Автореферат Кабылдина


УДК 622.691.4

 

                                 На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

Кабылдин  Кайргельды  Максутович

 

 

 

РАЗРАБОТКА  И  ИССЛЕДОВАНИЕ  МЕТОДОВ  УПРАВЛЕНИЯ  ПРОИЗВОДСТВОМ  ТРАНСПОРТИРОВКИ  НЕФТИ  ПО  МАГИСТРАЛЬНОМУ  НЕФТЕПРОВОДУ  НА  ПРИМЕРЕ  АТЫРАУСКОГО  НЕФТЕПРОВОДНОГО  УПРАВЛЕНИЯ

 

 

 

 

05.13.10  - Управление в социальных и экономических системах

 

 

 

 

 

 

Автореферат

 

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы, 2008


Работа выполнена в Казахском  национальном  техническом университете имени К. И. Сатпаева

 

 

 

 

Научные руководители:                             доктор технических наук, профессор Сыздыков Д.Ж., кандидат  технических  наук, профессор Жумагалиев Б.И.

 

 

 

Официальные оппоненты:                        доктор технических наук, профессор Ахметов Б.С.,
кандидат технических наук,

доцент Исмаилова Р.Т.

 

 

                                                    

 

Ведущая организация:     Алматинский институт энергетики  и  связи

 

                                                       

 

Защита состоится «20» июня 2008 года в 15-00 на заседании диссертационного совета ОД 14.13.03 при Казахском национальном техническом университете им. К.И. Сатпаева по адресу: 050013, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22, нефтяной корпус, 1 этаж, конференц-зал.

 

 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета им. К.И. Сатпаева.

 

Автореферат разослан   «___»_____2008 года.

 

 

Ученый  секретарь

диссертационного  совета

доктор  технических  наук, профессор                                             Айтчанов Б.Х.
                                                              ВВЕДЕНИЕ

 

Особенностью современного периода является изменение условий хозяйственной деятельности, быстрая сменяемость экономических условий, непрерывное поступление на рынок новых товаров, повышение качества товаров и услуг. Эти изменения оказывают сильное влияние на финансово-экономическое положение предприятий и фирм.

Руководители предприятий должны в короткие сроки проводить оценку влияния возникших изменений в экономической ситуации на функционирование предприятия, находить новые решения по корректировке деятельности предприятия.

Таким образом, важнейшей проблемой в управлении предприятиями и бизнесом является своевременное принятие правильных решений в связи с изменениями в экономической ситуации. От своевременности и обоснованности принятия решений по регулированию деятельности предприятия будет зависеть успешность их функционирования и даже их дальнейшая судьба (прибыльность, убыточность, банкротство, ликвидация).

Анализ трудностей, возникших на многих предприятиях, показывает, что опыт и интуиция руководителей оказываются не в состоянии обеспечить принятие правильного решения в сложных условиях современной обстановки. С другой стороны, проведенные оценки показывают, что многие задачи принятия решений могут быть представлены в достаточно строгой математической форме, т.е. формализованы.

В настоящее время возможности принятия решений по управлению предприятием на базе математической формализации соответствующих задач предоставляются через внедрения достижений современной теории управления предприятием. Однако следует отметить, что в рамках указанной теории отсутствует рассмотрение следующих задач, актуальных для практики управления предприятием транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу:

- параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу;

         - выработки рекомендаций по оптимальному управлению эффективностью использования основных фондов предприятий транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу на базе эконометрического моделирования.

         Целью работы является разработка и исследование методов:

       - параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу;

       - выработки рекомендаций по оптимальному управлению эффективностью использования основных фондов предприятий транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу на базе эконометрического моделирования.

         В рамках сформулированной цели ставятся и решаются следующие задачи:

- описание трендов показателей производственно-хозяйственной деятельности предприятия на примере Атырауского нефтепроводного  управления;

-  оценка наличия статистических связей между парами показателей (временных рядов) производственно-хозяйственной  деятельности предприятия на примере Атырауского нефтепроводного  управления;

-   построение эконометрической модели для выработки рекомендаций по управлению эффективностью использования основных фондов предприятия по транспортировке нефти по магистральному нефтепроводу и исследование её чувствительности на параметрические и координатные возмущения;

- разработка сценариев выработки рекомендаций по управлению эффективностью использования основных фондов предприятия транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу с учетом характеристики внешней среды, производства и чувствительности эконометрической модели выработки рекомендаций по управлению;

-   построение феноменологической математической модели производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу и исследование её чувствительности на параметрические возмущения;

-  выбор подхода и решение задач по выбору оптимальных законов параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу;

-  исследование бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления по выбору оптимальных законов параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу при однопараметрическом возмущении.

Научная новизна  результатов исследования заключается в следующем:

- впервые получены математические модели трендов показателей производственно-хозяйственной деятельности предприятия на примере Атырауского нефтепроводного  управления;

       -   впервые получены оценки наличия статистических связей между парами показателей производственно-хозяйственной деятельности предприятия на примере Атырауского нефтепроводного  управления;

       -  впервые построена эконометрическая модель и предложены сценарии для выработки рекомендаций по управлению эффективностью использования основных фондов на примере Атырауского нефтепроводного  управления;

        - впервые построена феноменологическая математическая модель производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу и получены оценки функций параметрической чувствительности;

         - впервые предложен подход к выбору оптимальных законов параметрического  регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу в виде постановки и решения задачи вариационного исчисления по выбору воздействий в среде заданного конечного множества алгоритмов;

          - впервые получены оптимальные законы параметрического регулирования на уровнях одного параметра и пары экономических параметров;

           - впервые установлены точки бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления по выбору оптимальных законов на уровне одного и пары экономических параметров при однопараметрическом возмущении.

         Основные положения, выносимые на защиту:  

          - описания трендов показателей производственно-хозяйственной  деятельности, оценки наличия статистических связей между соответствующими парами  временных рядов производственно-хозяйственной  деятельности, эконометрическая модель для выработки рекомендаций по управлению эффективностью использования основных фондов предприятия на примере Атырауского нефтепроводного  управления;

         - сценарии выработки рекомендаций по управлению эффективностью использования основных фондов на примере Атырауского нефтепроводного  управления;

         - математическая модель производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу и оценки функций чувствительности на параметрическое возмущение;

        - подход к выбору оптимальных законов параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу;

        - оптимальные законы параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу на уровне одного и двух экономических параметров;

        - результаты исследования бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления по выбору оптимальных законов параметрического регулирования на базе заданного набора алгоритмов при однопараметрическом возмущении.

Практическая ценность  и реализация результатов работы: заключается в повышении качества управленческих решений путем внедрения системы планирования и  регулирования процессом транспортировки  нефти  на  основе  использования математических,  эконометрических моделей и методов  параметрического  регулирования.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались: на международной конференции по интервальным и стохастическим методам в науке и технике  Интервал - 92 (Москва, Россия),

 П-ой Казахстанско - Российской научно-практической конференции «Математическое моделирование научно-технологических и экологических проблем в нефтегазодобывающей промышленности»( Алматы, 1998 г.), international scientific and technical conference "New technologies in Islamic countries". (Republic of Kazakhstan. Almaty 1999), международной конференции «Проблемы управления и информатики». (Бишкек, 2000 г.), международной научно-практической конференции «Инженерная наука на рубеже XXI века»

(Алматы, 2001г.), международной научно-практической конференции «Транспорт Евразии» (Алматы 2004 г.), первой  международной  конференции "Управление  развитием  крупномасштабных  систем MLSD'2007'(Москва 2007 г.).

        Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии (176 наименований).  Основное содержание диссертационной работы изложено на 102 страницах машинописного текста, иллюстрированного 40 таблицами и 24 рисунками.

 

СОДЕРЖАНИЕ  РАБОТЫ

 

       Во  введении обоснована актуальность направления исследования, сформулирована цель и определены основные задачи диссертационной  работы, отмечены научная  новизна и  практическая  ценность  работы.

      В первом  разделе представлен обзор современного состояния теории  управления  предприятием, включая проблемы управления производством транспортировки  нефти по  магистральному нефтепроводу.

        Круг этих проблем рассматривался как отечественными, так зарубежными  учеными. В этой  связи  можно  сослаться  на труды Айвазяна С.А., Ашимова А.А., Балашова В.Г., Буркова В.Н., Воронина А.А., Ирикова  В.А., Иванилова Ю.П., Колемаева В.А., Мильнера Б.З., Новикова Д.А.,Томпсон А.А., Поспелова Г.С., Стрикленд А.Дж., Сыздыкова Д.Ж., Шелобаева С.И., Шеремета А.Д., Цветкова  А.И., Цвиркуна А.Д., Яхонтова Е.С., M. Dewatripont, J.Sargan, R.Engle, C. Granger, С.Waters и  многих  других.   

           Анализ существующей практики и современного состояния теории управления предприятием показывает,  что актуальными задачами исследования являются:

1.     Описание трендов показателей производственно-хозяйственной деятельности на  уровне конкретного предприятия на примере Атырауского нефтепроводного  управления.

2.     Оценка наличия статистических связей между парами показателей  временных рядов производственно-хозяйственной деятельности на примере Атырауского нефтепроводного управления.

3.     Построение эконометрической модели для выработки рекомендаций по управлению и оценки ее чувствительности на параметрические и координатные возмущения.

4.      Построения сценария оптимального управления производством транспортировки  нефти по магистральному нефтепроводу с учетом характеристик внешней среды, производства и чувствительности эконометрической модели.

5.      Построение феноменологической математической модели производства  транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу и оценка ее  чувствительности на параметрические возмущения.

6.     Выбор подхода и решение задач оптимального, параметрического регулирования  производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу.

7.     Исследование бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления по выбору  оптимальных законов параметрического регулирования транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу при однопараметрических возмущениях.

Во втором разделе приводятся результаты исследования по эконометрическому моделированию производства  транспортировки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу:  описанию  трендов временных  рядов на примере  Атырауского  нефтепроводного   управления; оценке  статистических  связей  между  экономическими  показателями (временными  рядами),  характеризующими производство  транспортировки нефти  по  магистральному  нефтепроводу; построению эконометрической модели  производства  транспортировки нефти   по  магистральному  нефтепроводу.

Рассматриваемое  предприятие  представляет из  себя  предприятие топливно-энергетического комплекса, основной функцией которого является транспортировка нефти по магистральным трубопроводам. Деятельность  таких  предприятий  характеризуется различными  показателями, например, объемом перекачки  нефти, стоимостью основных  производственных средств и  т.д.  Значения  этих показателей  зависят  от  многих  факторов, часть  из которых  не  поддаются  учету. В  тоже  время  статистический анализ  динамики  показателей  за  определенный  период   позволяет  выявить  важные  тенденции, которые могут  проявить   себя в будущем. Значения  тех  или  иных показателей деятельности предприятия зафиксированные в  хронологическом порядке  представляют из  себя  статистические временные  ряды. Такие статистические данные обладают различными свойствами. В  прикладной статистике  временные  ряды  классифицируются   по  многим  признакам: стационарные  и нестационарные, длинные  и  короткие, имеющие  сильную  или  слабую изменчивость  и т.д. Любой  экономический  объект, в  том числе и предприятие по транспортировке нефти обладает  инерционностью, проявляющейся с сохранением тенденций изменения показателей, характеризующих производственно-хозяйственную деятельность. Некоторые  показатели  оказывают  воздействие на другие  показатели через  определенный  период  времени. Учет этих влияний  позволяет  решать задачи  прогнозирования и управления,  как  в краткосрочной, так  и  в  среднесрочной  перспективе. В работе, на  основе  имеющихся  статистических  данных, исследована динамика важнейших  показателей  деятельности рассматриваемого  нефтепроводного управления. Найдены и исследованы 12 трендов отражающие основные  показатели  производственно-хозяйственной  деятельности нефтепроводного управления.

       При исследовании, неизвестные коэффициенты функций, описывающих полученные тренды, найдены с помощью метода наименьших квадратов (МНК). Приведем графическую иллюстрацию примера по  показателю накопленный  износ ( рис. 1).

 

 

 

 


Рисунок 1 - Тренд, фактические данные и оценка качества аппроксимации по остаточной компоненте  по показателю накопленный  износ

за период 1998-2004г.г.

По рассмотренному показателю можно  оценить прогноз.

t

Год

Факт.знач. ()

Расч.знач. ()

Разность

8

2005 год

9340117

9378991,21

-38874,21

                     Ошибка  прогноза:   =0,4% .

Найденные  тренды  удовлетворяют  статистическим требованиям, а стабильность  найденных  зависимостей подтверждается  имеющейся  априорной  информацией,  исходя  из  этого   можно  производить краткосрочный и среднесрочный  прогноз.

Складывающиеся тенденции являются  важной  информацией  при  принятии  управленческих  решений, они   отражают структурные изменения как  в  производственной, так  и финансово-экономической  сфере. Анализируемые данные  являются  временными  рядами. Анализ временных рядов базируется на идее: резуль­тирующая переменная складывается под влиянием очень боль­шого числа факторов, многие из которых не поддаются иден­тификации и непосредственному наблюдению и измерению. По­этому лучшим источником информации о совокупности влияния всех этих факторов являются значения самой исследуемой переменной в прошлые моменты времени, а также текущие и прошлые значения случайных ошибок.

Взаимозависимость финансовых  потоков и производственных  показателей складываются  под  влиянием  множества факторов, многие  из  которых  либо  количественно не  учитываются, либо  их  учет  затруднен.    В  такой  ситуации применение  методов  эконометрики вполне  оправдано. Правильно построенная (специфицированная) эконометрическая  модель производства  транспортировки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу может  ответить  на  многие  вопросы аналитика, связанные с прогнозированием и планированием производственно-экономической  деятельности.

Спецификация  модели достаточно сложная  задача, так  как  модель должна  учитывать как  внешние, так и  внутренние  связи  производственно-экономической  системы.  Выбор эндогенных и  экзогенных  переменных, параметров и  ограничений  модели  должен  основываться не  только на  анализе статистических  закономерностей, но  и на  учете  влияния внешней  среды, например сложившихся  на  момент  использования  модели  рыночных цен, экономических  нормативов, объемов  инвестиций, трудоемкость и т.д. 

 Рассматриваемые временные  ряды являются относительно короткими (1998-2005г.г.), поэтому наличие статистических  связей  между  парами  временных  рядов  устанавливается  исследованием их  взаимной коинтеграции на  основе механизма исправления  ошибок (J.Sargan,R.Engle ,C. Granger).

 Коинтеграция  проверяется на  основе  статистической  значимости  коэффициента  по модели регрессии следующего  вида:

 

                                   

 

Здесь: -первые  разности исследуемых  рядов,

              ошибка  предыдущего  периода  в  модели ,

              случайная  ошибка по  модели  .

Согласно  теории  коинтеграции  ошибка  предыдущего  периода  является  корректирующим  фактором.  Статистическая  незначимость этого  фактора  означает, что  исследуемые  ряды  находятся  в  статистическом  равновесии т.е.  имеет  место  коинтеграция  временных  рядов  в  долгосрочной  перспективе.

Результаты  оценки  наличия  статистической  связи  между  парами  показателей (временных  рядов),  отражающих производство  транспортировки нефти по  магистральному  нефтепроводу на  примере  Атырауского  нефтепроводного  управления  и  особенности  принятой  практики  управления  производством  на  предприятии,  позволили  предложить  в  качестве  общей  структуры  эконометрической  модели рассматриваемого  производства следующие  соотношения:

       ,,,),,,.                   

Где: - фондоотдача, - затраты, - перекачка нефти, - эксплуатационные  расходы, - накопленный  износ,- перекачка  нефти, - затраты,

-  эксплуатационные  расходы,- среднегодовая  стоимость основных  фондов,- остаточная  стоимость основных  фондов,- капитальные  вложения,- основные  производственные  средства.

Соотношение ,,,) выбрано  в качестве  целевой  функции (Z)  задачи  линейного  программирования.

В третьем разделе приводятся  результаты  исследования  по чувствительности  эконометрической  модели  производства   транспортировки нефти  на  параметрические  и  координатные  возмущения  и  выбору  сценариев  оптимального  управления производством  транспортировки  нефти  по магистральному  нефтепроводу  на  базе  эконометрической  модели.

 Важной  характеристикой  задачи  линейного  программирования  является  ее  чувствительность,  оцениваемой  по  целевой  функции  Z в  виде:       , ; , . Для  оценок  функций  чувствительности   на параметрические  возмущения , соответственно  по  коэффициентам  регрессионного  уравнения для целевой функции и  по  коэффициентам  регрессионных  уравнений  для линейных  ограничений n  раз  решается выше сформулированная  задача  линейного  программирования  для  каждого  случая  соответствующего  параметрического  возмущения ,. Для  оценок функций  чувствительности   на  координатные  возмущения    соответственно  по  нижним  и  верхним  пределам  линейных  непозиционных   и  позиционных  ограничений  k  раз  решается для  каждого  случая   соответствующего  координатного  возмущения  . 

Анализ чувствительности модели показал, что:

-   исследуемая  задача  линейного  программирования  чувствительна  на  координатные  возмущения  в  рамках  нижнего  предела линейных  (непозиционных) и позиционных ограничений  только  для:- накопленный  износ;    -  перекачка  нефти;   - эксплуатационные  расходы.

-   значительная  чувствительность исследуемой  задачи  линейного  программирования на  координатные  возмущения  в  рамках  верхнего  предела линейных  (непозиционных) и позиционных ограничений сохраняется   для: непозиционного  ограничения  и позиционного  ограничения - капитальные  вложения.

Полученные  результаты   по  исследованию  чувствительности  на параметрические  и  координатные  возмущения  позволяют выработать решения по   выбору  сценария  оптимального  управления производством  транспортировки  нефти  по магистральному  нефтепроводу  на  базе  эконометрической  модели.

Как известно, на  принятие  решений  по  управлению  производством  транспортировки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу влияют:

-   характеристики  рынка  спроса  на  нефтепродукты  по  направлению  их  транспортировки;

-   возможности  района  добычи  нефтепродуктов;

-   чувствительности  эконометрической  модели  производства.

    С  учетом результатов  исследования  чувствительности  эконометрической  модели  на  параметрические, координатные  возмущения  и характеристик  внешней  среды,  можно  предложить  следующие  сценарии  оптимального  управления транспортировкой  нефти  по  магистральному  нефтепроводу.

1        шаг. Уточнение  коэффициентов  эконометрической  модели производства      транспортировки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу  на  базе  метода  "скользящего  интервала".

2        шаг.  Выбор,  с  учетом  интересов  производства  и  особенностей  внешней  среды,  целевой  функции  задачи  оптимизации. В  качестве  целевой  функции, например, учитывая  проблемы эффективного  использования  ресурсов, можно  выбрать  показатель  "фондоотдача".

3        шаг. Постановка  и  решение  задачи  линейного  программирования с  формированием  ограничений с учетом  текущих,  прогнозируемых характеристик  рынка  спроса  и  результатов  исследования  чувствительности эконометрической  модели на  координатные возмущения. Или

4         шаг.  Постановка  и  решение  задачи  линейного  программирования с формированием  ограничений с  учетом:  текущих  и  прогнозируемых характеристик района добычи нефтепродуктов; текущих и  прогнозируемых ресурсов  производства и  результатов  исследования  чувствительности эконометрической модели на координатные возмущения. Или

5         шаг.  Постановка  и  решение  задачи  линейного  программирования с  формированием  ограничений с учетом:  текущих  и  прогнозируемых характеристик  рынка  сбыта, района добычи нефтепродуктов  и    результатов  исследования  чувствительности эконометрической  модели на  координатные возмущения.  Или

6         шаг.   Постановка  и  решение  задачи  линейного  программирования  с  формированием  ограничений  на  основе  анализа  производственных  показателей  деятельности  предприятия  за  определенный  истекший  период  и  с  учетом  результатов  исследования  чувствительности  эконометрической  модели  на  координатные  возмущения.

В четвертом разделе рассмотрены задачи: параметрической идентификации, исследования параметрической чувствительности феноменологической математической модели, параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу; вопросы исследования бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления по выбору оптимальных законов параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу при однопараметрических возмущениях.   

Предприятие транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу выпускает один вид продукции  - количество перекачиваемой нефти Y. Для производства продукции  - перекачки нефти Y используется настоящий труд  РА (среднее число занятых) и прошлый труд в виде средств труда М (основные производственные фонды).

         Изменение основных производственных фондов можно описать следующим соотношением:

 

                                                          ,                                                  (1)

 

где М – основные производственные фонды; I – инвестиции для ввода новых фондов, I=fI(t); t – время, измеряемое в годах;  - коэффициент выбытия основных производственных  фондов.

         Величина выпуска продукции – объем перекачиваемой нефти по магистральному нефтепроводу представляется производственной функцией вида:

 

                                                        ,                                                       (2)

 

где:  - коэффициент, характеризующий темп прироста выпуска продукции под влиянием научно-технического прогресса; - затраты живого труда;  - параметры производственной функции. Параметры модели  были оценены решением задачи параметрической идентификации на основе данных производственно-хозяйственной деятельности Атырауского нефтепроводного управления за 1998 – 2005 годы поисковым методом в смысле минимума

 

                                           ,                                (3)

 

где  - соответственно расчетные и наблюдаемые значения переменных М и Y.

         Результаты решения задачи параметрической идентификации приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. Результаты решения задачи параметрической идентификации.

 

Периоды

Коэффициенты

1998 г.

1999 г.

2000 г.

 

0,0012

 

0,51

 

0,00078

2001 г.

2002 г.

2003 г.

2004 г.

 

0,009

 

0,45

 

0,00081

 

В связи с большой сложностью получения аналитической оценки функций чувствительности определение функций чувствительности проводилось экспериментально.

         Параметрические отклонения принимались в диапазоне 1 % - 10%, от полученных при решении задачи параметрической идентификации.

         Результаты экспериментальной оценки функций параметрической чувствительности представлены в таблице 2.

 

Таблица 2. Результаты оценки функций параметрической чувствительности.

 

Параметры

Оценки функций чувствительности

  

 

Анализ ,, показывает, что знаки оценок функций чувствительности хорошо согласуются со знаками производных производственной функции по используемым ресурсам. Это говорит о приемлемой адекватности предложенной математической модели для описания производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу.

         В качестве критерия оптимальности по выбору законов параметрического производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу выбирается естественный показатель – объем перекачиваемой нефти по магистральному нефтепроводу У.

         Рассмотрены условия эффективного параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу на примере следующих параметров:  - коэффициент выбытия основных производственных фондов и  - коэффициент, характеризующий темп прироста продукции под влиянием научно-технического прогресса.

         Приведена оценка выбора оптимальных законов параметрического регулирования в следующей последовательности:

         - выбор оптимального закона регулирования на уровне одного из экономических параметров ();

         - выбор оптимальной пары законов параметрического регулирования для двух экономических параметров.

         В работе выбор оптимальных законов параметрического регулирования осуществляется в среде набора следующих зависимостей:

 

                                                    ,                          (4)

 

где: - i-й закон регулирования j-го параметра () случай j=1 соответствует параметру , j=2 соответствует параметру ;  - настраиваемый коэффициент i-го закона j-го параметра; ≥ 0;

constj – постоянная, равная оценке значения  j-го параметра по результатам параметрической идентификации. Здесь t0 – время начала регулирования соответствует 1998г., ,  - значения основных производственных и объема перекачиваемой нефти соответственно при   - законе регулирования;  - интервал регулирования - 8 лет.

Задача выбора оптимального закона параметрического регулирования на уровне одного из экономических параметров () сформулирована в следующем виде. Найти на основе математической модели (1), (2) оптимальный закон параметрического регулирования {}на уровне одного из двух экономических параметров () в среде набора алгоритмов (4), который обеспечивал бы максимум критерия

 

                                                                                     (5)

 

при следующих дополнительных ограничениях:

 

                      ,,где        (6)

                                                                      

где M**(t) – модельные (расчетные) значения основных фондов без параметрического регулирования;  – верхнее значение j-го параметра; Mij(t) – значение основных фондов при законе (), .

Сформулированная задача решается в два этапа:

         - на первом этапе определяются оптимальные значения коэффициентов kij для каждого закона путем перебора значений коэффициентов в промежутке вида , квантованных с мелким шагом, обеспечивающих максимум критерия К при ограничениях (1), (2), (6). Здесь  - первое значение коэффициента, при котором нарушается ограничение (6).

         - на втором этапе выбирается закон оптимального  регулирования конкретного параметра (из двух) на основе результатов первого этапа по максимальному значению критерия К.

         Проведено исследование результатов численного решения первого этапа поставленной задачи для  {}.   

Согласно требованиям второго этапа решения поставленной задачи вариационного исчисления по выбору оптимального закона параметрического регулирования в среде заданного набора алгоритмов (4) на уровне однопараметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу определен закон для параметра  следующего вида: , который обеспечивает максимальное значение критерия  К=21,2 среди всех законов {}.

         Задача выбора оптимальной пары законов для одновременного регулирования двух параметров сформулирована в следующем виде. Найти на основе математической модели (1), (2) оптимальную пару законов параметрического регулирования ()  на множестве сочетаний из двух экономических параметров () по два на базе набора алгоритмов (4), которая обеспечивало бы максимум критерия

 

              ,,                         (7)

 

на базе математической модели (1), (2) и при следующих дополнительных ограничениях:

 

              ,  ,              (8)

 

   где:   - значение основных фондов для пары законов регулирования ().

         Сформулированная задача вариационного исчисления по выбору оптимальной пары законов параметрического регулирования в среде заданного набора алгоритмов (4) решается в 2 этапа:

         - на первом этапе для каждой выбранной пары законов регулирования () путем перебора определяются оптимальные значения коэффициентов  этой пары из соответствующих областей (квантованных мелким шагом для каждого коэффициента), обеспечивающих максимальное значение критерия К при ограничениях (1), (2), (8)

         - на втором этапе выбирается оптимальная пара законов параметрического регулирования на основе результатов первого этапа по максимальному значению критерия К.

         Проведены исследования численного решения первого этапа поставленной задачи вариационного исчисления по выбору оптимальной пары законов параметрического регулирования.

Выбор оптимальной пары законов параметрического регулирования согласно требованиям второго этапа решения поставленной задачи вариационного исчисления на основе анализа численного решения позволяет рекомендовать для использования законы регулирования параметров () следующего вида: ,, которые обеспечивают максимальное значение критерия К=22,4.

         Для нахождение точек бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления по выбору оптимальных законов параметрического регулирования производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу на уровне одного экономических параметров   исследуются зависимости оптимальных значений критерия – функционала соответствующей задачи вариационного исчисления от изменения параметра  по каждому i-ому закону регулирования j-го параметра.

         Конкретная постановка задачи вариационного исчисления по выбору оптимальных законов параметрического регулирования на уровне параметра  или параметра  для каждого значения  имеет следующий вид.

         Найти для каждого значения параметра  на основе математической модели производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу (1), (2) оптимальный закон параметрического регулирования на уровне параметра   или параметра  в среде следующего заданного набора алгоритмов (4),  критерия качества (5) и ограничениях (6).

         В работе проведены исследования [решения выше сформулированных задач вариационного исчисления (1), (2), (4), (5), (6) с предложенным  алгоритмом для каждого значения ] зависимостей оптимальных значений критерия (5) от изменения параметра  при оптимальном i-ом законе регулирования параметра . На рис. 2 представлены графики зависимостей оптимальных значений критерия К от изменения параметра  при Uij-м оптимальном законе параметрического регулирования  по параметру .

 

a

 

  Рисунок 2 - Графики зависимостей оптимальных значений критерия К от изменения параметра  при Uij-м оптимальном законе параметрического регулирования  по параметру .

 

         Анализ в соответствии с рис. 2 показывает, что экстремали задачи вариационного исчисления (1), (2), (4), (5), (6) при оптимальном регулировании  по каждому i-ому закону в рассмотренной области имеют две точки бифуркации. Первая точка бифуркации имеет координату 0,47. Вторая точка бифуркации имеет координату 0,63. При точке бифуркации 0,47 оптимальными законами параметрического регулирования являются законы: U32, U52. Левее точки 0,47 оптимальным законом параметрического регулирования является закон U32, а правее точки 0,47 оптимальным законом параметрического регулирования является закон U52. При точке бифуркации 0,63 оптимальными законами параметрического регулирования являются законы U32, U52. Левее точки 0,63  оптимальными законом параметрического регулирования является закон U52,  а правее точки 0,63 оптимальным законом параметрического регулирования является закон U32.

         В работе проведены  исследования зависимостей оптимальных значений критерия К (5) от изменения параметра   при оптимальном i-ом законе регулирования параметра . На  рис. 3 представлены графики зависимостей оптимальных значений критерия К от изменения параметра   при Uij-м оптимальном законе параметрического регулирования  по параметру .

a

 

   Рисунок 3 - Графики зависимостей оптимальных значений критерия К  от изменения параметра   при Uij-м оптимальном законе параметрического регулирования  по параметру .

 

Анализ в соответствии с рис. 3 показывает, что экстремали задачи вариационного исчисления (1), (2), (4), (5), (6) при оптимальном регулировании  по каждому i-ому закону рассмотренной области изменения параметра    имеют три точки бифуркации. Первая точка бифуркации имеет координату 0,325.  Вторая точка бифуркации имеет координату 0,475. Третья точка бифуркации имеет координату 0,516.   При точке бифуркации 0,325 оптимальными законами параметрического регулирования является законы U11, U21. Левее точки 0,325 оптимальным законом параметрического регулирования является закон U11, а правее точки 0,325 оптимальным законом параметрического регулирования является закон U21.

При точке бифуркации 0,475 оптимальными законами параметрического регулирования являются законы  U11, U21. Левее точки 0,475 оптимальным законом параметрического регулирования являются закон U21, а правее точки 0,475 оптимальным законом параметрического регулирования являются закон U11. При точке бифуркации 0,516 оптимальными законами параметрического регулирования являются законы  U11, U21. Левее точки 0,516 оптимальным законом параметрического регулирования являются закон U11, а правее точки 0,516 оптимальным законом параметрического регулирования являются закон U21.

Результаты исследования бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления при выборе оптимального закона параметрического регулирования на уровне параметра  или на уровне параметра  позволяют выбирать те или иные i-ые законы параметрического регулирования с учетом областей изменения нерегулируемого экономического параметра .

         Для нахождения точки бифуркации экстремалей задачи вариационного исчисления по выбору оптимальной пары законов для одновременного регулирования двух параметров производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу исследуются зависимости оптимальных значений критерия К – функционала соответствующей задачи вариационного исчисления  от изменения параметра  по каждой паре законов параметрического регулирования ().

         Конкретная постановка задачи вариационного исчисления по выбору оптимальной пары законов для одновременного регулирования двух параметров для каждого значения  имеет следующий вид.

Найти для каждого значения  на основе математической модели (1), (2) оптимальную пару законов параметрического регулирования () на множестве сочетаний из двух экономических параметров () по два на базе набора алгоритма (4), которая обеспечивала бы максимум критерия

 

                                                                               (9)

 

при следующих дополнительных ограничениях:

 

               , ,            (10)

                               

где ,  - значение основных фондов для пары законов параметрического регулирования ().

         В  работе  проведены исследования результатов [решения выше сформулированной задачи (1), (2), (4), (9), (10) предложены для каждого значения ] зависимостей оптимальных значений критерия (9) от изменения параметра  при оптимальных парах законов для одновременного регулирования параметров  и . На  рис. 4 представлены графики  зависимостей оптимальных  значений критерия (9) от изменения параметра  при оптимальных парах законов для одновременного регулирования параметров  и .

a

 
 

   Рисунок 4 - Графики  зависимостей оптимальных  значений критерия (13) от изменения параметра  при оптимальных парах законов для одновременного регулирования параметров  и .

 

Анализ в соответствии с рис. 4 показывает, что экстремали задачи вариационного исчисления (1), (2), (4), (9), (10) при оптимальных парах законов для одновременного регулирования параметров   и  в рассмотренной области изменения параметра  имеет одну точку бифуркации с координатой =0,575.

В точке бифуркации =0,575 оптимальными парами законов параметрического регулирования являются пары U11 U52 и  U31 U52. Левее точки бифуркации =0,575 оптимальной парой законов параметрического регулирования является пара U11 U52, а правее точки =0,575 оптимальной парой законов параметрического регулирования является пара U31 U52.

         Результаты исследования бифуркации экстремалей задачи вариационного исчисления по выбору оптимальной пары законов для одновременного  регулирования параметров  и  позволяют выбирать ту или иную оптимальную пару законов параметрического регулирования с учетом областей изменения нерегулируемого экономического параметра.

 

Выводы

 

         По результатам проведенного диссертационного исследования получены  следующие теоретические и практические результаты:

1. Описаны тренды основных показателей производственно-   хозяйственной деятельности предприятия на примере Атырауского нефтепроводного управления.

2. На основе исследования наличий статистических связей между парами показателей производственно-хозяйственной деятельности предприятия тестом Саргана - Энгла - Грэнжера установлено наличие статистических связей между соответствующими показателями производственно-хозяйственной деятельности примере Атырауского нефтепроводного управления.

3. Построена эконометрическая модель производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу на примере Атырауского нефтепроводного управления.

4. На основе результатов исследования чувствительности эконометрической модели задачи линейного программирования на параметрические, координатные возмущения и с учетом характеристики внешней среды и производства предложены сценарии выработки рекомендации по управлению эффективностью использования основных фондов предприятия транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу на примере Атырауского нефтепроводного управления.

5. Предложена феноменологическая математическая модель производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу, включающая описания выпуска продукции (через производственную функцию) и динамики изменения основных фондов.

6. Получены  оценки функций чувствительности феноменологической математической модели на параметрические возмущения.

7. Предложен подход к выбору оптимальных законов параметрического регулирования в виде постановки и решения задачи вариационного исчисления по выбору параметрических воздействий в среде заданного набора алгоритмов.

8. Сформулирована и решена задача выбора оптимального закона параметрического регулирования на уровне одного параметра в среде экономических параметров  и .

9. Сформулирована и решена задача выбора оптимальной пары законов для одновременного регулирования двух параметров на множестве сочетаний из двух экономических параметров по два на базе заданного набора алгоритмов.

10. Установлены точки бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления по выбору законов параметрического регулирования в среде заданного набора алгоритмов на уровне экономических параметров  и  при возмущении по параметру .

11.Установлена точка бифуркации экстремалей задачи вариационного исчисления по выбору оптимальной пары законов параметрического регулирования на базе заданного набора алгоритмов при возмущении по параметру ;

12.Результаты исследований бифуркаций экстремалей задач вариационного исчисления позволяют выбирать те или иные оптимальные законы параметрического регулирования в зависимости от областей изменения параметра .    

Основными итогами работы можно считать разработанные математические модели производства транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу, методы  решения задач управления процессом транспортировки нефти, методы прогнозирования производственно-хозяйственной  деятельности предприятия нефтегазового  комплекса, на примере Атырауского нефтепроводного управления.

 

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Кабылдин К.М., Хасенова Г.И. Оценивание общих параметров методом наименьших квадратов.//Вестник КазНТУ. Алматы, 1996, №1, С. 123-128.

2. Кабылдин К.М. Разработка математических моделей процессов транспортировки нефти по магистральным трубопроводам. // Тезисы докладов республиканской межотраслевой научно - технической конференции «Состояние и перспективы создания и использования средств контроля, измерения и АСУ ТП на предприятиях Казахстана». Караганда, 1996, С. 85.

3. Кабылдин К.М., Короленко О.Н., Лисица Г.И., Лобаев А.С., Лобанов Е.В., Лян Б.Н., Хасенова Г.И. Разработка и внедрение информационной автоматизированной системы управления технологическими процессами транспортировки нефти. // Сб. трудов. Современные проблемы информатики, управления и создания информационных технологий и систем. Алматы, 1997, ч.4. С. 130-132.

4. Кабылдин К.М., Сыздыков Д.Ж., Хасенова Г.И. Методы совместной идентификации и оптимизации в иерархической системе управления магистральным нефтепроводом.// Материалы П-ой Казахстанско - Российской научно-практической конференции «Математическое моделирование научно-технологических и экологических проблем в нефтегазодобывающей промышленности». Алматы, 1998, С. 106.

5. Кабылдин К.М., Шин Е.И. Задачи разработки программного обеспечения систем локальной автоматики магистральных нефтепроводов. //Материалы международной научно-практической конференции «Инженерная наука на рубеже XXI века». Алматы, 2001, С. 133.

6. Кабылдин К.М., Сыздыков Д.Ж. Оптимизация процессов транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу. // КИП и А в Казахстане 2003, №1.С. 35-39.

7. Кабылдин К.М., Сыздыков Д.Ж. Методологические принципы построения систем управления транспортировки нефти по магистральному нефтепроводу // КИП и А в Казахстане 2003, №2. С. 46-49.

8. Кабылдин К.М., Хасенова Г.И., Лобанов Е.В. Информационое обеспечение АСУ магистрального нефтепровода. Вестник КазАТК №5, 2004,  С.44.

9. Кабылдин К.М., Хасенова Г.И., Лобанов Е.В. Функционально-алгоритмическая модель системы управления магистральным нефтепроводом// Материалы III международной научно-практической конференции «Транспорт Евразии». Алматы, 2004, КазАТК.С.144.

10. Кабылдин К.М., Ашимов А.А. Исследование  бифуркаций  экстремалей задач  вариационного  исчисления  по  выбору оптимальных  законов  параметрического  регулирования  производства  транспортировки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу. Материалы первой  международной  конференции "Управление  развитием  крупномасштабных  систем MLSD'2007". РАН-ИПУ, Москва, 2007. С.106.

11. Кабылдин К.М.,Ашимов А.А. Оптимальное  параметрическое  регулирование производства  транспортировки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу. Материалы первой  международной  конференции "Управление  развитием  крупномасштабных  систем MLSD'2007". РАН-ИПУ, Москва, 2007.С.104.

12. Сыздыков Д.Ж., Сматов К.С., Кабылдин К.М. Об особенностях построения систем идентификации для сложных технологических процессов. // Сб. трудов Международный конференции по интервальным и стохастическим методам в науке и технике. Интервал - 92, Москва, С. 173-176.

13. Сыздыков Д.Ж., Кадырбеков С.О., Кабылдин К.М. Управление магистральными нефтепроводами с координатором. // Сб. трудов: Актуальные вопросы современной науки и техники. КазНТУ, Алматы, 1994, С. 132-137.

14. Сыздыков Д.Ж., Кабылдин К.М., Хасенова Г.И. Идентификация систем методом векторного общего параметра. // Вестник КазНТУ. Алматы, 1995, С. 116-121.

15. Сыздыков Д.Ж., Кабылдин К.М., Принципы создания и развития автоматизированный системы управления техническими процессами магистрального нефтепровода.// Тезисы докладов республиканской межотраслевой научно-технической конференции «Состояние и перспективы создания и использования средств контроля, измерения и АСУ ТП на предприятиях Казахстана». Караганда, 1996, С.88.

16.Сыздыков Д.Ж., Кабылдин К.М., Шин Е.И. Идентификация процессов     транспортировки нефти. //Доклады III-ей традиционной Казахстанско-Российской научно-практической конференции «Математическое моделирование научно-технологических и экологических проблем в нефтегазодобывающей промышленности». Алматы, 2000, С.220-225.

17. Сыздыков Д.Ж., Кабылдин К.М., Шин Е.И. Алгоритмы и программное обеспечение систем локальной автоматики магистральных нефтепроводов. //Доклады международной конференции «Проблемы управления и информатики». Бишкек, 2000, С. 279-284.

18. Zhumagaliev B.T., Kabuldin K.M., Syzdykov D.Sh. General problem of joint identification and optimization of oil transportation through oil pipeline.// Presentations international scientific and technical conference "New technologies in Islamic countries". Republic of Kazakhstan. Almaty. 27- 30 June, 1999, p. 80-88.

 

 

                                                  

 

                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТҮЙІН

 

Қабылдин Кайыргельді Мақсұтүлы

 

 

«аТЫРАУ МҰНАЙ ҚҰБЫРЫ БАСҚАРМАСЫНЫҢ МЫСАЛЫНДА МАГИСТРАЛДЫ МҰНАЙ ҚҰБЫРЫ БОЙЫНША МҰНАЙ ТАСЫМАЛДАУ ӨНДІРІСІН БАСҚАРУДЫҢ ӘДІСТЕРІН ӘЗІРЛЕУ ЖӘНЕ ЗЕРТТЕУ»

 

05.13.10 – Әлеуметтік және экономикалық жүйелердегі басқару

Техникалық ғылымдар кандидаты ғылыми дәрежесін алу диссертациясы

 

Көптеген кәсіпорындарда, оның ішінде мұнай құбыры кәсіпорындарында туындайтын қиыншылықтарды талдау басшылардың тәжірибесі мен көкейкөзі қазіргі қиын  жағдайларда дұрыс шешім қабылдауды қамтамасыз ете алмайтындығын көрсетеді.  Осыған байланысты кәсіпорындардың өндірістік-шаруашылық қызметінде шешімдер қабылдау әдістерін, үлгілерін әзірлеу өзекті міндет болып табылады және оның тәжірибелік құндылығы бар.

         Жұмыстың мақсаты:

         магистралды мұнай құбыры бойынша мұнай тасымалдау өндірісін оңтайлы параметрлік реттеу;

         эконометриялық үлгілеу базасында магистралды мұнай құбыры бойынша мұнай тасымалдау кәсіпорындарының негізгі қорларын пайдалану тиімділігін оңтайлы басқару жөніндегі ұсынымдарды жасау әдістерін әзірлеу және зерттеу болып табылады.

  Жұмыста тұжырымдалған мақсаттың шеңберінде мынадай жаңа ғылыми нәтижелер алынды:

- Атырау мұнай құбыры басқармасының мысалында кәсіпорынның өндірістік-шаруашылық қызметінің көрсеткіштер трендтерінің математикалық үлгілері әзірленді;

           - Атырау мұнай құбыры басқармасының мысалында кәсіпорынның өндірістік-шаруашылық қызметі көрсеткіштерінің жұптары арасында статистикалық байланыстардың болуын бағалау алынды;

           - Атырау мұнай құбыры басқармасының мысалында негізгі қорларды пайдалану тиімділігін басқару ұсынымдарын әзірлеу үшін эконометриялық үлгі құрылды және сценарий ұсынылды;

         - магистралды мұнай құбыры бойынша мұнай тасымалдау өндірісінің феноменологиялық  математикалық үлгісі құрылды және параметрлік сезімталдық функцияларының бағалары алынды;

        - берілген ақырлы жиын алгоритмдерінің ортасында әсер етуді таңдау бойынша вариациялық қисаптың есептерін қою және шешу түрінде магистралды мұнай құбыры бойынша мұнай тасымалдау өндірісін параметрлік реттеудің оңтайлы заңдарын таңдауға тәсіл ұсынылды;

        -  экономикалық параметрлердің бір параметрі және жұбының деңгейлерінде параметрлік реттеудің оңтайлы заңдары алынды;

        -   бір параметрлік қобалжыған кезде бір және жұп  экономикалық параметр деңгейде оңтайлы заңдарды таңдау бойынша вариациялық қисаптың экстремаль есептерінің бифуркациялар нүктелері белгіленді.

              Алынған ғылыми нәтижелер Атырау мұнай құбыры басқармасының өндірістік-шаруашылық қызметі бойынша шешімдер қабылдау тәжірибесіне енгізілді, диссертациялық жұмыстың әдістемелік ережелері "ҚазМұнайГаз" ҰК АҚ Теңгерімді көрсеткіштер жүйесінің (ТКЖ) негізінде мұнай құбыры көлігі кәсіпорындарының қызметін жалпы бағалауды өткізген кезде пайдаланылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 SUMMARY

 

                                            Kabyldin Kairgeldy Maksutovich

 

“DEVELOPMENT AND STUDY OF THE PRODUCTION MANAGEMENT METHODS FOR TRANSPORTATION OF OIL VIA A MAIN PIPELINE EXEMPLIFIED BY THE  ATYRAU PIPELINE OFFICE”

Dissertation presented for scientific degree of candidate of technical science

05.13.10 – Management in social and economical systems

Analysis of the difficulties arising in many enterprises, including pipeline businesses, shows that the experience and intuition of the managers turn out to be not in a position to ensure making an appropriate decision under the complex conditions of the current environment. In this respect, development of practices and decision-making models in the production and commercial activities of an enterprise is a topical problem and serves a useful purpose.

         The objective of this paper is development and survey of the methods for:

         optimal parametric control of implementing transportation of oil along a main pipeline;

         drawing-up recommendations on the optimal management of performance of  the capital funds use in enterprises engaged in transportation of oil along a main pipeline based on econometric modeling.

  Within the framework of the stated objective, the following scientific findings have been obtained in this paper:

- mathematical models of enterprise production and commercial indexes trends have been developed as exemplified by the Atyrau Pipeline Office;

           - valuations of the presence of statistical links between pairs of enterprise production and commercial indexes have been obtained as exemplified by the Atyrau Pipeline Office;

           - econometric model has been built, and a scenario has been suggested for drawing-up recommendations on management of performance of the capital funds use as exemplified by the Atyrau Pipeline Office;

         - phenomenological mathematical model of implementing transportation of oil along a main pipeline has been built, and ratings of the parametric sensitivity functions have been obtained;

        - an approach to selection of optimal laws for parametric control of implementing transportation of oil along a main pipeline has been suggested in the form of statement and solution of the tasks for variational calculus on selection of impacts in the environment of a given finite set of algorithms;

        -  optimal laws for parametric control at the levels of one parameter and a pair of economic parameters have been obtained;

        -   bifurcation points of the extremals of variational calculus tasks for selection of optimal laws at the level of one and a pair of economic parameters with one-parametric perturbations have been set.

              The scientific results obtained have been implemented into the practice of decision-making on the production and commercial activities of the Atyrau Pipeline Office, the methodological provisions of the dissertation work are used in global assessment of the activities of pipeline transport enterprises based on the Balanced Scorecard (BS) of JSC NC “KazMunayGas”.