий эксплуатации в нефтегазодобывающей отрасли (истощение месторождений, увеличение обводненности продукции скважин и др.) целесообразно оценить «свежим взглядом» структуру затрат на поддержание текущей деятельности активов. Значительную долю (до 20) занимают затраты на УНЦО. Они распределены по различным статьям бюджета актива и могут быть разделены по следующим направлениям (прямые затраты):

1.1. текущий ремонт оборудования;

1.2. капитальный ремонт (или замена) оборудования (частично осуществляется за счет капитальных вложений);

1.3. диагностика состояния оборудования (включая экспертизу промышленной безопасности оборудования с истекшим сроком эксплуатации, мероприятия по коррозионному мониторингу и др.);

1.4. защита оборудования (включая выбор материалов, нанесение защитных покрытий, ингибирование коррозии и др.).

Кроме того, в процессе операционной деятельности возникают дополнительные затраты на УНЦО, которые также влияют на себестоимость добычи нефти:

2.1. затраты на устранение отказов оборудования и ликвидацию последствий этих отказов;

2.2. штрафы и платежи, связанные с нарушением целостности и отказами оборудования.

Третья группа затрат, а точнее, потерь, которые влияют на финансовый результат деятельности актива за отчетный период включает:

3.1. потери продукции, связанные с нарушением целостности и отказами оборудования. Эти три группы затрат актива по-разному соотносятся с рисками нарушения целостности оборудования. Затраты 1.1., 1.2., 1.4. снижают эти риски (как вероятность, так и последствия), затраты 2.1., 2.2., 3.1. возникают вследствие реализовавшихся рисков. Затраты 1.3. обеспечивают оценку данных рисков и не влияют на величину риска. Эффективность УНЦО оценивается по совокупному экономическому результату, который представляет собой сумму всех вышеперечисленных затрат. Управление совокупным экономическим результатом составляет основу УНЦО и включает: планирование, выполнение, контроль выполнения и оценку эффективности и актуализацию подхода к УНЦО.

Риск и ущерб

Стоимостная оценка риска и ущерб – величины, которые характеризуют прогнозный и фактический результат деятельности, связанной с УНЦО.

Риск нарушения целостности – прогнозируемая величина ущерба от отказов и нарушения целостности оборудования за планируемый период. Качество оценки данного риска определяется сравнением этой оценки с суммой понесенного ущерба в течение данного периода с учетом предотвращенного ущерба. Поскольку в настоящее время величина ущерба от отказов и нарушения целостности оборудования учитывается неполностью, то и качество оценки соответствующего риска определить непросто из-за отсутствия базы сравнения.

В этих условиях обоснованием деятельности, связанной УНЦО, может быть только уверенность в том, что затраты (1.1., 1.2., 1.3., 1.4.) существенно меньше ущерба, который они должны предотвратить. Для новых растущих активов такое предположение, как правило, верно, но по мере снижения маржинальности

бизнеса, ставится вопрос обоснованности этих затрат.

В общем случае деятельность, связанная с УНЦО имеет экономический смысл, если

где Зi – затраты по направлениям 1.1., 1.2., 1.3., 1.4. за отчетный период; У – ущерб от отказов и нарушения целостности оборудования в течение отчетного периода (2.1., 2.2., 3.1.); Упр – предотвращенный ущерб в течение отчетного периода.

Для того, чтобы экономически обосновать затраты на УНЦО, необходим учет затрат 1.1., 1.2., 1.3., 1.4. за отчетный период, ущерба от отказов и нарушения целостности оборудования (затраты 2.1., 2.2., 3.1.), а также предотвращенного ущерба в течение этого периода.

Указанные задачи решаются в рамках организации соответствующей отчетности: о прямых затратах на УНЦО, об ущербе от отказов оборудования и нарушения целостности оборудования, об эффективности прямых затрат на УНЦО.

Риск-ориентированный подход к управлению надежностью и целостностью оборудования

В настоящее время в нефтегазодобывающей отрасли используются в основном два подхода к УНЦО.

1. Ремонт и замена оборудования проводятся в минимальном объеме по факту отказа. Диагностика оборудования выполняется в соответствии с требованиями законодательства (техническое освидетельствование по нормам правил безопасности, экспертиза промышленной безопасности для оборудования с истекшим сроком эксплуатации и др.). Совокупный экономический результат этого подхода представлен на рисунке, а в виде ромба красного цвета и далек от оптимального по числу предотвращенных отказов (кружок зеленого цвета). Этот подход характерен для зрелых активов на поздней стадии разработки месторождений со значительными операционными затратами.

2. Ремонт и замена оборудования проводятся в соответствии с нормативными сроками, рекомендациями изготовителя с учетом результатов технического освидетельствования. Диагностика оборудования выполняется в соответствии с требованиями законодательства (техническое освидетельствование по нормам правил безопасности, экспертиза промышленной безопасности для оборудования с истекшим сроком эксплуатации и др.).

Совокупный экономический результат реализации подходов 1 и 2 (а) и риск-ориентированного подхода (б)

Этот подход характерен для развивающихся активов с растущей добычей. Совокупный экономический результат такого подхода показан на рисунке, а ромбом желтого цвета и также не оптимален. Кроме того, сумма прямых затрат на УНЦО в этом случае больше ущерба и для выполнения указанного выше условия необходимо оценивать сумму предотвращенного ущерба, что, как уже отмечалось, довольно сложно.

Альтернативным является подход, основанный на оценке риска отказов и нарушения целостности оборудования (RBI – Risk Based Inspection, RCM – Reliability Centered Maintenance), который называют риск-ориентированным. Результат реализации этого подхода представлен на рисунке, б. Следует обратить внимание, что при таком подходе форма кривой, характеризующей ущерб от отказов, отличается от приведенной на рисунке, а. Это связано с тем, что при риск-ориентированном подходе затраты в первую очередь направляются на предотвращение отказов с наиболее негативными последствиями (ущерб людям, окружающей среде, репутации компании, значительные производственные потери), т.е. неприемлемых рисков. На отрезке кривой, соответствующем 70 – 100 предотвращенных отказов, остаются отказы с незначительными последствиями. Сравнение кривых на рисунке, а, б показывает, что рискориентированный подход позволяет при сравнимых уровнях прямых затрат на УНЦО улучшить совокупный экономический результат при одновременном снижении числа отказов. Оптимальный совокупный экономический результат показан на рисунке, б зеленым кружком. Особенно эффективен этот подход в компаниях с разными активами (новыми, развивающимися, зрелыми).

Для использования риск-ориентированного подхода к УНЦО необходимо решить две задачи.

1. Выполнить качественную оценку рисков нарушения целостности различных видов оборудования на планируемый период, включающую разработку и внедрение модели расчета:

– вероятности отказа оборудования в зависимости от ключевых (внутренних и внешних)

факторов влияния, к которым относятся срок службы, результаты технического освидетельствования, состояние защищенности оборудования, материал изготовления, условия и история его эксплуатации и др.;

– последствий отказа оборудования в зависимости от его производительности, рабочих параметров, стоимости, места установки (по отношению к другому оборудованию, местам нахождения персонала, населенным пунктам, водоохранным зонам и др.), временного интервала реагирования на критические отклонения рабочих параметров, состояния ремонтопригодности оборудования, состояния систем внешней защиты и реагирования и др.

2. Сформировать автоматизированную отчетность за определенный период

– о прямых затратах на УНЦО по видам оборудования (1.1, 1.2, 1.3, 1.4);

– о реализовавшихся рисках отказов и нарушения целостности оборудования (2.1, 2.2, 3.1).

Представленный подход применяется для кратко-, среднеи долгосрочного планирования деятельности, связанной с УНЦО.

Текущее состояние и перспективы унцо блока разведки и добычи ПАО «Газпром нефть»

Для решения первой задачи в Дирекции по добыче (ДД) Блока Разведки и Добычи (БРД) ПАО «Газпром нефть» разработана и реализуется программа надежности и целостности нефтепромыслового оборудования (НПО), включающая:

– оценку риска нарушения целостности НПО через заполнение и анализ оценочных листов по видам НПО;

– разработку на основе этой оценки методологии планирования затрат на УНЦ НПО;

– формирование подразделений по УНЦО в дочерних обществах;

– оценку эффективности реализации программы технического обслуживания и ремонта НПО.

В Дирекции по газу и энергетике (ДГиЭ) в настоящее время реализуется пилотный проект «Создание единой системы планирования и контроля планово-предупредительного ремонта энергооборудования», основными задачами которого являются снижение числа ремонтов и затрат на них за счет определения вида и объема ремонта на основании оценки технического состояния энергооборудования (RBI) и баланса между требуемым уровнем надежности и затратами на его поддержание (RCM). Кроме того, в ближайшее время ДГиЭ планирует начать реализацию пилотного проекта «Испытание систем предиктивной аналитики на основном оборудовании электростанций и объектов транспорта газа», задача которого – повышение надежности работы, сокращение времени внеплановых простоев оборудования путем предупреждения и устранения неисправностей на ранней стадии (RBI).

Вторую задачу в части оценки ущерба предполагается решить с помощью внедрения разработанного в ПАО «Газпром нефть» методического документа МД-16.10-05 «Методика финансовой оценки ущерба от происшествий в области производственной безопасности» путем выделения из существующих информационных систем происшествий по КТ-55, которые классифицируются как нарушения целостности оборудования (все отказы, порывы трубопроводов и др.).

Организация отчетности о прямых затратах на УНЦО должна осуществляться на основе:

– внедрения основополагающего стандарта ПАО «Газпром нефти» на УНЦО, разработку которого Центр развития СУОД завершает в 2018 г.;

– анализа существующей автоматизированной системы управленческой отчетности.

Выводы

1. Совокупный экономический результат – ключевой показатель эффективности деятельности, связанной с УНЦО.

2. Внедрение и анализ отчетности о затратах и ущербе от отказов и нарушения целостности оборудования дают возможность приоритизации затрат на УНЦО.

3. Риск-ориентированный подход обеспечивает наиболее эффективное распределение прямых затрат на УНЦО.

4. Текущее состояние УНЦО в БРД в части как процедур, так и обеспечения нормативно-методической документацией позволяет внедрить основополагающий стандарт на УНЦО без значительных изменений действующих документов.

Повышение надёжности и эффективности системы бюджетирования в компании ТОО «SIKA KAZAKHSTAN»

Предприятия, занимающиеся производством строительных смесей и бетонных добавок, играют важную роль в экономике страны, поскольку выполняют функцию производства и обеспечения государства и промышленных организаций ресурсами для всего строительства, необходимыми для их нормального функционирования. Если в Казахстане в последние 5 лет наблюдается снижение индекса строительства на 2-3%, то Алматинская область демонстрирует устойчивые темпы роста производства, сухих и жидких смесей бетонных добавок: индекс в 2014 г. по отношению к 2013 г. составил 103%. Вероятно, рост обусловлен, главным образом, увеличением цены на производимые и импортируемые товары. В сущности, изношенность основных фондов, недостаточность ресурсов и использование устаревших технологий производства позволяют говорить о кризисном состоянии мощностей, занимающихся производством сухих и жидких смесей Алматинской области.

С конца 2012 года, а именно с момента образования ТОО “Sika Kazakhstan» ситуация стала меняться в лучшую сторону, но о полном решении всех проблем говорить рано.

Существуют и специфические особенности в функционировании этих предприятий: сезонный характер доходов при реализации некоторых видов продукции (сторительства) при условно-постоянном характере затрат; необходимость учета величины пиковой нагрузки оборудования; наличие определенных категорий компании, имеющих льготы по оплате за задолженности, компенсации по которым происходят с отставанием во времени.

Естественно, что эта специфика присуща и ТОО «Sika Kazakhstan».

В настоящее время следует признать, что высший менеджмент признаёт необходимость повышения надёжности и эффективности существующей системы бюджетирования в ТОО «Sika Kazakhstan». Таким образом, первый шаг в совершенствовании данной системы был сделан.

Решение вопроса, каким путём реформировать систему, назрело по ходу деятельности: стало ясно - дальнейшее функционирование системы бюджетирования на основе системы таблиц MS Excel недопустимо из-за существенных недостатков данного подхода. Было принято решение провести автоматизацию данного процесса.

Автоматизация потребует много времени и ресурсов, но ожидается, что эффект от внедрения программных продуктов перекроет все затраты.

Автоматизация системы бюджетирования позволит четко и формализованно определить основные факторы, характеризующие результаты деятельности, их детализацию для каждого уровня управления и конкретные задачи для руководителей структурных подразделений, обеспечивающих их выполнение.

Автоматизация бюджетирования, сможет обеспечить лучшую координацию хозяйственной деятельности, повысить управляемость и адаптивность предприятий, занимающихся производством и перепродажи, к изменениям во внутренней и внешней среде. Она способна снизить возможность злоупотреблений и ошибок в системе планирования, обеспечить взаимосвязь различных аспектов хозяйственной деятельности, сформировать единое видение планов предприятия и возникающих в процессе их осуществления проблем, обеспечить более ответственный подход специалистов к принятию решений и лучшую мотивацию их деятельности.

Для постановки системы бюджетирования необходимым элементом является наличие на предприятии основных внутренних регламентирующих организационно-распорядительных документов и формализованных процессов управления (правил, описание процедур и т.д.). Необходимость регламентации вызвана тем, что формирование информации о производстве как бы повторяет ход самого производственного процесса и предопределено движением материальных ресурсов по стадиям технологического процесса и нарастанием трудовых затрат по мере обработки исходных материалов. Организационная структура предприятия фактически обеспечивает согласованность отдельных видов хозяйственной деятельности предприятия по выполнению основных задач и целей. Поэтому организационная и производственная структура предприятия, его внутрихозяйственный механизм являются базисом при реформировании планирования и внедрении автоматизированного бюджетирования .

Это было принято во внимание менеджментом ТОО «Sika Kazakhstan» и в настоящее время уже осуществляются процедуры по разработке и согласованию регламента для автоматизированной системы бюджетирования, который придёт на смену существующему.

Преимущества автоматизации системы бюджетирования заключаются в следующем :

• 1. Значительно повышается качество работы по реализации стратегии, так как стратегические цели формализованы и доведены до каждого отдела.
• 2. Появляется возможность более объективной оценки вклада каждого ЦФО за счет обоснованности планов и стимулирования их четкого выполнения.
• 3. Автоматизированная система бюджетирования обеспечивает произведение оценки эффективности разработанных мероприятий на протяжении всего управленческого цикла бюджетирования.

Таким образом, руководство компании стоит на верном пути, отдавая предпочтение стратегии реагирования на вызовы времени. Принимаемые меры позволят в будущем компании достигать стратегические цели и развивать бизнес. Но весьма важно не «сбиться» с намеченного пути, а это в процессе решения такой задачи как повышение надёжности и эффективности системы бюджетирования компании, очень вероятно.

Для недопущения просчётов менеджменту компании следует расширить своё сотрудничество с более широким кругом фирм, предлагающих услуги по автоматизации систем бюджетирования, чтобы иметь возможность выбора наиболее оптимального варианта платформы.

Кроме этого, было бы целесообразным привлечение независимых специалистов в качестве консультантов при выборе системы, учитывающей специфику деятельности ТОО «Sika Kazakhstan».

В целом, принимаемые в компании меры позволят реализовать намеченные цели. Но при игнорировании вышеуказанных аспектов вектор процесса может сместиться, что всё же не позволит получить полную отдачу от внедрённой системы.

д-ра техн. наук: 05.02.13, 05.26.03 Уфа, 2004 317 с. РГБ ОД, 71:05-5/160 ">

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Смородов Евгений Анатольевич. Методы повышения над#жности и эффективности технологического и энергетического оборудования добычи и транспорта нефти и газа: Дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.13, 05.26.03 Уфа, 2004 317 с. РГБ ОД, 71:05-5/160

Введение

1 Методы контроля и управления параметрами на дежности технических систем нефтегазовой отрасли 18

1.1 Методы получения и обработки информации в нефтегазовой отрасли 21

1.2 Методы моделирования технических систем и перспективы их применения для повышения уровня надежности нефтегазового оборудования 24

1.3 Диагностические методы контроля эксплутационной надёжности нефтегазовых объектов 36

1.4 Методы повышения надежности энергоснабжения и энергоэффективности предприятий нефтегазовой отрасли 50

Выводы по главе 1 57

2 Разработка методов контроля и диагностирования параметров надежности эксплуатации оборудования нефтегазодобычи 58

2.1 Воздействие условий эксплуатации на параметры надежности нефтегазового орудования 58

2.2 Разработка методов контроля и диагностики технического состояния объектов нефтегазодобычи по данным эксплуатации 89

2.3 Моделирование отказов технологического оборудования нефтегазодобычи 106

Выводы по главе 2 125

3 Разработка теоретических основ и практических методов контроля и диагностики нефтегзотранс-портных систем 126

3.1 Разработка методов анализа данных вибродиагностики роторных машин 127

3.2 Диагностика запорной арматуры компрессорных станций магистральных газопроводов акустическими методами 151

3.3 Применение феноменологических моделей в диагностировании технического состояния газотранспортного оборудования 157

3.4 Моделирование динамики изменения технического состояния газотранспортного оборудования в процессе выработки эксплуатационного ресурса 171

3.5 Определение технического состояния газоперекачивающих агрегатов на основе уточненного расчета термодинамических параметров

газотурбинной установки 177

Выводы по главе 3 182

4 Повышение эффективности эксплуатации нефте газового оборудования на основе оптимального планирования 183

4.1 Обобщенные характеристики фонда добывающих скважин месторождения и оценка эффективности ГТМ 184

4.2 Разработка методов оптимального планирования мероприятий по обслуживанию нефтегазового оборудования 193

4.3 Методы снижения затрат на аварийно-восстановительные мероприятия объектов нефтегазовой трасли 213

4.4 Разработка теоретических основ планирования и размещения объектов добычи и транспорта нефти и газа 234

Выводы по главе 4 245

5 Повышение энергетической эффективности объектов нефтегазового комплекса 247

5.1 Методы определения и использования показателей энергоэффективности предприятий нефтегазовой отрасли 248

5.2 Разработка методов снижения потерь электрической энергии на трансформаторных подстанциях нефтяных и газовых промыслов... 264

5.3 Снижение затрат нефтегазодобывающих предприятий на энергоресурсы на основе использования автономных источников энергии... 273

5.4 Методы оптимизации размещения энергообъектов по критерию минимальных потерь энергии 279

Выводы по главе 5 291

7 Список использованных источников

Введение к работе

Обеспечение надёжности эксплуатации и производственной безопасности объектов нефтегазовой отрасли в современном обществе является важнейшей задачей. Технологические процессы добычи и транспорта углеводородного сырья являются по своему характеру потенциально опасными, что связано с большими объемами горючего органического сырья, добываемого на промыслах и транспортируемого на дальние расстояния. Крупные аварии на предприятиях отрасли приводят к экологическим катастрофам, для ликвидации последствий которых необходимы огромные финансовые затраты, а на восстановление природной среды уходят многие годы.

Уровень надежности эксплуатации технических систем нефтегазовой отрасли оказывает непосредственное влияние на эффективность производства. Проблемы повышения эффективности нефтегазовой отрасли тесно связаны с задачей снижения производственных затрат, в частности, на энергетические ресурсы и проведение ремонтно-восстановительных мероприятий. В свою очередь, эти задачи определяются техническим состоянием оборудования отрасли, и, следовательно, их решение возможно путем разработки мероприятий по повышению надежности оборудования и совершенствованию методов технической диагностики.

В этих условиях резко возрастает необходимость в научных разработках, направленных на решение неотложных задач, связанных с совершенствованием методов и технических средств, используемых в нефтегазовой отрасли. Несомненна роль научных достижений в повышении надежности и безопасности функционирования производственных объектов, что приобретает особую актуальность с учетом экологических последствий аварий в нефтегазовом комплексе.

Работы по надежности нефтегазового оборудования имеют ряд специфических особенностей. Огромные пространственные масштабы, воздействие суровых климатических условий, особенности работы оборудования в постоянно

изменяющихся условиях продуктивного пласта - все эти факторы делают практически невозможной постановку натурных экспериментов, что является обычной практикой для классических исследований параметров надежности оборудования. Поэтому большая роль в изучении и прогнозировании параметров надежности отводится методам моделирования отказов.

Принципиальные ограничения, накладываемые на модель в рамках детерминированного подхода, привели к все более широкому использованию стохастических моделей, поведение которых может быть значительно более сложным, что во многих случаях позволяет более адекватно описать реальную техническую систему. Для целей моделирования и прогнозирования поведения сложных технических систем все шире применяется подход, основанный на понятиях самоорганизации, или синергетики.

С изучением надежности тесно связана проблема диагностики оборудования. Современные системы диагностирования весьма совершенны с технической точки зрения. Однако интерпретация результатов диагностирования по-прежнему остается серьезной проблемой.

Не менее важным аспектом проблем нефтегазового комплекса является эффективность производства. Под эффективностью понимается, в первую очередь, уровень затрат всех возможных ресурсов, в том числе и энергетических, на поддержание функционирования предприятия. Издержки производства, как одна из основных составляющих себестоимости продукции, в настоящее время являются серьезным препятствием для конкурентоспособности российского углеводородного сырья на международном рынке. Поэтому в последнее время настоятельно требуется разработка и внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий.

Непосредственная связь производственных затрат с частотой проводимых ремонтных работ оборудования, а следовательно с уровнем его надежности, требует разработки методов диагностики технического состояния технологического оборудования и методов снижения затрат на его обслуживание. И, наконец, для снижения затрат на ресурсы, в первую очередь энергетические, необ-

7 ходима разработка мероприятий по ресурсосбережению и снижению стоимости потребляемых ресурсов.

Разработка методов решения перечисленных задач должна строиться с учетом возросшего уровня качества и объема исходной информации, обеспечиваемого автоматизированными системами контроля и диагностики, широко используемых на предприятиях отрасли.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности и безопасности нефтегазовых предприятий путем разработки методов управления параметрами надежности эксплуатации оборудования и снижения издержек производства на обслуживание и энергоресурсы. Основные задачи исследований:

Разработка методов диагностирования и прогнозирования параметров надежности эксплуатации оборудования на основе построения моделей технологических систем добычи и транспорта углеводородного сырья.

Создание систем диагностических параметров для оценки текущего технического состояния и остаточного ресурса оборудования на основе комплексного использования информации автоматизированных устройств сбора данных.

Разработка теоретических основ и практических методов оперативного контроля технического состояния систем транспорта нефти и газа с применением статистических, феноменологических и динамических моделей.

Повышение эффективности эксплуатации нефтегазового оборудования на основе оптимального планирования ремонтно-восстановительных мероприятий.

Разработка методики расчета затрат на содержание ремонтно-восстановительных служб, позволяющая минимизировать ущерб от аварий технологического оборудования.

Разработка методов повышения надежности и экономичности работы энергетического оборудования с учетом переменных нагрузок, являющихся

8 следствием изменения условий работы и технического состояния энергопотребителей;

Разработка теоретических основ планирования территориального размещения объектов и коммуникаций предприятий нефтегазовой отрасли с целью повышения надежности энергоснабжения и сокращения потерь энергии, времени восстановления оборудования и капитальных затрат при строительстве коммуникационных сооружений.

Повышение надежности систем энергоснабжения месторождений на основе создания принципов размещения автономных источников энергии.

Методы решения задач. При решении поставленных задач использовались вероятностно-статистические методы, элементы теории детерминированного хаоса, методы теории игр, теории массового обслуживания, методы решения транспортных оптимизационных задач. Для подтверждения выводов и реализации предложенных в диссертационной работе методов и алгоритмов использовалась промышленная информация, полученная информационно-измерительной системой «Скат-95» на ряде нефтяных месторождениях Западной Сибири, базы данных компьютерных измерительно-управляющих систем компрессорных станций ООО «Баштрансгаз», данные вибро- и газодинамической диагностики ЦПТЛ ООО «Баштрансгаз», данные диспетчерских журналов ОАО «Уралтранснефтепродукт» и другая производственная информация.

Научная новизна заключается в следующем:

Обоснована необходимость сбора и постоянного хранения всего объема производственной и диагностической информации, и показано, что подобная информация представляет большую ценность с точки зрения разработки перспективных методов диагностики, основанных на математической обработке больших объемов исходных данных, таких как методы математической статистики, динамического хаоса, разработка имитационных моделей и др.

Показана необходимость учета временной зависимости потока отказов оборудования, обусловленной изменением характеристик месторождения в процессе его разработки. Предложенная в работе трехпараметрическая модель

9 прогнозирования времени безотказной работы технологического оборудования нефтегазодобычи позволяет увеличить достоверность прогнозов более чем в два раза.

3. Установлено, что различные типы отказов оборудования имеют детерми
нированный характер по месту локализации аварий и установлены статистиче
ски значимые связи между типами отказов и технологическими параметрами
эксплуатации скважин.

Предложена методика анализа данных вибродиагностики, позволяющая производить учет разрушающего воздействия стохастических процессов в сложных технических системах и обеспечивающая распознавание развивающихся дефектов нефтегазотранспортного оборудования, недоступные традиционным методам.

Разработан комплекс методов оптимального планирования сроков проведения ремонтов нефтедобывающего и газотранспортного оборудования, позволяющих минимизировать убытки предприятия и основанные на ретроспективном анализе баз данных автоматизированных измерительных систем о динамике падения дебитов скважин и численных решениях, полученных на основе имитационной модели. Предложенные методы позволяют учитывать не только характеристики надежности оборудования, но и влияние таких факторов, как текущие цены на сырье и негативное воздействие самих мероприятий по техническому обслуживанию.

Представлены теоретические положения по определению стратегии выбора типов и мест размещения автономных источников энергии на территории месторождений, позволяющая повысить надежность энергоснабжения нефтяных и газовых промыслов и уменьшить стоимость потребляемой тепловой и электрической энергии.

На защиту выносятся результаты научных разработок в области моделирования технологических процессов и совершенствования диагностических методов с целью повышения надежности эксплуатации технологического обо-

10 рудования и обеспечения энергетической эффективности и промышленной безопасности объектов нефтегазовой промышленности.

Практическая ценность и реализация работы.

Методики и алгоритмы прогнозирования сроков отказов подземного оборудования нефтедобычи, разработанные в диссертационной работе включены в состав разработанной автоматизированной системы контроля параметров нефтедобычи «Скат-95». Данная система предназначена для использования на ряде предприятий Западной Сибири. Использование предложенных методик позволило увеличить достоверность прогнозов выхода из строя насосов ЭЦН в 2-5 раз.

Предложенные в диссертации методы расчета периодичности очистных мероприятий апробированы в ОАО «Уралтранснефтепродукт». Проведенные исследования показали высокую эффективность метода и достаточную для практического использования точность проводимых оценок.

Результаты расчетов использованы при планировании очистных мероприятий нефтепродуктопроводов «Салават-Уфа», «Уфа-Камбарка», «Синегла-зово-Свердловск».

Разработанные в диссертационной работе методики определения технического состояния и энергоэффективности газотурбинных агрегатов апробирована службой ЦПТЛ ДП «Баштрансгаз» и используется для контроля технического состояния ГПА.

Первая глава посвящена анализу современных методов моделирования технических систем нефтегазовой отрасли, проводится анализ методов контроля и регулирования параметров надежности оборудования добычи и транспорта

нефти и газа и рассматриваются пути снижения затрат на потребляемые энергоресурсы.

Проведенный анализ показал, что существующие модели прогнозирования надежности нефтегазового оборудования не учитывают динамики изменения характеристик объекта во времени. В то же время, существует большое число хорошо разработанных математических методов, позволяющих моделировать реальные физические процессы в сложных технологических системах. До последнего времени реализация данных методов сдерживалась отсутствием достаточного объема исходной информации, в качестве которой использовались, как правило, данные из диспетчерских журналов. Благодаря внедрению автоматики и компьютерных технологий в нефтегазовой отрасли и накопленным большим массивам эксплутационных данных, появилась возможность создания и использования алгоритмов и компьютерных программ, реализующих современные методы моделирования, которые позволяют существенно увеличить уровень эксплуатационной надежности объектов нефтегазовой отрасли.

Рассмотрены основные методы диагностики технического состояния неф-тегазотранспортного энергетического оборудования и показано, что они не обладают требуемой достоверностью. Так, анализ результатов вибрационного диагностирования газоперекачивающих агрегатов показал, что во многих случаях развитие дефектов не распознается с помощью существующих методов обработки вибросигналов. Сделан вывод о необходимости расширения набора диагностических признаков и совершенствования методов обработки диагностических данных, позволяющих адекватно оценивать текущее техническое состояние энергомашин.

Рассмотрены вопросы повышения энергетической эффективности нефтегазовой отрасли. Для повышения энергетической безопасности эксплуатации и снижения стоимости энергоресурсов многие предприятия нефтегазовой отрасли стремятся использовать собственные автономные источники электроэнергии. Проведен обзор характеристик и стоимости промышленных автономных энергетических установок различного типа. Показана необходимость проведения

12 технико-экономического обоснования выбора типа подобных установок по критериям: «стоимость - капитальные затраты - срок окупаемости -долговечность».

Вторая глава посвящена исследованиям характера отказов и моделированию функций надежности нефтегазодобывающего оборудования. На основе использования промышленных данных, полученных с помощью системы автоматизированного сбора данных, произведена классификация типов отказов оборудования, установлены законы распределения отказов по каждому из типов и определены параметры этих законов.

На основе проведенных исследований установлено, что интенсивность различных типов отказов оборудования зависит от места его расположения на территории месторождения. Предложен метод кластеризации кустов скважин по признаку предрасположенности их к дефектам определенных типов. Разработан метод определения пространственных зон аномально высокой аварийности оборудования в пределах разрабатываемого месторождения.

Применение автоматизированного сбора производственных данных по нефтепромыслу позволяет получать выборки в сотни и тысячи экспериментальных точек. Подобные объемы выборок дают возможность обоснованно применять как традиционные методы математической статистики, так и методы теории нелинейных систем, распознавания образов, теории игр и т.п. В частности, в работе установлено, что хаотические изменения дебитов нефтедобывающих скважин имеют детерминированную природу, и показано, что фрактальные характеристики временных рядов измерений дебита позволяют обнаруживать развивающиеся дефекты, недоступные традиционным методам.

Выходы из строя промыслового оборудования являются событиями относительно редкими. Поэтому встает задача моделирования параметров надежности с учетом малого объема выборки по аварийным событиям и требованием наивысшей точности прогноза. Проведенный анализ показал, что в условиях малых объемов выборок наиболее достоверные прогнозы дает модель, рекомендуемая методами теории нечетких множеств.

13 Третья глава посвящена исследованиям динамики развития дефектов оборудования и совершенствованию методов диагностики систем транспорта нефти и газа.

Проведен анализ причин низкой достоверности вибродиагностики роторных энергетических машин и установлено, что одной из причин является явление модулирования информативного диагностического сигнала стохастическим низкочастотным сигналом. Рассмотрены возможные физические механизмы этого явления.

На основе исследований природы стохастических процессов в сложных механических системах разработана методика анализа спектральных данных вибродиагностики, позволяющая производить учет разрушающего воздействия стохастических процессов в сложных технических системах и обеспечивающая распознавание развивающихся дефектов нефтегазотранспортного оборудования, недоступные традиционным методам.

Ответственной составляющей системы транспорта являются элементы запорной арматуры. Определение текущего технического состояния данного вида оборудования без отключения участка трубопровода возможна при использовании акустических методов диагностики. Разработанный в работе метод акустической диагностики дефектов запорной арматуры систем газотранспорта позволяет определять наличие нарушений герметичности и количественно оценить степень развития дефектов.

Важной задачей контроля технического состояния оборудования являются исследования, направленные на разработку методов расчета параметров эксплуатации оборудования, для которых требуются дополнительные измерения, не обеспечиваемые штатными приборами. К ним относятся, в частности, методы расчетов КПД насосных и компрессорных агрегатов. В работе предложено использование феноменологических моделей газоперекачивающего оборудования, предназначенных для проведения оценок технического состояния ГПА на основе данных измерений штатных измерительных устройств.

14 Одной из проблем технического обслуживания оборудования является планирование сроков ремонтов, учитывающих текущее техническое состояние. Для подобных расчетов требуются статистические данные по показателям надежности на протяжении всего рабочего ресурса агрегата. В работе предложена методика оценки динамики усредненных эксплутационных характеристик ГПА на протяжении всего рабочего ресурса. Показано, что в среднем происходит монотонное снижение эксплуатационных характеристик агрегатов в процессе его старения.

Существенные сложности возникают при расчетах эффективности энергетических агрегатов из-за высокой погрешности измерений. Особенно этот фактор важен при расчетном методе определения необходимых параметров. Например, отсутствие штатной термопары для измерения температуры перед турбиной высокого давления ГПА, приводит к необходимости ее расчета по температуре на выходе из турбины, что увеличивает общую погрешность. В работе предложена итерационная методика расчета коэффициентов технического состояния ГПА, позволяющая увеличить точность определения коэффициента технического состояния агрегата не менее, чем на 6%. На основании проведенных исследований высказано предположение о возможности увеличения максимальной мощности изношенных ГТУ, без нарушения норм по надежности, путем повышения предельно допустимой температуры после ТНД, что позволит увеличить КПД установки по сравнению с существующим на 11%.

Четвертая глава посвящена вопросам рационального технического обслуживания объектов добычи и транспорта углеводородов.

Предельно выработанный ресурс нефтегазового оборудования вызывает необходимость его своевременного и качественного ремонта и профилактики. В четвертой главе работы рассмотрены возможные схемы организации обслуживания объектов добычи и транспорта нефти и газа, позволяющие минимизировать производственные затраты и снизить ущерб от простоев оборудования.

Разработан метод, позволяющей оперативно определять сроки проведения ремонтных работ, в зависимости от темпов падения дебита скважин, вы-

15 званного развивающейся неисправностью насосно-силового оборудования. Расчеты, приведенные с учетом наработки насосного оборудования на отказ, показали, что при условии выполнения данных рекомендаций удельная прибыль нефтедобывающего предприятия возрастает на 5-7%.

Аналогичная задача возникает при планировании ремонтных работ на газотранспортном оборудовании. В работе предложена имитационная модель, позволяющая на основе статистических данных по отказам газотранспортного оборудования рассчитать оптимальный межремонтный период эксплуатации газоперекачивающих агрегатов. Разработанная модель может быть применена для планирования календарных сроков проведения планово-предупредительных и капитальных ремонтов ГПА любого типа.

Эффективное управление ремонтно-восстановительными службами предприятия позволяет значительно повысить оперативность обслуживания оборудования и тем самым снизить потери от недополученной прибыли. В работе предложена методика расчета затрат на содержание ремонтно-восстановительных бригад нефтедобывающих предприятий, позволяющая минимизировать ущерб от аварий технологического оборудования нефтедобычи. Показано, что предлагаемая методика позволяет оперативно управлять аварийно-ремонтными службами в зависимости от степени изношенности основных фондов и динамики цен на добываемое сырье.

Известно, что проведение профилактических работ, особенно связанных с остановкой обслуживаемого оборудования, приводит к опасности «прирабо-точных» отказов. Поэтому возникает задача рационального снижения числа подобных вмешательств в работу механизмов при соблюдении условий безопасной эксплуатации. В работе предлагается решение подобной задачи на примере оптимизации периода между очистными мероприятиями, проводимыми на газотурбинных двигателях газоперекачивающих агрегатов. При этом критерием оптимизации является минимизация удельных затрат на эксплуатацию установки, включая стоимость самих ремонтов и дополнительную выгоду от повышения эксплутационных характеристик агрегата.

В заключении четвертой главы разработаны теоретические основы планирования территориального размещения объектов и коммуникации предприятий нефтегазовой отрасли, позволяющие значительно сократить потери энергии, времени ожидания ремонта оборудования и капитальные затраты при строительстве коммуникационных линий.

Пятая глава диссертационной работы посвящена вопросам обеспечения надежности энергоснабжения и энергетической безопасности предприятий нефтегазовой отрасли. Значительная удаленность энергопотребителей от источников энергии создает ряд специфических трудностей, приводящих к снижению надежности энергоснабжения и, как следствие, к снижению производственной безопасности эксплуатации объектов нефтегазовой отрасли.

С целью определения резервов экономии энергоресурсов рассмотрена структура энергопотребления предприятий, установлены основные причины нерациональных потерь энергии и намечены пути их сокращения.

Наиболее адекватным показателем энергоэффективности предприятия является удельное энергопотребление. В диссертационной работе этот показатель рассмотрен на примере нефтедобывающего предприятия, и установлено, что рост удельных энергозатрат может служить одним из критериев оценки преда-варийного состояния технологического оборудования. Показано, что в пределах одного и того же месторождения, различие в объемах энергозатрат на добычу нефти может быть 2.. .4-кратным.

Для снижения нерациональных потерь электрической энергии необходимо обеспечить рациональную нагрузку трансформаторных подстанций. Эта задача решается в диссертационной работе путем разработки алгоритма расчета нагрузок, позволяющего оптимизировать распределение нагрузки трансформаторных подстанции нефтегазовых промыслов с учетом изменения фактической мощности потребителей энергии. Предлагаемый алгоритм позволяет повысить долговечность работы трансформаторных подстанции и силового оборудования за счет приближения степени их загрузки к номинальной.

Для повышения энергетической безопасности эксплуатации нефтегазодобывающих предприятий, увеличения надежности энергоснабжения и снижения потерь при передаче и преобразовании, а также с целью снижения стоимости электрической и тепловой энергии, в настоящее время в нефтегазовой отрасли все чаще используются автономные источники. При этом возникает задача выбора типа, мощности и места расположения автономных энергоагрегатов, с учетом их надежности, рабочего ресурса, стоимости и минимальных потерь энергии при передаче ее потребителям.

Проведен анализ эксплутационных характеристик промышленных блочных энергетических источников отечественного и зарубежного производства. Показано, что по критериям «долговечность - себестоимость энергии - надежность» приоритетными для нефтегазодобывающих предприятий являются секционированные газопоршневые энергоагрегаты мощностью по электроэнергии порядка 1... 5 МВт, работающие на попутном газе.

Разработана методика оптимального размещения автономных источников и другого энергетического оборудования на территории месторождения. Показано, что предлагаемый алгоритм позволяет не только повысить надежность электроснабжения объектов нефтегазовых месторождений, но и уменьшить в 2...5 раз потери электроэнергии в линиях электропередач.

Автор выражает свою искреннюю благодарность своему научному консультанту профессору И.Р. Байкову за неоценимую помощь и поддержку в решении возникающих в ходе работы задач, профессорам И.Р. Кузееву, Ю.Г. Матвееву, В.А. Буренину, Ф. Ш. Хафизову, Ф.А. Агзамову, Р.Г. Шарафиеву за обсуждение работы и конструктивную критику, позволившую существенно улучшить структуру диссертации. Автор благодарен кандидатам технических наук К.Р. Ахмадуллину, В.Г. Дееву, В.Я. Соловьеву и СВ. Китаєву за предоставление данных для расчетов, полезные консультации по производственным вопросам и активное участие во внедрении разработок в производство, и сотрудникам кафедры «Промышленная теплоэнергетика» УГНТУ за внимание к работе автора.

Методы получения и обработки информации в нефтегазовой отрасли

Методы контроля параметров надежности технических систем базируются на данных первичных измерений физических величин - расходов, давлений, температур, электрических величин и т.п. Точность и объем проводимых измерений определяют предельно возможную точность модели, построенной на их основе.

В недавнем прошлом основным источником производственной информации служили записи в диспетчерских журналах, в которые с периодичностью от нескольких часов до суток заносились показания штатных измерительных приборов. При таком способе записи информации оперативность реагирования на возникшие неисправности оказывалась недопустимо низкой, кроме того, многие эффективные математические методы обработки информации и моделирования оказывались принципиально неприменимы из-за недостаточного объема выборок измеряемых параметров. Например, известно , что для вычисления таких параметров, как корреляционная размерность аттрактора, энтропия, спектр показателей Ляпунова, и других стохастических характеристик, необходимо иметь объем выборки не менее М М =102+0 4D ivi _ iviMHH iU j j где D - размерность аттрактора.

Если принять для стохастических процессов нефтедобычи D 2,8 , то число экспериментальных точек должно быть не менее 1000. Понятно, что такие объемы выборок могут быть получены только с помощью автоматических измерительных систем.

Технические возможности современных измерительных приборов и диагностических устройств позволяют решать подобные задачи. Устройства штатной автоматики, оборудование и приборы технической диагностики энергетических машин, нефтегазопромысловые информационно-измерительные системы, позволяют получать и сохранять в памяти десятки тысяч измерений.

Новые технологии позволили преодолеть одну из существенных трудностей, ограничивающих достоверность статистических оценок и математических моделей нефтегазовых технологических процессов - а именно недостаточность объема и невысокую точность данных промышленной эксплуатации.

Современные автоматические компьютерные системы, принятые в эксплуатацию в большинстве нефтегазовых компаний, позволяют практически неограниченно пополнять базы данных по эксплутационным параметрам, типам и движению в процессе эксплуатации всей номенклатуры оборудования, затратам энергетических ресурсов на производство продукции и по множеству других производственных данных и показателей. Активное внедрение компьютерных систем в нефтегазовых компаниях началось около 8-10 лет назад (1990-1995г.) и к настоящему времени объем накопленной информации достиг «критической массы», позволяющих осуществить качественный скачок в подходах к проблемам надежности, диагностирования и прогнозирования в нефтегазовой отрасли.

Рассмотрим простой пример из нефтедобычи, демонстрирующий необходимость «глубокого» во времени накопления данных. Пусть на среднем по масштабам месторождении эксплуатируются 500 глубинных насосов, со средним эксплутационным ресурсом около 500 суток. Таким образом, происходит приблизительно 1 выход насоса из строя в сутки. Для адекватного статистического анализа надежности насосов необходимо выделить конкретный типоразмер насоса и его марку, а также учесть тип дефекта или отказа. Нетрудно рассчитать, что при 30 различных типах насосов, 5 укрупненных типах отказов и минимальном объеме выборки в 20 событий, требуемый период наблюдений превышает 8 лет. За этот же срок необходима информация по дебитам, обводненности продукции, приемистости нагнетательных скважин и другие производственные данные, без которых невозможно учесть влияние условий эксплуатации на надежность насосов. Рассмотренный простой пример показывает, что проведение адекватных расчетов параметров надежности практически невозможно без применения компьютерных технологий.

С другой стороны, методы моделирования технологических процессов и прогнозирования аварий оборудования требуют также большого объема информации, но полученной за сравнительно короткие сроки, сравнимые с характерным временем развития дефектов или условий эксплуатации (дебитов, обводненности жидкости, динамических уровней, содержания примесей и пр.). Как показывает практика, длительность подобных периодов составляет около 15...30 суток . Таким образом, становится очевидной необходимость ежесуточных измерений параметров эксплуатации, что возможно лишь при автоматизированном сборе данных.

Воздействие условий эксплуатации на параметры надежности нефтегазового орудования

Одним из важных факторов, оказывающих влияние на долговечность и надежность оборудования нефтегазодобычи, является совокупность параметров и характеристик месторождения. Очевидно, что рабочий ресурс совершенно идентичного оборудования, работающего в разных условиях, будет различен. Поскольку эти факторы определяются независимо от особенностей конструкций оборудования, его типа, марки и конструкционных материалов, назовем их условно «внешними» факторами. Степень влияния того или иного внешнего фактора не остается постоянной, но изменяется в процессе разра ботки месторождения. Количественное описание показателей надежности производится с помощью функции распределения вероятностей случайных величин, таких как время безотказной работы устройства, интервалы между отказами и т.д. Учет влияния внешних условий приводит к необходимости учета временных зависимостей параметров распределений.

Изучение влияния внешних факторов на эксплутационную надежность нефтегазового оборудования является важнейшим условием повышения уровня надежности нефтедобычи и достоверности методов технической диагностики объектов нефтепромысла.

Наиболее полной информацией о случайной величине, например, о времени наработки оборудования на отказ, является ее функция распределения. Как было показано в предыдущей главе, параметры функции распределения однотипного технологического оборудования, а во многих случаях и сам характер распределения, зависит от множества факторов, таких как типоразмер оборудования и целый ряд параметров эксплуатации - свойств пласта и добываемого продукта, дебита скважины, методов поддержания пластового давления и т.п.

Поэтому параметры надежности одного и того же технологического оборудования зависят от характеристик месторождения, которые, в свою очередь, изменяются во времени. Это приводит к существенным затруднениям при попытках построения теоретических моделей для описания параметров надежности, даже в тех случаях, когда имеется значительный объем производственных данных по отказам оборудования.

Поэтому до настоящего времени наиболее достоверным методом определения законов распределения в исследованиях надежности нефтегазодобычи является построение эмпирических функций распределения . Использование электронных баз данных, широко практикуемое в настоящее время большинством нефтегазодобывающих предприятий, позволяет значительно повысить достоверность эмпирических моделей за счет увеличения объема экспериментальных данных. При этом, как будет показано ниже, оказывается возможным не только построение функций распределения для каждого типа применяемого промыслового технологического оборудования, но и учет временных зависимостей интенсивности отказов, а также выявление связи показателей надежности с условиями эксплуатации, которая выражается, в частности, в корреляции интенсивности отказов с местоположением оборудования на территории месторождения .

Наиболее часто в исследованиях по надежности нефтегазового оборудования используется однопараметрическое распределение со стационарным потоком отказов (показательное), двухпараметрическое (нормальное и распределение Вейбулла) . Использование для построения эмпирических моделей трех и более параметров требует значительного объема экспериментального материала и до настоящего времени широко не применяется.

Функции распределения параметров надежности могут быть представлены в различных эквивалентных формах - в виде интегрального закона распределения вероятности отказов во времени F(t), плотности распределения f(t) = dF/dt, функции вероятности безотказной работы R(t) =1- F(t) и т.д.

Для эмпирического определения параметров надежности в данной работе использовалось функция вероятности безотказной работы R(t), определявшаяся на основании информации эксплуатационных баз данных по отказам согласно соотношению:

Разработка методов анализа данных вибродиагностики роторных машин

Вибродиагностика является в настоящее время одним из основных методов оценки технического состояния сложного и дорогостоящего оборудования нефтегазовой отрасли - насосов, компрессоров, турбин. С развитием техники регистрации и обработки вибросигналов, и особенно, при переходе к цифровой форме представления данных, диагностические возможности метода значительно увеличились. Так, считается, что вибродиагностические методы в настоящее время позволяют получить достоверность диагноза (отношение числа верных диагнозов к общему их числу) до 90% .

Достоверность вибродиагностики зависит не только от совершенства техники измерения и регистрации сигналов, но и от математических методов, которые применяются при их анализе. Так, по данным достоверность диагностирования по среднеквадратичному значению (СКЗ) виброскорости составляет 60-70%, по спектрам вибросигналов - 80%, с применением кепст-рального анализа (гомоморфной фильтрации) - 83%. Полный же арсенал методов (в совокупности с применением анализа синхронных спектров) увеличивает адекватность оценки технического состояния газотранспортного оборудования до 85-87%. Заметим, однако, что подобная точность постановки диагноза возможна лишь при высокой квалификации специалистов, так как автоматическое задание параметров в подобных алгоритмах обработки весьма затруднительно.

На практике точность диагностирования значительно ниже. Как показал статистический анализ аварийных отказов газоперекачивающих агрегатов (ГПА), эксплуатирующихся в ДП «Баштрансгаз», традиционные методы идентификации технического состояния агрегатов позволяют предсказать не более 30% аварий. В связи с этим представляет интерес разработка альтернативных методов вибродиагностики.

В последнее время наметилась тенденция к развитию так называемого модального анализа, т.е. расчета характеристик собственных колебаний кон струкции на основе построения математической модели всего механизма или его узлов. Сопоставление теоретических и экспериментальных спектров агрегата, безусловно, упростит трактовку последних, но теория этого метода развита в настоящее время недостаточно, что затрудняет его практическое применение.

Обзор существующих методов обработки и анализа исходной виброинформации показывает, что математическая обработка сигнала практически во всех случаях ограничивается фильтрацией, вычислением СКЗ и преобразованием Фурье. В данном разделе проведена попытка повышения достоверности вибродиагностического анализа с учетом шумовой составляющей измерений, а также рассмотрены возможности использования в диагностических целях методов, основанных на применении математической статистики, теории нелинейных явлений и синергетики.

Механические колебания узлов роторных машин, таких как газоперекачивающие агрегаты и нефтяные насосы, несут информацию о техническом состоянии агрегата в частотном диапазоне 10-1000 Гц, что используется для вибродиагностики .

Как показывает практика виброобследований, спектры колебаний одного и того же узла агрегата значительно отличаются, даже если период между записями спектров составляет часы и даже минуты. Этот факт не удается объяснить проявлением дефекта или изменением режима работы машины, следовательно, имеют место неучтенные при записи спектров колебания с большим периодом. Поскольку сами по себе низкочастотные колебания (НЧ) не могут изменить высокочастотный (ВЧ, имеется ввиду информативный диапазон 10-1000 Гц) спектр, то можно предположить, что нестабильность спектров во времени обусловлена нелинейным взаимодействием колебаний высоких и низких частот, что приводит к модуляции ВЧ колебаний с возникновением ряда комбинационных суммарных и разностных частот .

Рассмотрим один из подходов к изучению природы этого явления. Традиционно спектры принято представлять в виде суммы детерминированной и случайной составляющей ЧЯ = (/) + (/), (3.1) где V- амплитуда виброскорости; 0- функция, описывающая изменение амплитуды виброскорости от частоты в ВЧ диапазоне, которую можно представить в виде ряда Фурье i=m 0(/) = 0,(й) = S sin(+ Г І); і = 0 (f) - шумовая составляющая сигнала, имеющая в общем случае произвольное распределение.

В наших предположениях функция (f) описывает не шум, а является результатом нелинейного взаимодействия колебаний различных частотных диапазонов.

Функция 0(f) определяется механическим состоянием роторной машины и именно по ней возможно определение возникающих дефектов. Однако для выделения этой функции в «чистом виде» необходимо располагать информацией о зависимости (f), или, по крайней мере, оценить степень ее влияния на информативный ВЧ спектр.

Обобщенные характеристики фонда добывающих скважин месторождения и оценка эффективности ГТМ

Методы диагностики технического состояния нефтедобывающего оборудования, рассмотренные во второй главе настоящей работы, позволяют строить некоторую шкалу оценок технического состояния отдельных элементов месторождения (скважина, насос, коллектор и пр.). Однако подобная информация является недостаточной для оценки уровня технического состояния месторождения, рассматриваемого как единый объект.

Сам по себе постоянный контроль технических и технологических характеристик оборудования, эксплуатирующегося на отдельных скважинах, представляет интерес лишь с точки зрения диагностики оборудования и предупреждения аварий на единичных объектах, но не дает информации о техническом состоянии объекта (месторождение, цех, группа скважин), как единого целого.

Даже определив множество коэффициентов технического состояния разнотипного оборудования установленного на нефтяном промысле, сталкиваешься с проблемой интегральной оценки технического состояния всей совокупности оборудования, установленного на скважинах с различным сроком службы, различной обводненностью добываемой нефти, различным газовым фактором и пр.

В связи с этим представляется актуальным разработка методов интегральной оценки уровня технического состояния всего оборудования, эксплуатирующегося в пределах одного месторождения.

Рассмотрим один из подходов позволяющих реализовать комплексную оценку состояния фонда скважин. Этот подход реализован нами в работах . Построение предлагаемого комплексного показателя технического состояния какой-либо совокупности нефтедобывающих скважин основан на использовании коэффициента Джини .

Коэффициент Джини - Ка - используется в социологии для описания степени неравномерности распределения совокупного дохода общества по различным слоям населения. При полном равенстве доходов Kd = 0, если же общество резко дифференцированно по слоям (доходам), то Kd - 1.

Подобные свойства коэффициента Джини позволяют количественно оценивать вклад единичных составляющих в получение результирующего продукта по всей системе в целом.

Рассмотрим физический смысл коэффициента Kd применительно к задаче оценки технического состояния фонда добывающих скважин.

На рис.4.1 представлены результаты обработки данных по накопленным дебитам отдельных скважин месторождениях СП "ВатОйл" ТИП "Кога-лымнефтегаз" ООО "ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь", полученных из базы данных ИИС СКАТ-95 для СП "ВатОйл".

При построении рис.4.1 дебиты единичных скважин предварительно ранжировались по величине относительно вклада в общий объем добычи в пределах месторождения. Геометрически, в координатах «общий объем добычи - дебит скважины (или «куста»)» Kd равен отношению площадей ОАВСО к площади треугольника OBD.

Очевидно, что если все скважины были идентичны по параметрам и давали бы равный вклад в общий суточный объем добычи нефти по месторождению, то огибающая ОАВ выродилась бы в биссектрису соответствующего координатного угла, а коэффициент Kd был бы равен нулю.

В реальных условиях равномерное распределение дебитов добывающих скважин - событие практически невозможное. Фактическое распределе ние добычи всегда описывается кривой подобной ОАВ (с той или иной степенью кривизны), которая носит название кривой Лоренца.

Подобное представление информации о суточных дебитах позволяет утверждать, что коэффициент Джини, характеризующий степень неравномерности дебитов отдельных скважин, заключен в пределах О Kd 1 Значению Kd =1 соответствует тот предельный случай, когда добычу всего месторождения обеспечивает лишь одна скважина.

Рассмотрим предлагаемый метод оценки технического состояния фонда эксплуатационных скважин на примере обработки информационной базы данных СП «ВатОйл».

При этом в соответствии с результатами исследований , будем считать, что наиболее информативным параметром, наиболее полно характеризующим текущее техническое состояние нефтедобывающего оборудования является добыча нефти.

В понятие эффективности входит отношение результата деятельности к целям, которое некоторые исследователи называют "целевой эффективностью". Отношение результата к целям является определенной мерой соответствия результата и цели. Это соответствие принято считать надежностью. Таким образом, если система функционирует надежно, т. е. результат ее деятельности соответствует целям, то отношение результата к цели близко к максимальному.

Если при определении эффективности рассмотреть предельный случай, задав большой приоритет частного критерия, характеризующего отношение результата к целям, то получим тождественность эффективности и надежности. В общем случае повышение надежности может различным образом отразиться на повышении эффективности: последняя может остаться без изменений, повыситься или понизиться - здесь многое зависит от того, как возрастут затраты, т. е. что произойдет с экономической эффективностью, и как поведут себя ценностная и потребностная составляющая эффективности. Повышение эффективности в общем случае также не вызывает неизбежного повышения надежности. Первое может произойти независимо от второго, за счет увеличения других отношений, определяющих эффективность. Однако, в последнее время именно надежность, выраженная в отношении результата к целям, начинает играть доминирующую роль в определении эффективности. В подтверждение этому можно привести достаточно аргументов.

Выясним, куда мы должны отправиться "в поисках эффективного управления". Воспользуемся здесь советом авторов одноименной книги, которые сделали свои выводы на основании исследования опыта лучших компаний. Их совет таков: "Качество прежде всего!" Что же они понимают под качеством? Оказывается, вот что - бездефектная (безошибочная) работа, отсутствие брака как непосредственно на стадии продукта, так и на всех других стадиях производственного процесса. Но безошибочность является одним из главных условий надежности. Значит первое и основное требование к эффективному управлению сегодня, его, так сказать, необходимое условие, как показывает опыт лучших компаний, есть надежность как свойство, обеспечивающее соответствие процесса функционирования системы его норме. Вторым требованием к эффективному управлению, по мнению авторов, является партисипативный стиль управления, который они определяют как "взаимную ответственность в системе взаимоотношений руководителей и подчиненных". Итак, основными требованиями, предъявляемыми к эффективному управлению, являются надежность и ответственность или, как это формулируется у Т. Питерса, Р. Уотермена, Дж. Харрингтона, У. Деминга, качество и ответственность.

Мы упоминали, что в управлении понятие "качество" стало использоваться самостоятельно позднее, чем понятия "эффективность" и "надежность". Его появление было во многом обусловлено тем, что количество произведенной продукции, так называемый вал, перестало гарантировать успех на рынке, что в конечном счете не позволяло обеспечивать соответствующее "качество жизни" и безопасность страны. Поэтому на смену количеству пришло качество. Именно оно стало тем новым идеалом, на достижение которого предполагалось бросить все основные силы и ресурсы. Предметом профессиональной ответственности менеджеров провозглашалась качественная работа. Основным содержанием понятия "качество" в управлении стала бездефектность. Почему именно данное содержание стало основным в понятии качества в сфере управления? Стремление удовлетворить растущий спрос, который после второй мировой войны значительно превышал предложение, приводило к расширению производства как в сфере увеличения производственных площадей, закупки нового оборудования, так и в сфере привлечения новой, часто не достаточно обученной рабочей силы. Все это вместе с усложняющейся технологией приводило к появлению большого количества брака. Какое-то время это считалось естественным. Поэтому при планировании производства заранее предусматривали участки по обнаружению и исправлению дефектов. Эти участки комплектовались самыми квалифицированными рабочими, поскольку всегда значительно сложнее что-то переделывать, чем сразу делать правильно. Быстрое устранение дефектов считалось более предпочтительным, чем разработка долгосрочных мероприятий по их предотвращению. Такое положение считалось нормальным, пока это приносило успех.

Но увеличение предложения на рынке товаров и услуг привело к тому, что продукцию с наличием даже незначительных дефектов потребители перестали покупать даже по сниженным ценам. Эмпирические замеры показали, что "высококачественная продукция приносит примерно на 40% больше прибыли на инвестированный капитал, чем продукция низкого качества". Поэтому инвесторы стремились вкладывать финансы туда, где качество продукции было выше, стимулируя таким образом иное отношение к наличию дефектов в выпускаемой продукции. В конце концов, именно более высокое качество привело к повышенному спросу на японские товары во всем мире и обеспечило Японии успех в конкурентной борьбе на мировом рынке товаров и услуг.

В условиях превышения предложения над спросом потребитель диктует свои условия производителю. В первую очередь его начинают волновать "качество и надежность по умеренной цене", что косвенно находит свое подтверждение в содержании рекламы. "Качество" и "надежность" стали одними из ключевых слов, используемых в рекламных целях.

Итак, поскольку потребителя все больше начинает не удовлетворять наличие дефектов в продукции, и корпорации теряют достаточно большие деньги на бракованной продукции (так, в 1984 г. США потеряли на этом свыше 7,8 млрд. долл.), то основным содержанием понятия "качество" в управлении становится именно отсутствие дефектов, правильность, безошибочность. Последние, как мы отмечали, являются одними из условий надежности. Поэтому, по существу, такое содержание понятия качества было узким и превращало качество в один из критериев надежности.

С другой стороны, указанное содержание понятия "качество" совпадает с тем, которое Котарбиньский вкладывал в понятия правильности и эффективности, поскольку соответствует введенным им критериям полезности, точности, искусности и чистоты. Следовательно, понятие качества, сложившееся в управлении, становится тождественным понятию эффективности, введенному Котарбиньским.

Однако, самой распространенной точкой зрения по поводу соотношения качества и эффективности в управлении является признание того, что качество является одним из критериев эффективности. "Одним из оптимальных способов повышения эффективности является всемерное повышение качества". В теории менеджмента сформировался новый подход - "управление качеством", основными представителями которого считаются Ф. Б. Кроссби, У. Э. Деминг, А. В. Фейгенбаум, К. Исикава, Дж. М. Джуран, Дж. Харрингтон и др. Методологической основой данного подхода является признание в качестве основополагающих принципов деятельности фирмы следующих двух:

1. Работники, выполняющие порученную им работу, должны понимать ее суть и нести ответственность за качество результатов своей деятельности.

2. Необходимо создать механизм контроля эффективности труда каждого исполнителя с одновременным правом внесения изменений в процессе труда и обеспечением его средствами постоянного повышения качества работы.

Если говорить кратко, то ключевыми моментами любой деятельности они провозглашали качество и ответственность, причем ответственность рассматривалась ими как необходимое условие обеспечения качества.

Необходимо отметить, что сторонники этого подхода принципиально не стремились к единой трактовке понятия "качество". "Первым основным правилом" они провозгласили: "Качество - это субъективное понятие, и каждый определяет его по-своему". Так, например, Ф. Кроссби определяет его как "соответствие требованиям", У. Деминг считает, что качество - это "соответствие запросам рынка", Дж. Джуран рассматривает качество как "соответствие назначению", А. Фейгенбаум называет качество "совокупностью сложных рыночных технических, производственных и эксплуатационных характеристик изделия (или услуги), благодаря которым используемое изделие (или услуга) отвечает ожиданиям потребителя", Дж. Харрингтон определяет качество как "удовлетворение или превышение требований потребителя по приемлемой для него цене" и т. д.

Важно подчеркнуть следующее. Несмотря на разнообразие формулировок при определении понятия "качество" в управлении, цель совершенствования, сформулированная в "третьем основном правиле", едина для всех - устранение ошибок. Подобное единство цели вполне естественно. Поскольку качество всегда определяется как соответствие чему-либо, то "не качество" определяется как "несоответствие", а несоответствие трактуется затем как ошибка. Таким образом, устранение ошибок есть устранение несоответствий, это есть устранение "не качества", т. е. повышение качества.

Часто происходит отождествление понятий "ошибка" и "отказ" или, по крайней мере, ошибки считаются основной причиной наступления отказа. Такая тенденция имеет свои корни в отождествлении функционирования человека и техники. Именно на этом основании, например, традиционная для социальной психологии проблематика ошибок в профессиональной деятельности была включена в возникшую гораздо позднее проблематику надежности. Исходя из этого мы можем констатировать, что проблематика качества в управлении, связанная преимущественно с устранением ошибок, включается в более общую проблематику надежности.

Следует особо подчеркнуть следующий факт. В теории надежности признается объективный характер ошибок, ошибки рассматриваются как "нормальное" явление, тем самым косвенно постулируется принцип, что безошибочной деятельности не бывает, "не ошибается тот, кто ничего не делает". Поэтому в теории надежности основной акцент делается на то, как при наличии ошибок в функционировании отдельных элементов системы добиться требуемого функционирования системы в целом. Это приводит к тому, что особую роль в обеспечении надежности начинает играть устранение последствий ошибок, а не причин.

В управлении в теоретических разработках по проблеме качества акценты ставятся совершенно иные. Это связано с тем, что там признается преимущественно субъективный характер ошибок. Следовательно, более целесообразно устранять причины ошибок, а не бороться с их последствиями. "Возможно, человеку и свойственно ошибаться, но платить ему за это может только бог. Наш деловой мир принимал ошибки как само собой разумеющееся". Но деловой мир вынужден был сменить такое отношение к ошибкам как только стало ясно, что это экономически не выгодно. Принцип "качество требует денег" изжил себя и был заменен иным принципом - "качество приносит деньги", смысл которого состоит в том, что затраты на повышение качества окупаются сторицей.

Если в теории надежности исходят из того, что возможно построить надежную систему из ненадежных элементов, то в разработках по управлению качеством особое значение придается тому, что недостаточно говорить о качестве продукции (некоторой целостной характеристике фирмы), необходимо требовать высокого качества от каждого элемента системы. Только качественная работа всех элементов может действительно обеспечить качество продукции.

Если исходить из влияния ошибок на качество и надежность, то можно утверждать, что и качество, и надежность системы существенным образом связаны с безошибочностью. Однако, теория надежности и теория "управления качеством" занимают противоположные позиции как по отношению к главным причинам ошибок, так и по отношению к влиянию ошибок отдельных элементов на ошибки всей системы. Это делает их методологически различными и взаимно дополняющими. В теории надежности исповедуется холистский принцип, что "целое больше своих частей"; управление качеством основывается на том, что "качество системы складывается из качества ее элементов", т. е. руководствуется принципом редукционизма. Выявленные нами различия во многом детерминируются тем, что указанные теории развивались в рамках различных направлений исследования управления. Теория надежности первоначально формировалась в области управления техническими системами, а управление качеством разрабатывалось в менеджменте. Различие объектов управления, предметов исследования и сложившейся методологии обусловили отмеченные существенные различия в отношении ошибок в теории надежности и в управлении качеством.

Можно признать, что разработки в области управления качеством принесли определенные практические результаты, на основании чего попытались сделать вывод о его теоретической значимости. В целом теория качества осталась разработанной весьма неудовлетворительно, что и привело впоследствии к тому, что очередная мода в управлении постепенно сошла на нет.

Прежде всего эта неудовлетворительность, на наш взгляд, связана с весьма ограниченной трактовкой качества, которое было сведено, по существу, к безошибочной работе. Попытки контроля качества на каждом рабочем месте и за каждым производственным процессом позволили первоначально добиться определенных результатов, но затем они стали все менее заметны. Это вполне объяснимо. В этом вполне проявляется принцип системности (команда звезд не есть команда звезда). Повышение качества в отдельных элементах системы не всегда приводит к повышению качества системы в целом, а иногда даже снижает его, поскольку изменение качества отдельного элемента требует перестройки всей системы, которая не может осуществиться мгновенно. Более того, подобная перестройка может привести к существенному изменению качества других элементов, которое не всегда возможно предвидеть и оценить и которое может снизить качество системы в целом. Использование понятия "качество" в управлении должно существенно опираться на философско-методологический анализ категории качества, в котором выявляются такие ее необходимые признаки, которые, с одной стороны, выражают универсальные связи вещей и явлений объективного мира, а с другой - позволяют понять все смысловые оттенки различных ситуаций, в которых может использоваться это понятие. Драчева Е.Л., Юликов Л.И. Менеджмент: Учебное пособие. - М.: Академия, 2005.

Гегель определил качество как тождественную с бытием определенность. Несмотря на всю абстрактность этого определения, оно позволяет сделать ряд выводов, характеризующих наиболее существенные аспекты качества. Качество, будучи тождественной с бытием определенностью, не отделимо от существования соответствующего объекта, поэтому оно отделяет его от всех других объектов и тем самым является границей его существования. Теряя качество, объект становиться чем-то другим. Поэтому качество характеризует объект с точки зрения сохранения его определенности. Поскольку одним из существенных аспектов управления является функциональный, то качественная определенность как системы управления, так и ее элементов преимущественно связана с функциями, которые выполняются ими. Именно через функции и выражается качество системы управления. Система остается данной системой, т. е. обладает своим качеством, лишь постольку, поскольку она выполняет свою функцию. В управлении, следовательно, самотождественность объекта связана с его способностью выполнять заданные функции, а не с иными проявлениями его существования. Таким образом, особый интерес к функционированию в управлении обусловил выделение функционального аспекта качества системы. (Заметим, что в этом вновь проявляется "техническая" ориентация управления.) Анализ качественной определенности в ее функциональном аспекте позволяет ввести понятие эффективности. Это возможно на том основании, что функциональность предполагает наличие вполне определенного эффекта (действия) в тех взаимодействиях, в которых проявляется качественная определенность объекта. Таким образом, становится легко усматриваемой связь эффективности и качества. Именно качество элементов принципиально ограничивает возможности функционирования синтезированной из них системы. Определенное качество системы в целом и ее отдельных элементов обусловливает эффективность как самой системы, так и ее отдельных элементов. Сама возможность изменить эффективность системы зависит о изменения качества ее элементов или ее структуры.

Поскольку заданное функционирование системы может быть обеспечено только вполне определенным качеством, то проблема качества в управлении должна решиться в единстве как с проблемой эффективности, так и с проблемой надежности.

Большую роль при исследовании качества играет переход к количественным оценкам. Здесь можно отметить, что среди всех работ, связанных с исследованиями эффективности, надежности и качества, подавляющее большинство посвящено именно количественным методам оценивания.

Гегель определил количество как определенность, безразличную к бытию. Тем самым он в общей форме выразил относительную независимость количественной определенности от качества тех же объектов. Это определение фиксирует двоякий аспект независимости количества от качества. Во-первых, одна и та же количественная определенность присуща качественно различным объектам. И, во-вторых, количественная определенность может иметь смысл и логично мыслиться даже в тех случаях, когда не существует объектов с такой качественной определенностью.

Однако, относительную независимость количественной определенности от соответствующего качества нельзя переоценивать. Существует определенное единство качества и количества, которое Гегель назвал мерой.

Мера как единство качества и количества имеет несколько аспектов, находящих свое отражение в трех законах меры, которые кратко можно сформулировать следующим образом. Согласно первому закону любое количественное изменение является изменением качественным. Из второго закона следует, что всякое количественное изменение не затрагивает множества свойств данного объекта, и именно потому оно количественное. Третий закон заключается в том, что количественные изменения любого свойства материального объекта необходимо имеют верхнюю и нижнюю границу. В общем случае эта граница определена как поверхность, разделяющая пространство меры для соответствующего качества и пространство мер других качеств. Переход от одного качественного состояния к другому сам образует некоторое пространство состояний. Поэтому возникает вопрос о выделение некоторого признака, который характеризует типы состояний объекта. Одним из таких признаков является устойчивость.

Таким образом, устойчивость является результатом развития понятия меры. Универсальность понятия меры ведет к универсальности понятия устойчивости. Именно поэтому всякая наука, исследующая свою область с точки зрения закономерной связи количественных и качественных изменений, обязательно сталкивается с понятием устойчивости. Устойчивость характеризует способность объектов сопротивляться внешним воздействиям, когда они достаточно малы. Интересно отметить, что проблема устойчивости приобретала значение в конкретной науке только тогда, когда были открыты основные законы, которыми описывается поведение объектов данной области исследования. При рассмотрении качественной определенности объектов на уровне устойчивости мы выходим на уровень целостности. Это косвенно отражает тот факт, что понятие устойчивости играет завершающую роль в системе категорий меры. Драчева Е.Л., Юликов Л.И. Менеджмент: Учебное пособие. - М.: Академия, 2005.