Система управления программным комплексом для автоматизации расчётов трубопроводных систем

Содержание

 

Определения, обозначения и сокращения

Введение

1. Изучение проблемы и обоснование задачи

1.1 Метод многократного моделирования

1.2 Метод дублирования моделей

1.3 Требования к аналитическому инструменту

2. Выбор средства разработки

2.1 Программный комплекс PIPESIM

2.2 Структура программного комплекса PIPESIM

2.3 Технология OpenLink программного комплекса PIPESIM

3. Практическая реализация

3.1 Требования к системе

3.2 Алгоритмическое описание

3.3 Программная реализация

3.4 Руководство пользователя

3.4.1 Общие сведения

3.4.2 Интерфейс пользователя

3.4.3 Работа с программой

4. Анализ полученных результатов

5. Технико-экономическое обоснование выпускной квалификационной работы

5.1 Актуальность разработки

5.2 Характеристика научно-исследовательской работы (НИР)

5.3 Планирование ВКР

5.3.1 Планирование этапов и работ по выполнению ВКР

5.3.2 Определение трудоемкости выполнения НИОКР

5.3.3 Техническая готовность темы

5.3.4 Разработка календарного плана работ

5.4 Определение плановой себестоимости проведения ВКР

5.4.1 Затраты на материалы

5.4.2 Затраты на приобретение специального оборудования

5.4.3 Затраты на оплату труда работников

5.4.4 Страховые взносы

5.4.5 Прочие прямые расходы

5.4.6 Накладные расходы

5.5 Определение эффективности ВКР

5.5.1 Оценка экономического эффекта и эффективности ВКР

5.5.2 Оценка конкурентоспособности

6. Безопасность и экологичность проекта

6.1 Введение

6.2 Анализ опасных и вредных факторов

6.3 Производственная санитария

6.3.1 Микроклимат

6.3.2 Освещение

6.3.3 Производственный шум

6.3.4 Электромагнитное поле

6.3.5 Рабочее место

6.4 Пожарная безопасность

6.5 Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

 

Определения, обозначения и сокращения

НИПИ - научно-исследовательский и проектный институт

ГРР - геологоразведочные работы- Information Technologies (информационные технологии)

VBA - Visual Basic for Application

НИР - научно-исследовательская работа

ПТД - проектно-технологическая документация

ПСД - проектно-сметная документация

ЭЦН - электроцентробежный насос

ОАО - открытое акционерное общество

ЭВМ - электронно-вычислительная машина

ПК - персональный компьютер

ГОСТ - государственный стандарт

ТЭО - технико-экономическое обоснование

НТП - научно-техническая продукция

ВКР - выпускная квалификационная работа

НТД - нормативно-технические документы

ОУ\ОП - огнетушитель углекислотный \ огнетушитель порошковый

КЕО - коэффициент естественно освещенности

Введение

Нефтегазосборные системы на промыслах нефтяных месторождений служат для сбора скважинной продукции (нефть, газ, вода,) в центры подготовки. Объемы углеводородов, прокачиваемых через трубопроводные сети в разные года, как правило, различны и зависят от множества факторов, среди которых разные показатели добычи и закачки по годам. В таких условиях необходимо проводить анализ пропускной способности трубопроводной сети при изменяющихся во времени условиях. Подразделения ОАО "ТомскНИПИнефть" выполняют задачи по проверке возможности использования существующей системы трубопроводов в изменяющихся условиях, а также составляют рекомендации по модернизации трубопроводных сетей в зависимости от их загруженности и пропускной способности. [3] При проведении подобного анализа, как правило, анализируются расчётные характеристики только для периодов с пиковыми значениями. Однако пиковые значения прогнозной динамики по отдельным участкам системы не совпадают. Для более эффективной работы и более точных выводов необходимо проводить анализ для каждого участка системы. Подобные расчёты выполняются, как в рамках ПТД, НИР, так и при подготовке ПСД и предпроектных проработках решений (приложение А).

Таким образом, цель работы была сформулирована следующим образом: повысить скорость и эффективность принятия технических решений при проектировании трубопроводных систем.

Достижение данной цели подразумевает решение следующей основной задачи: автоматизировать расчёт параметров сетей трубопроводов по годам на основе прогнозных показателей добычи и закачки с применением программного продукта Pipesim и технологии OpenLink, Excel.

Для выполнения основной задачи необходимо выполнить следующие работы:

программный продукт автоматизация

1.      Посредством интерфейса Pipesim OpenLink реализовать автоматическую подстановку исходных данных в расчётный файл Pipesim, выполнить запуск расчёта параметров сети для заданного прогнозного года или набора показателей, считать и аккумулировать результаты расчёта из результирующих файлов для последующего комплексного анализа пользователем.

2.      Разработать систему хранения и представления (управление отображением) результатов расчёта

.        Подготовить инструкцию для пользователя.

Исходными данными для аналитического продукта становятся следующие данные:

.        Свойства нефти в виде "Black Oil" (чёрная нефть) или в виде компонентного состава

2.      Прогноз набор характеристик элемента "Sink" (сток) расчётной схемы Pipesim на каждый год расчётного периода

.        Система трубопроводов с заданными граничными условиями расчёта в формате программного комплекса Pipesim

Выходными данными в результате использования такого инструмента должны стать представленные для каждого расчётного цикла показатели: загрузки участка (объём перекачки), расчётные давления по участкам системы, скорость потока, температура потока, эрозионная скорость и другие.

1. Изучение проблемы и обоснование задачи

В настоящее время применяется два метода проведения динамического анализа на основе моделей PIPESIM: проведение многократных расчетов на основе одной модели с сохранением данных в стороннем файле и дублирование схемы трубопровода в модели с подстановками параметров разных лет. Опишем подробнее существующие методы и на основе анализа выделим требования к новой системе.

 

1.1 Метод многократного моделирования

Метод многократного моделирования заключается в использовании одной модели трубопровода в системе PIPESIM для многократного моделирования с показателями разных лет.

Приведем алгоритм данного метода:

.        Создание корректной модели трубопровода для интересующего участка.

2.      Установка значений параметров первого года расчетного периода.

.        Проведение моделирования (расчетов).

.        Сохранение результатов в свободной форме в любом формате (. txt,. doc,. xlm,…)

.        Установка параметров следующего расчетного года.

.        Возврат на пункт 3.

Графическое представление работы алгоритма многократного моделирования изображены на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема работы метода многократного моделирования

Основными недостатками данного метода являются: необходимость постоянного присутствия пользователя во время работы, так как параметры на каждый год заносятся/вводятся в расчётную систему отдельно и вручную; не специфицированная форма хранения результатов моделирования; длительное время анализа (среднее время моделирования ≈1мин.)

 

1.2 Метод дублирования моделей

Суть данного метода заключается в том, чтобы дублировать схему трубопровода в рамках одного файла модели PIPESIM. Алгоритм действий при данном методе выглядит следующим образом:

.        Создание схемы трубопровода интересующего нас участка в PIPESIM.

2.      Дублирование созданной схемы либо по количеству лет для анализа, либо кратное ему.

.        Установка параметров трубопроводов для нескольких лет.

.        Проведение моделирования (расчет выходных параметров).

.        Разделение результатов для разных лет.

.        Сохранение результатов в свободной форме в любом формате (. txt,. doc,. xlm,…)

.        Установка параметров следующего расчетного периода.

.        Возврат на пункт 3.

Схема работы метода дублирования моделей изображена на рисунке 2 и так же, как и метод многоактного моделирования представляет собой цикл.

Рисунок 2. Схема работы метода дублирования моделей

У этого алгоритма есть преимущество. Оно является удобным средством для моделирования на небольшие периоды времени (до 7). Однако, данный метод сохранил недостатки метода многократного моделирования, добавив к ним еще проблему разделения полученных данных, а также увеличение времени моделировании (оно увеличивается кратно количеству периодов прогнозирования)

 

1.3 Требования к аналитическому инструменту

Изучив потребности, исходные данные и недостатки приведенных методов были выработаны требования к новому аналитическому инструменту.

.        Расчет параметров по периодам должен быть автоматизирован.

2.      Возможность заполнения параметров для всех временных периодов сразу.

.        Отображение текущих параметров модели.

.        Корректировка и настройка сети.

.        Отсутствие постоянного обращения алгоритма к пользователю.

.        Сохранение всех промежуточных моделей в отдельных директориях.

.        Удобное и формализованное хранение результатов моделирования.

2. Выбор средства разработки

Компания Schlumberger является одной из лидирующих компаний в сфере разработки программного обеспечения для нефтегазовой промышленности, особенно в части разработанных ими программ моделирования (PIPESIM) и программ управления данными (ProdMan). Эти программы были успешно применены во многих случаях для моделирования и управления данными новых и существующих систем нефтегазовой добычи и распределения в ведущих нефтяных компаниях. [2]

 

2.1 Программный комплекс PIPESIM

был разработан компанией Baker Jardine. Компания Baker Jardine была образована в 1985 году для предоставления программного обеспечения и консультационных услуг для нефтегазового сектора. В апреле 2001 года, Baker Jardine была приобретена компанией Schlumberger.

Программный комплекс PIPESIM обеспечивает моделирование установившегося многофазного потока для нефтегазодобывающих систем. Отдельные модули PIPESIM используются для большого числа аналитических исследований, таких как: моделирование скважины, оптимизация механизированной добычи, моделирование трубопроводов и технологического оборудования, планирование разработки месторождения. [2]- это набор модулей моделирования с применением передовых средств для разработки, проектирования и эксплуатации скважин, трубопроводов, промысловых объектов и сетей. Модули интегрированы таким образом, чтобы можно было построить полную модель системы добычи, начиная с месторождения и заканчивая центральным пунктом сбора, со специальными модулями по оптимизации работ в масштабе всего месторождения и по планированию разработки месторождения.является частью решения по интегрированному моделированию месторождений Avocet Integrated Asset Modeler (Avocet JIAM), позволяющего интегрировать модели залежи, скважин и промыслового оборудования, систему сбора, подготовки, переработки и финансово-экономическую модель в единую систему управления добывающим активом.

Программный комплекс PIPESIM может применяться для решения задач моделирования добывающих и нагнетательных скважин, проектирования трубопроводов и систем подготовки продукции скважин, прогноза образования гидратов, прогноза появления гидратной пробки и определения ее размеров. [2]

2.2 Структура программного комплекса PIPESIM

Программный комплекс имеет в своем составе несколько многофункциональных блоков (рисунок 3). Каждый из них предназначен для разных видов работ и обладает ограниченным набором функций для моделирования и расчетов.

1.      Анализ характеристик работы скважины

2.      Трубопровод и оборудование

.        Модуль сетевого анализа

.        Оптимизация добычи (GOAL)

.        Многоствольные скважины (HoSim)

.        Сервисная программа разработки месторождения (FPT)

Преимущества программного комплекса PIPESIM:

§  Моделирование сетей сбора различных флюидов, систем нагнетания, магистральных трубопроводов.

§  Моделирование скважин и расчет потерь давления и температуры по скважине.

§  Моделирование и расчет различных видов смесей, в том числе вязкой и высоковязкой нефти.

§  Широкие возможности по автоматизации, используя технологию OpenLink. [2]

Рисунок 3. Структура программного комплекса PIPESIM

 

2.3 Технология OpenLink программного комплекса PIPESIM

Open Link может открыть доступ к функциям PIPESIM из сторонних программ. Программа, которая может автоматизировать моделирование в PIPESIM по стандартам компании Microsoft называется клиентом автоматизации. В свою очередь OpenLink называется сервером автоматизации. Типичным примером клиента автоматизации, использующего VBA (Visual Basic for Applications) являются макросы, которые написаны в таких программах, как Excel или Access на языках C++ или Visual Basic. Open Link обеспечивает открытую архитектуру, в которой вы можете контролировать и автоматизировать модели PIPESIM через пользовательские программы или макросы без использования ручного ввода данных и просмотра результатов посредством графического интерфейса. Для этого должен был применяться язык, адаптированный как к комплексу PIPESIM, так и к выбранной программе или языку программирования, на котором будет написан код автоматизации. В настоящее время рекомендуется использовать язык VBA. Для удобства пользователей и разработчиков в руководствах приведены примеры с использованием именно этого языка. OpenLink функционально разделен с ядром PIPESIM и включает в себя набор файлов - библиотек.

§  Основной файл Net32COM. dll, который обычно находится в директории программы и обеспечивает основу и базовые входы как для обоих типов сетей, так и для отдельных участков сети.net32COM. dll должен быть скопирован в директорию PIPESIM и зарегистрирован.

§  Другие файлы, которые поддерживает Net32COM. Например FluidModelCOM. dll и FlowCorrelationCOM, которые обеспечивают доступ к объявленным в моделях свойствам жидкостей и корреляции потока соответственно.

§  Каждый файл библиотеки в свою очередь содержит ряд интерфейсов, которые обеспечивают логически ограниченный набор функций. Каждый интерфейс включает в себя несколько методов в свободном доступе, таких как "set" и "get", которые устанавливают или только считывают значения. Например, в библиотеке FluidModelCOM определены два интерфейса: IBlackOil, для моделей черной нефти и ICompositional, для работы с моделями смеси. Свойства могут быть установлены (set) для объектов модели и последующего расчета или считаны (get) и скопированы в ячейки Excel. [1]

Структура модулей и интерфейсов приведена в таблице 1. [1]

Таблица 1 - Модули интерфейса OpenLink

Имя модуля	Интерфейсы	Комментарий
Net32COM. dll	INetModel	Сетевые модели и операции
	ISingleBranchModel	Модели и операции отдельной ветви трубопровода
	FlowlineObj	Свойства и методы объектов трубопровода
FluidModelCOM. dll	IBlackOil	Описание модели "черной нефти"
	ICompositional	Описание модели флюида, заданного как композиция химических компонентов
	ViscosityData	Характеристики вязкости
FlowCorrelationCOM. dll	CIFlowCorrelation	Описание вертикальных и горизонтальных методик расчета
PNSReaderCOM. dll		Методы работы с результатами расчетов

Таким образом, OpenLink является оптимальным инструментом для решения поставленных задач. Технология не требует отдельно установленных приложений, использует распространенный язык программирования (VBA). При помощи OpenLink можно управлять достаточным набором параметров для проведения аналитической работы. Более того, результаты сразу можно формировать в электронные таблицы, что очень удобно для дальнейшей интерпретации данных.

3. Практическая реализация

3.1 Требования к системе

Изучив потребности, исходные данные и недостатки приведенных методов были выработаны требования к новому аналитическому инструменту. Исходя из основных требований можно определить основные шаги нового алгоритма, а также логические блоки нового алгоритма. Расположим части нового алгоритма в порядке их использования для одного цикла расчетов.

.        Отображение текущих параметров модели.

2.      Корректировка и настройка трубопроводной сети.

.        Заполнение параметров для всех временных периодов

.        Расчет параметров по периодам.

.        Выгрузка результатов моделирования в электронные таблицы.

.        Сохранение модели и результатов моделирования.

В таком алгоритме для пользователя нет повторяющихся шагов, все шаги выполняются линейно и однократно. Циклы расчета происходят автоматически на шаге "Моделирование". Необходимость контролировать процесс моделирования отсутствует, а значит освобождается рабочее время сотрудника на выполнение других работ. Для корректировки и настройки параметров трубопроводной сети следует ввести в программу тестовый запуск модели на расчет.

 

3.2 Алгоритмическое описание

Разработанный алгоритм получил название "Метод автоматизированного расчета параметров трубопроводных сетей". Схема работы данного метода изображена на рисунке 4. [4]

Наиболее длительными по времени в данном алгоритме являются шаги, связанные с расчетом моделей, так как для запуска расчетов на ядре PIPESIM требуется время. Среднее время расчета параметров сети составляет 1-2 мин, в зависимости от сложности и загруженности модели. Следовательно время, которое занимает работа программы кратна числу периодов, для который заданы значения.

Рисунок 4 Схема работы метода автоматизированного расчета параметров трубопроводов

Для того, чтобы понять схему взаимодействия ядра системы PIPESIM, интерфейса OpenLink и Excel приведем диаграмму последовательности для нового алгоритма (рисунок 5). Диаграмма опишет один (первый) цикл расчетов параметров модели. Далее операции повторяются, начиная с 7 для каждого временного периода. [5]

Рисунок 5 Диаграмма последовательности для метода автоматизированного расчета параметров трубопроводов

Опишем подробнее каждый из шагов разработанного алгоритма. Опишем требования к работе системы и представлению данных.

Создание модели трубопроводной сети. Модель трубопроводной сети создается графическими средствами PIPESIM либо используется построенная ранее модель в формате *. bpn (Приложение Б).

Выгрузка текущих параметров. Для того, чтобы понять корректно ли построена модель и от каких значений следует отталкиваться необходимо отобразить текущие настройки сети. Настройки должны быть разными для моделей черной нефти и моделей смеси. Текущие настройки отображаются как для источников и стоков, так и для всей модели в целом.

Тестовый запуск модели. Для настройки сети, корректировки значений отдельных параметров или единиц измерения следует провести тестовый запуск модели. Данный шаг должен выполняться без обращения пользователя к средствам программного комплекса PIPESIM. Тестовый запуск осуществляется в рабочей директории файла с текущими параметрами, выгруженными на предыдущем шаге. Результаты тестового моделирования доступны пользователю для анализа.

Установка параметров для всех периодов. Значения для новых периодов необходимо устанавливать для всех периодов сразу. В связи с этим требованием, необходимо представление пользователю формата для ввода новых значений. Самым удобным в было бы представление данных в формате электронных таблиц. Формат введения новых данных согласуется с формой представления данных о текущих настройках.

При установки значений следует учесть, что данные текущего периода являются значениями первого периода. Их можно изменять и изменения сохранятся в отдельную директорию, данные о начальных настройках не будут утеряны.

Расчет параметров трубопроводной сети. Расчет представляет собой повторяющуюся последовательность следующих шагов:

1.      Применение установленных значений модели.

Новые значения считываются с установленных форматом ячеек и сохраняются в модели. Применение происходит отдельно для источников, стоков и для всей модели в целом.

2.      Запуск модели на расчет.

Модель запускается на расчет столько раз, сколько периодов обозначено пользователем.

Следует обратить внимание на метод расчета периодов для моделирования. Пользователь может привести данные для разного количества периодов для разных элементов трубопроводной сети. В таком случае приложение определит минимальное число периодов для моделирования из 3 типов значений. Первое - количество периодов, для которых указаны общие значения модели. Второе - минимальное число периодов, для которых прописаны данные источников. Третье - минимальное число периодов, для которых прописаны данные стоков.

Таким образом, принцип вычисления периодов для расчета можно записать следующим образом:

Если_j - число доступных периодов для j-ого источника,_{g -} число доступных периодов для модели в целом,_i - число доступных периодов для i-ого источника,- результирующее количество периодов, для которых будет проводиться анализ.

Тогда= min (p_g, min (p_j), min (p_i)), (1)

при= число источников в модели,- число стоков модели.

3.      Выгрузка результатов моделирования.

Результаты моделирования выводятся с группировкой по параметрам и по периодам расчетов для участков трубопровода.

Сохранение результатов моделирования. Для того, чтобы полученными данными модно было легко оперировать на любом из этапов работы программы необходимо предусмотреть создание рабочей директории для каждого из расчетных периодов, в которой будут располагаться необходимые файлы модели со значениями текущего периода. Результаты моделирования должны быть сгруппированы по периодам расчета или по параметрам.

 

3.3 Программная реализация

Для обеспечения работы алгоритма в системе используется 4 управляющие кнопки. Кнопка "1_Properties" обеспечивает выгрузку первоначальных входных данных, кнопка "2_Run" запускает тестовый расчет трубопроводной сети, кнопка "3_AfterRun" выгружает на страницы результаты пробного расчета, кнопка "4_FirstNew" обеспечивает расчет параметров трубопровода для установленных значений периодов. На рисунке 6 изображено соответствие между управляющими кнопками и шагами алгоритма программы.

Для программной реализации алгоритма было написано 20 процедур и 6 функций. Процедуры взаимосвязаны и являются решениями определенной подзадачи в алгоритме, некоторые из них используются многократно в процессе одного рабочего цикла. К каждой кнопке привязан макрос, являющийся процедурой-событием. Далее события вызывают другие процедуры и функции. Схема взаимодействия процедур и функций изображена на рисунке 7.

Рисунок 6. Схема соответствия алгоритма управляющим элементам

Опишем подробно каждую из написанных функций. Описание приведем последовательно вызову этих функций в ходе работы программы по следующему шаблону:

1.      Название функции.

2.      Задача, которую решает данная функция.

.        Входные параметры.

.        Возвращаемое значение.

Рисунок 7. Схема взаимодействия процедур и функций программы

Процедура Boundary_Click (). Данная процедура предназначена для определения типа модели (модель черной нефти или модель смеси), отображения текущих установленных значений параметров трубопроводной сети, а также для предварительной очистки всех страниц приложения. Код процедуры приведен в разделе "Процедура Boundary_Click ()" (Приложение В).

Процедура flowCor (n). Данная процедура определяет значения свойств панели "Корреляция потока" для всех типов моделей. Входной параметр - номер строки, на которой должна располагаться первая строчка таблицы с данными. Данный параметр необходим так как для двух типов моделей данная таблица имеет различное расположение на странице. Код процедуры приведен в разделе "flowCor (n)" (Приложение В).

Процедура SinkPage (). Данная процедура выгружает данные о стоках на страницу "Sinks". Код процедуры приведен в разделе "SinkPage ()" (Приложение В).

Процедура SourceComp (). Процедура выгружает данные об источниках моделей смеси на страницу "Sources". Для каждого источника считываются и отображаются данные компонентного состава, а также давление, температура и скорость движения газа. Код процедуры приведен в разделе "SourceComp ()" (Приложение В).

Процедура SourceBO (). Процедура обеспечивает выгрузку данных об источниках для моделей черной нефти на страницу "Sources". Список параметров четко фиксирован. Данные доступны для изменения, что отмечено цветом на странице. Код процедуры приведен в разделе "SourceBO ()" (Приложение В).

Процедура Prop (). Процедура обеспечивает выгрузку параметров модели в целом для моделей черной нефти и смесей. Данная функция вызывает функции BOProp () и CProp () для выгрузки параметров для каждого из типов сетей. Код процедуры приведен в разделе "Prop ()" (Приложение В).

Процедура BOProp (). Процедура является частью процедуры Prop (). Ее основной задачей является выгрузка параметров трубопроводной сети для моделей черной нефти. Код процедуры приведен в разделе "BOProp ()" (Приложение В).

Процедура CProp (). Процедура предназначена для выгрузки компонентного состава для модели смеси в целом. Код процедуры приведен в разделе "CProp ()" (Приложение В).

Процедура Run_Button (). Данная процедура просто вызывает функцию Run_Click (filename). Введение процедуры в программу было вызвано тем, что на процедуру с входящей переменной нельзя назначать как событие для кнопки. Код процедуры приведен в разделе "Процедуры запуска моделеи" (Приложение В).

Процедура Run_Click (filename). Процедура обеспечивает запуск модели на расчет. Входящим параметром для процедуры является имя файла модели с расширением *. bpn. Код процедуры приведен в разделе "Процедуры запуска модели" (Приложение В).

Процедура AfterRun_Click (). Процедура обеспечивает выгрузку результатов моделирования на листы "Branch_Out", "Source_Out", "ProfilePlot". Код процедуры приведен в разделе "AfterRun_Click ()" (Приложение В).

Процедура Output (period). Процедура вызывается событием AfterRun_Click (). Даная процедура обеспечивает вывод результатов расчета для источников на страницу "Source_Out". Входным параметром для процедуры является период, для которого ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "Output (period)" (Приложение В).

Процедура Branch_Out (filename, period). Процедура вызывается событием AfterRun_Click (). Даная процедура обеспечивает вывод результатов расчета для участков трубопровода в сводные таблицы на страницу "ProfilePlot". Входным параметром для процедуры является полное имя файла, а также период, для которого производится расчет. Код процедуры приведен в разделе "Branch_Out (filename, period)" (Приложение В).

Функция Result (filename, period). Функция вызывается событием AfterRun_Click (). Даная функция обеспечивает вывод результатов расчета для участков трубопровода для четко установленного списка параметров таблицы на страницу "Branch_Out". Входными переменными для функции является имя файла, а также период, для которого ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "Result (filename, period)" (Приложение В).

Процедура firstNew (). Данный метод обеспечивает расчет и применение параметров сети трубопровода для периодов. Данная процедура вызывает множество других функций, обеспечивающих выполнение той или иной задачи. Код процедуры приведен в разделе "firstNew ()" (Приложение В).

Процедура SetSinks (filename, period). Процедура обеспечивает применение установленных значений для всех стоков сети. Входными параметрами является файл модели, которой будет применяться значения, а также текущий период. Код процедуры приведен в разделе "SetSinks (filename, period)" (Приложение В).

Процедура SetCO (filename, n, m, period). Процедура обеспечивает применение и сохранение новых значений для модели смеси. Входными параметрами является полное имя файла модели, номер строка и столбец для нового набора значений, а также период, для которого ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "Процедуры установки значений для моделей смеси" (Приложение В).

Процедура SetBO (filename, n, m, period). Процедура обеспечивает применение и сохранение новых значений для черной нефти. Входными параметрами является полное имя файла модели, номер строки и столбца для нового набора значений, а также период, для которого ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "Процедуры установки значений для модели черной нефти" (Приложение В).

Процедура SetSCO (filename, n, m, period). Процедура обеспечивает применение и сохранение новых значений для источников модели смеси. Входными параметрами является полное имя файла модели, номер строки и столбца, в котором прописано имя источника, а также период, для которого ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "Процедуры установки значений для моделей смеси" (Приложение В).

Процедура SetSBO (filename, n, m, period). Процедура обеспечивает применение и сохранение новых значений для источников модели черной нефти. Входными параметрами является полное имя файла модели, номер строки и столбца, в котором прописано имя источника, а также период, для которого ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "Процедуры установки значений для модели черной нефти" (Приложение В).

Процедура Group (period). Процедура предназначена для группировки выгруженных значений на странице "ProfilesPlot". Входным параметром для процедуры является общее количество периодов, для которых ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "Group (period)" (Приложение В).

Функция newFile (filename, period). Функция обеспечивает создание отдельной директории и копирование туда файла модели в расширением *. bpn для каждого расчетного периода. Входными данными для функции является полное имя исходного файла модели, а также период, для которого ведется расчет. Код процедуры приведен в разделе "newFile (filename, period)" (Приложение В).

Функция periodi (). Функция обеспечивает расчет количество периодов модели черной нефти, согласно минимальному значению, как было описано в алгоритме. Код процедуры приведен в разделе "Функции работы с периодами" (Приложение В).

Функция PeriodiBO (row, column, sheets). Функция определяет количество периодов для источников модели черной нефти. Код процедуры приведен в разделе "Функции работы с периодами" (Приложение В).

Функция PeriodiCO (row, column, sheets). Функция определяет количество периодов для источников модели смеси. Код процедуры приведен в разделе "Функции работы с периодами" (Приложение В).

Функция Per (). Функция обеспечивает расчет количество периодов модели смеси, согласно минимальному значению, как было описано в алгоритме. Код процедуры приведен в разделе "Функции работы с периодами" (Приложение В).

 

3.4 Руководство пользователя

3.4.1 Общие сведения

Данное приложение предназначено для расчета параметров трубопроводных сетей по годам. Более того, приложение позволяет производить настройку трубопроводов, не открывая программный комплекс PIPESIM.

Для работы программы необходим установленный на рабочем компьютере PIPESIM версии, не более 2008.

Данная система не требует установки. Для работы с ней необходимо скопировать на жесткий диск файл "Расчет параметров трубопроводных сетей. xlsm".

 

3.4.2 Интерфейс пользователя

Программа представляет собой книгу Excel, состоящую из 7 рабочих листов:

.        Main (Основной)

2.      Sources (Скважины)

.        Sinks (Стоки)

.        Branch_Out (Данные расчетов для труб)

.        Source_Out (Данные расчетов для скважин)

.        Units (Единицы измерения)

.        Profiles Plot (Профиль трубопровода)

Опишем подробнее распределение информации по листам. А также опишем списки параметров, доступных на каждом из них.

Main (Основной). На данном листе располагается основная информация о модели в целом, управляющие кнопки и справочная информация для пользователя. На рисунке 8 отмечены 3 основные части рабочего листа.

Первая из них является управляющей. В верхнем левом углу, в ячейке "А1" указывается полное имя файла. Рабочие кнопки расположены и пронумерованы согласно порядку их использования. Тут же размещены подсказки для пользователя, в виде справки и счетчиков рассчитанных периодов.

Вторая рабочая часть листа содержит общие параметры модели. Для моделей черной нефти это данные о вязкости (Viscosity Data) и корреляции потока (Flow Correlations). Для моделей смеси это только данные о потоке. Представленные в этих таблицах данные доступны только для чтения.

Рисунок 8. Станица "Main" для моделей черной нефти

Для моделей смеси рабочие области расположены так, как показано на рисунке 9. Иной внешний вид обусловлен тем, что для моделей смеси набор свойств меньше, чем для моделей черной нефти. Более того, данные имеют другую структуру и изменению во времени полежит компонентный состав смеси.

Третья рабочая область содержит данные для редактирования. Заполненные данные можно заменить для пересчета, а в свободные области следует вводить данные для новых периодов. Область для ввода и корректировки данных выделена голубым цветом (обозначение для ячеек описано в первой рабочей части листа).

Рисунок 9. Станица "Main" для моделей смеси

(Скважины). Второй лист содержит параметры, которые установлены для источников (скважин). Список этих параметров является ограниченным. В него входят давление, температура и скорость для разного типа потоков. Далее списки различаются для разных видов моделей (рисунок 10).

Для моделей смеси (на рисунке справа) второй лист заполняется компонентным составом смеси на источниках с указанием массовой доли того или иного компонента в смеси. Для моделей черной нефти (на рисунке слева):

§  обводненность (watercut),

§  плотность дегазированной нефти (DOD),

§  удельная плотность воды (Water SG),

§  удельная плотность попутного газа (Gas SG),

§  расход газа в виде газового фактора (GOR - gas-oil ratio, GLR - gas-liquid ratio).

Рисунок 10. Станица "Sources"

(Стоки). Третий лист (рисунок 11) содержит данные о стоках (нефте - и газосборниках). Данные на листе изменяемы, возможна установка новых значений для периодов. Среди параметров указывается температура, давление и скорость потока.

Рисунок 11 Станица "Sinks".

Branch_Out (Данные расчетов для труб). Четвертый лист (рисунок 12) содержит результаты моделирования для участков трубопровода. Данные сгруппированы по характеристикам и представлены для все расчетных периодов.

Рисунок 12. Станица "Branch_out"

Список параметров строго фиксирован и содержит следующие характеристики после моделирования:

§  давление,

§  температура,

§  скорость движения жидкости,

§  скорость движения газа,

§  обводненность.

Source_Out (Данные расчетов для скважин). Пятый лист (рисунок 13) содержит результаты моделирования для источников (скважин) трубопровода. Данные доступны только для чтения и разделены по характеристикам в таблицах на все расчетные периоды. Список параметров идентичен списку со страницы "Branch_Out".

Рисунок 13. Станица "Source_out"

(Единицы измерения). Шестая страница (рисунок 14) является вспомогательной и содержит данные для перевода единиц измерения в программе. Такая возможность предусмотрена для всех показателей.

Рисунок 14. Станица "Units"

Данные отображаются следующим образом. Сначала описан показатель, для которого применяется та или иная единица измерения. Далее указывается единица измерения, в которой система забирает данные из PIPESIM, коэффициент перевода и обозначение новой единицы измерения.

ProfilesPlot (Профиль трубопровода). На последнем листе (рисунок 15) представлены выходные данные для участков трубопровода. Данные отображаются для всех показателей и сгруппированы по периодам.

Рисунок 15. Станица "ProfilesPlot"

Лист содержит данные для всех участков трубопровода, для всех периодов для фиксированного списка параметров:

·        скорость жидкости (liquid velocity),

·        простой жидкости (liquid holdup),

·        скорость движения газа (gas velocity),

·        средняя скорость флюида (fluid mean velocity),

·        высота гидростатического давления (hydrostatic head),

·        массовая скорость потока (mass flowrate),

·        объемный расход жидкости (flowing liquid volume flowrate),

·        расход газа (flowing gas flowrate),

·        объемный расход газа (flowing gas volume flowrate),

·        объемный расход нефти (flowing oil volume flowrate),

·        обводненность (flowing watercut),

·        средний объём пробки (mean slug volume),

·        средняя длина пробки (mean slug length),

·        средняя частота пробки (mean slug frequency),

·        вклад трения в градиент давления (contribution of the friction to the pressure gradient),

·        эрозионная скорость (errosional velocity).

3.4.3 Работа с программой

До начала работы.

Работа с программным средством начинается с создания модели трубопроводов для черной нефти или смесей. Данная модель создается графическими средствами PIPESIM. Также можно использовать готовые модели трубопроводов.

Для работы приложения не обязательно оставлять открытым как используемые модели, так и саму систему PIPESIM в целом. Приложение работает в асинхронном режиме и никаких более операций пользователя с моделями не требует. Исключением являются только случаи обнаружения ошибок. Программный продукт позволяет оперировать только с ограниченным списком параметров. Если аналитиком обнаружена ошибка в модели или тех данных, которые не управляются приложением, необходимо корректировка средствами PIPESIM.

Файл модели с расширением *. bpn необходимо разместить в отдельную папку, так как при моделировании PIPESIM создает рабочие файлы и папки в директории модели.

В ячейке "А1" первого листа необходимо указать полный путь к файлу модели. Программный комплекс распознает только латинские буквы в директории файла. Например, можно использовать директорию "С: \\Temp\. "

Первые три кнопки приложения предназначены для первоначально настройки и проверки корректности модели. Последняя кнопка запускает расчет параметров по периодам.

Просмотр установленных параметров трубопровода.

Для просмотра текущих параметров трубопровода необходимо нажать кнопку "1_Properties". Нажатие данной кнопки инициирует считывание текущих настроек трубопроводной сети и распределяет их по первым трем листам.

Первый лист ("Main") заполняется общими показателями. Второй ("Sources") - показателями источников. Третий лист ("Sinks") - показатели стоков.

Перед считыванием текущих параметров производится очистка всех листов приложения. Поэтому при повторном использовании данной кнопки после расчетов данные на страницах результатов будут удалены.

В случае, когда для компонент сети установлены частные составы или отдельные параметры, система возвращает пользователю их значения. Запись характеристик происходит следующим образом. Сначала записываются общие показатели, установленные для системы. Если для источников или стоков установлен частный состав, то все параметры переписываются из локального профиля. Если некоторые параметры переназначены для указанных элементов, то они переписываются и в таблицах результатов.

Настройка единиц измерения.

После выгрузки текущих установок трубопроводной системы необходимо настроить единицы измерения для последующей работы с программой. Эта возможность доступна на странице "Units".

В третьем и четвертом столбцах листа указаны единицы измерения, в которых была произведена выгрузка текущих параметров и будут производиться дальнейшие расчеты. Для изменения необходимо ввести новое наименование единицы измерения в четвертом столбце и соответствующий коэффициент для перевода из предустановленных единиц измерения, в которых работает PIPESIM (они указаны в первом столбце), в пользовательские в третьем столбце.

Для того, чтобы применить внесенные изменения потребуется снова воспользоваться кнопкой "1_Properties". После чего текущие показатели перепишутся в новых единицах измерения.

Запуск модели на расчет.

Чтобы запустить расчет показателей трубопроводной сети необходимо использовать кнопку "2_Run". Нажатие этой кнопки запускает расчет выходных параметров трубопроводной сети.

При работоспособной модели и корректной работе приложения в ячейке "F3" появится запись "Simulating…", откроется рабочее окно PIPESIM. Его не требуется контролировать и просматривать. О его наличии можно судить по панели задач (рисунок 16).

При завершении расчета в ячейке "F3" появится "Finished". Данная запись свидетельствует о завершении процесса расчета и готовности к выгрузке результатов моделирования.

В случае возникновения ошибок при запуске модели появится сообщения об ошибках программного комплекса PIPESIM. Моделирование будет прервано, файлы результатов не будут созданы. В случае, если моделирование не произошло, а сообщения об ошибке не было, следует искать неточности в установленных данных. Например, значения некоторых параметров могут иметь допустимые границы и т.д. Отсутствие файла результатов может быть выявлено на следующем шаге.

Просмотр результатов моделирования.

Для выгрузки результатов пробного моделирования необходимос воспользоваться кнопкой "3_After_Run". Результаты моделирования заполнят следующие листы: "Branch_Out", "Source_Out", "ProfilesPlot". На указанных листах появятся результаты расчетов для одного (текущего) периода. Формат введенных значений и иллюстрации описаны в пункте 2. настоящей главы.

В случае, если моделирование прошло с ошибками или по причине некорректности установленных данных файлы результатов не были созданы появится сообщение об ошибке, как показано на рисунке 17.

Рисунок 16. Индикаторы запуска модели

Рисунок 17. Сообщение об ошибке

В данной ситуации следует проверить корректность введенных данных или произвести запуск модели средствами PIPESIM, для отладки модели трубопроводной сети.

Установка значений для периодов.

Процедура установки значений для периодов для двух типов моделей разная. Опишем подробно указанную процедуру для каждой из них.

Для моделей черной нефти (Black Oil Model). На рисунке 18 отмечены ячейки для вода значений для последующих периодов. Для моделей черной нефти возможно установка значений параметров по периодам для модели в целом (на рисунке справа), частные характеристики для источников (на рисунке внизу слева) и стоков (на рисунке вверху слева).

Рисунок 18. Установка значений периодов для моделей черной нефти

Следует обратить внимание, что число заполненных столбцов (периодов, для которых введены значения) должны совпадать для всех трех случаев. Более того, значения должны быть установлены для каждого источника или стока. В обратном случае программа вычислит значения для минимума установленных для всех пунктов периодов. Если какая-то из рабочих ячеек, предназначенных для установки новых значений, окажется пустой, то указанному параметру ничего не будет присвоено. Это может вызвать появление ошибок или некорректные результаты расчетов.

Для моделей смеси (Compositional Model). Для моделей смеси значения также могут быть установлены для всего трубопровода в целом, для каждого из источников и стоков. Не рисунке 19 изображены области для введения новых данных для периодов для каждого из случаев.

В случае модели смеси также должны быть обязательно заполнены все ячейки для каждого из периодов. Однако, если в модели указан только общий состав, без указания частных компонентных составов для источников, или наоборот, то указывать значения для периодов нужно только для тех элементов, для которых компонентный состав был определен. Значения для стоков должны быть указаны обязательно.

Рисунок 19. Установка значений периодов для моделей смеси (вверху слева - для модели в целом, внизу слева - для стоков, справа - для источников)

Количество периодов, для которых будет производиться расчет также будет определен по минимальному из установленных значений, не учитывая нулевые значения для объектов без указания состава.

В случае, если параметры для источников и стоков не были определены в частном порядке, для них выводятся общие для трубопроводной сети значения. Однако в случае внесения изменений они будут записаны в локальный профиль элемента.

Расчет параметров трубопровода по годам.

Для запуска расчета параметров трубопровода по годам необходимо воспользоваться кнопкой "4_FirstNew". Данная кнопка запускает расчет параметров трубопроводной сети погодам и выдает результаты на листы "Branch_Out", "Source_Out", "ProfilesPlot". Расчет происходит начиная с первого (текущего) периода в единицах измерения, установленных на листе "Units". Формат представления результатов описан в пункте 2 текущей главы.

Расчет производится автоматически и не требует участия пользователя. Для контроля текущего состояния расчетов на основном (первом) листе приложения расположен счетчик рассчитанных периодов (рисунок 20), что позволяет контролировать завершенность процесса.

Рисунок 20 Счетчик рассчитанных периодов

Рисунок 21 Рабочая директория после моделирования (пример для 3-ех периодов)

По окончании моделирования число рассчитанных периодов будет равно числу установленных. Листы заполнятся необходимыми данными, а в рабочей директории файла будут созданы пронумерованные папки (рисунок 21).

Номер папки будет соответствовать номеру расчетного периода. В ней будет размещена копия начальной модели с установленными параметрами для этого периода и рабочими файлам расчета. Тем самым существует возможность просматривать модель для каждого из периодов.

В случае возникновения ошибки при моделировании или отсутствии файла результатов появится сообщение об ошибке, как показано на рисунке 17. После появления данного сообщения расчет параметров прекратится на том периоде, на котором возникла ошибка. Отследить ее можно проверив установленные значения средствами PIPESIM для модели периода, на котором остановилось моделирование.

Интерпретация результатов.

Интерпретация результатов поводится аналитиками на основе полученных значений. Используя стандартные средства и функции MS Excel легко можно строить графики, находить минимальные, максимальные и средние значения показателей и многое другое. Для отслеживания параметров, не вошедших в списки отображения системой, можно воспользоваться файлами моделей для периодов в рабочей директории.

4. Анализ полученных результатов

Результаты аналитических расчетов очень важны для принятия важных управленческих решений. Изменение динамики работы трубопроводов по годам требует оперативного управления. Некоторые действия необходимо выполнять заранее. Но для подобных действий нужны прогнозы и анализ на несколько лет вперед. Программный комплекс PIPESIM является многофункциональным программным средством, позволяющим моделировать работоспособность трубопровода, но к сожалению только на один расчетный год. [10] Для увеличения эффективности управленческих решений и был создана данная программа. Результатом работы по автоматизации расчета параметров трубопроводов систем является система управления, реализованная в Excel, посредством макросов на языке VBA и специальным библиотекам, доступ к которым обеспечивает технология OpenLink. В процессе работы было написано 26 процедур и функций, обеспечивающих работу основных функций системы, таких как:

2.      Запуск модели на расчет.

.        Настройка и отладка работы модели.

.        Просмотр результатов моделирования.

.        Организация расчета параметров по годам

У данного метода проведения динамического анализа есть ряд преимуществ по сравнению с другими методами:

.        Возможность определить критические значения показателей трубопроводов по годам.

2.      Удобное представление данных и знакомый аналитический инструмент для конечного пользователя.

.        Программа не требует установки отдельных компонент и модулей.

При использовании данного программного продукта создаются определенные преимущества и для конечных пользователей. Имея более полные данные о трубопроводной сети для всех периодов в удобном представлении сотруднику становится принимать более взвешенные и обоснованнее управленческие решения. Так как большая часть функций системы автоматизирована, пользователи получают возможность использовать лицензию во внерабочее время (например, обеденный перерыв).

Таким образом, основная задача, поставленная перед разработчиком была выполнена. Процесс расчета параметров трубопроводных сетей по годам автоматизирован средствами программного комплекса PIPESIM, технологии OpenLink и Excel.

5. Технико-экономическое обоснование выпускной квалификационной работы

Организационно-экономическая часть выпускной квалификационной работы предназначена для приведения технико-экономического обоснования (ТЭО) разработки. Данная глава состоит их следующих частей:

§  обоснование актуальности и новизны исследовательской работы (программы), выбор метода, алгоритма исследований;

§  календарное планирование НИР (построение ленточного графика);

§  расчет основных экономических показателей;

§  оценка эффективности проведения и использования результатов работы:

§  оценка конкурентоспособности. [11]

 

5.1 Актуальность разработки

Трубопроводные системы служат для транспортировки углеводородов (нефть, газ, вода, скважинная продукция). Подразделения ОАО "ТомскНИПИнефть" выполняют задачи по проверке пропускной способности и возможности использования существующей системы трубопроводов в условиях изменения прогнозных показателей добычи и закачки по годам. При этом года пиковых значений прогнозной динамики по отдельным участкам системы не совпадают, а анализ требуется провести для каждого участка системы. Подобные расчёты выполняются, как в рамках ПТД, НИР, так и при подготовке ПСД и предпроектных проработках решений.

Для моделирования трубопроводов и расчета необходимых показателей используется программный комплекс PIPESIM. Данное программное обеспечение позволяет моделировать работу трубопровода за один расчетный период. Однако для проведения динамического анализа описанного выше необходимо рассчитывать показатели на несколько лет вперед. В настоящее время данная проблема решается многократным моделированием или дублированием моделей, что значительно увеличивает время на проведения анализа, уменьшая тем самым эффективность работы.

Таким образом, для эффективного выполнения основных задач подразделения большое значение имеет не только наличие многофункционального программного обеспечения, но и возможность использовать его в том режиме, который отвечал бы требованиям специалистов. Автоматизация алгоритма расчета параметров трубопровода по годам решает данную задачу, путем автоматизации расчетов.

 

5.2 Характеристика научно-исследовательской работы (НИР)

Научно-исследовательские работы - это работы научного характера, связанные с научным поиском, проведением исследований с целью получения научных обобщений, изыскания принципов и путей создания (модернизации) продукции. Среди прочего они могут включать в себя прикладные исследования, направленные на решение конкретных проблем, совершенствование методов с целью получения конкретных результатов, при создании научно-технической продукции или повышения эффективности работы.

Результатом научно-исследовательских работ является некоторая научно-техническая продукция (НТП). Научно-технической продукцией являются:

научно-исследовательские работы (НИР);

конструкторские и проектно конструкторские работы;

технологические работы;

инновационные и научно-технические работы;

опытные образцы и опытные партии изделий. [11]

К научно-исследовательской работе, являющейся одним из видов НТП, можно отнести разработку алгоритма автоматизированного расчета параметров трубопровода по годам.

Целью данной работы является повышение скорости и эффективности принятия технических решений при проектировании трубопроводных систем. Данная цель достигается решением такой основной задачи, как автоматизация расчёта параметров сетей трубопроводов по годам на основе прогнозных показателей добычи и закачки с применением программного комплекса Pipesim и технологии OpenLink, MS Excel.

 

5.3 Планирование ВКР

 

5.3.1 Планирование этапов и работ по выполнению ВКР

Планирование ВКР заключается в составлении перечня работ, необходимых для достижения поставленной цели, определение сроков их выполнения, а также исполнителей.

Планирование работ представляет собой графическое представление определенного комплекса работ с помощью сетевых или линейных методов, которые дают представление о последовательности, взаимосвязи и длительности конкретных работ. Сетевые методы планирования в основном используются при большой сложности научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, одновременном участии большого числа исполнителей, необходимости параллельного выполнения работ и т.д. Поскольку данная работа имеет малый штат исполнителей (руководитель, консультант и дипломирующий студент) и проводится с малыми затратами, целесообразно применить систему линейного планирования с построением линейного графика. [11]

Планирование комплекса предполагаемых работ с использованием линейного метода ведется в следующем порядке:

.        Составление перечня работ, необходимых для достижения поставленной задачи;

2.      Определение участников каждой работы;

.        Установление продолжительности работ;

.        Построение линейного графика.

Успешность работы, а также ее качество, зависит от рационального разделения работ на составляющие блоки, достаточного количества времени, отведенного на их выполнение, а также эффективного распределения работ во времени. Величина таких блоков, а также время, отведенное на их выполнение определяется спецификой дипломной работы.

В разработке алгоритма автоматизированного расчета параметров трубопровода по годам принимали участие следующие исполнители:

.        Научный руководитель

2.      Инженер

Работа включала в себя три основных этапа: подготовительный, основной и заключительный. Основной этап содержит работы по моделированию будущей системы, ее созданию, а также внедрению и отладке. Подробный перечень этапов, работ и распределение исполнителей приведен в Таблице 2.

Таблица 2 - Перечень работ

Основные этапы	№	Содержание работ	Должность исполнителя
Подготовительный	1	Принятие решения о разработке, постановка цели и задач.	Инженер, Руководитель
	2	Составление и утверждение задания.	Руководитель, Консультант
Основной	1	Анализ деятельности организации, определение специфики.	Инженер
	2	Выбор и изучение программного обеспечения и необходимых технологий.	Инженер, Руководитель
	3	Определение требований к системе.	Инженер, Руководитель
	4	Проектирование структуры системы.	Инженер
	5	Написание кода системы.	Инженер
	6	Корректировка требований. Отладка программного продукта.	Инженер
	7	Тестирование системы и анализ результатов работы.	Инженер
Заключительный	1	Внедрение и отладка программного продукта.	Инженер, Руководитель
	2	Оформление графического материала и документации к системе.	Инженер
	3	Подготовка отчета о работе.	Инженер, Консультант
	4	Сдача разработки и отчета о работе.	Инженер, Руководитель

5.3.2 Определение трудоемкости выполнения НИОКР

Трудоемкость выполнения НИР оценивается экспертным путем в человеко-днях и носит вероятностный характер, т.к. зависит от множества трудно учитываемых факторов. Для определения ожидаемого (среднего) значения трудоемкости работ t_ож используется следующая формула:

, чел. - дн., (5.1)

где t_{ож i} - ожидаемая трудоемкость выполнения i-ой работы чел. - дн.;

t_{min i} - минимально возможная трудоемкость выполнения заданной i-ой работы (оптимистическая оценка: в предположении наиболее благоприятного стечения обстоятельств), чел. - дн.;

t_{max i} - максимально возможная трудоемкость выполнения заданной-ой работы (пессимистическая оценка: в предположении наиболее неблагоприятного стечения обстоятельств), чел. - дн.

Исходя из ожидаемой трудоемкости работ, определяется продолжительность каждой работы в рабочих днях Т_р, учитывающая параллельность выполнения работ несколькими исполнителями. Такое вычисление необходимо для обоснованного расчета заработной платы, так как удельный вес зарплаты в общей сметной стоимости научных исследований составляет около 65 %.

, раб. дн., (5.2)

где Т_рi - продолжительность одной работы, раб. дн.;

t_{ож i} - ожидаемая трудоемкость выполнения одной работы, чел. - дн.;

Ч_i - численность исполнителей, выполняющих одновременно одну и ту же работу на данном этапе, чел. [11]

 

5.3.3 Техническая готовность темы

Определение технической готовности темы позволяет точно знать, на каком уровне выполнения находится определенный этап или работа. Показатель технической готовности темы характеризует отношение продолжительности работ, выполненных на момент исчисления этого показателя, к общей запланированной продолжительности работ, при этом следует учесть, что период дипломного проектирования составляет примерно 6 месяцев, включая производственную практику, и дипломирующийся инженер выступает в качестве основного исполнителя.

Для начала следует определить удельное значение каждой работы в общей продолжительности работ:

, (5.3)

где У_i - удельное значение каждой работы в %;

T_{рi -} продолжительность одной работы, раб. дн.;

T_{р -} суммарная продолжительность темы, раб. дн.

Тогда техническую готовность темы Г_i можно рассчитать по формуле

, (5.4)

где ∑Т_{рi -} нарастающая продолжительность на момент выполнения i-той работы. [11]

 

5.3.4 Разработка календарного плана работ

Время выполнения ВКР, как правило является сравнительно небольшим. В этом случае наиболее удобным и наглядным является построение ленточного графика проведения работы в форме диаграмм Ганта.

Для удобства построения календарного план-графика, длительность этапов в рабочих днях переводится в календарные дни и рассчитывается по следующей формуле:

, кал. дн., (5.5)

гдеТ_{кi -} продолжительность выполнения одной работы в календарных днях днях;

Т_{рi -} продолжительность одной работы в рабочих днях;

k - коэффициент календарности, предназначен для перевода рабочего времени в календарное.

Коэффициент календарности рассчитывается по формуле:

, (5.6)

где T_кг - количество календарных дней в году;

T_вд - количество выходных дней в году;

T_пд - количество праздничных дней в году.

Следует учесть, что расчетную величину продолжительности работ Т_к нужно округлить до целых чисел. [11]

В результате получим рассчитанные значение продолжительности работ. Подробнее расчеты приведены в таблице 2. По результатам расчетов, назначив первой датой срок начала преддипломной практики, построим диаграмму Ганта для выпускной квалификационной работы (Рисунок 22).

 

5.4 Определение плановой себестоимости проведения ВКР

Определение затрат на выполнение ВКР производится путем составления калькуляции по отдельным статьям затрат всех видов необходимых ресурсов. Калькуляция является основным документом, на основании которого осуществляется планирование и учет затрат на научные исследования.

Калькуляция плановой себестоимости проведения ВКР составляется по следующим статьям затрат:

.        Материалы.

2.      Оборудование.

.        Затраты на оплату труда работников.

.        Уплата страховых выплат.

.        Прочие прямые расходы.

.        Накладные расходы.

Статьи 1-5 относятся к прямым затратам, величину прямых затрат, как правило, следует определять прямым счетом, это затраты, связанные непосредственно с выполнением конкретной ВКР, остальные затраты рассчитываются косвенным способом, это затраты на содержание аппарата управления, общетехнических и общехозяйственных служб, они объединяются в статье "Накладные расходы". [11]

 

5.4.1 Затраты на материалы

Стоимость материалов формируется исходя из цены их приобретения и платы за транспортировку, осуществляемую сторонними организациями. В том случае, если расходы, связанные с доставкой материальных ресурсов для конкретной ВКР, незначительны, то их можно опустить.

На статью "Материалы" относятся следующие затраты: сырьё, основные и вспомогательные материалы; покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия; электроэнергия на технологические цели. [11]

Таблица 3 - Материалы, комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты

Наименование	Количество	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
Печатная бумага	1 уп.	150	150
USB Flash накопитель	1 шт.	300	300
Канцелярские товары	1 комплект	100	100
Всего за материалы, руб.				550
Транспортно-заготовительные расходы (3%), руб.				16, 5
Электроэнергия, руб.				115, 344
Итого по статье См, руб.				681, 844

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле

, (5.7)

где Ц_эл - тариф на промышленную электроэнергию (2, 16 коп за 1 кВт∙ч); Р - мощность оборудования, кВт; F_об - время использования оборудования, ч. [11]

Таблица 4 - Параметры сетевого графика

№	Наименование работ	Tож	Tmin	Tmax	Tp	Ч	Уд	Тр_ (нарост)	Тех. Гот-ть	Тк
1.1	Принятие решения о разработке, постановка цели и задач.	1,4	1	2	0,7	2	1,30	0,7	1,30	1
1.2	Составление и утверждение задания.	1,8	1	3	1,8	1	3,35	2,5	4,66	3
2.1	Анализ деятельности организации, определение специфики.	2,6	1	5	2,6	1	4,84	5,1	9,50	4
2.2	Выбор и изучение программного обеспечения и необходимых технологий.	4	2	7	2	2	3,72	7,1	13,22	3
2.3	Определение требований к системе.	1,8	1	3	0,9	2	1,68	8	14,90	1
2.4	Проектирование структуры системы.	4	2	7	4	1	7,45	12	22,35	6
2.5	Написание кода системы.	19	15	25	19	1	35,38	31	57,73	28
2.6	Корректировка требований. Отладка программного продукта.	9,4	7	13	9,4	1	17,50	40,4	75,23	14
2.7	Тестирование системы и анализ результатов работы	4,6	3	7	4,6	1	8,57	45	83,80	7
3.1	Внедрение и отладка программного продукта.	4	2	7	2	2	3,72	47	87,52	3
3.2	Оформление графического материала и документации к системе.	2,6	1	5	2,6	1	4,84	49,6	92,36	4
3.3	Подготовка отчета о работе.	3,2	2	5	3,2	1	5,96	52,8	98,32	5
3.4	Сдача разработки и отчета о работе.	1,8	1	3	0,9	2	1,68	53,7	100,00	1
		60,2	39	92	53,7		100			79,03427

Рисунок 22 Диаграмма Ганта

 

5.4.2 Затраты на приобретение специального оборудования

К статье затрат на приобретение различного оборудования учитываются затраты на покупку и эксплуатацию специального оборудования. Специальное оборудование учитывается в сметной стоимости в виде амортизационных отчислений и рассчитывается по формуле (5.2):

 (5.8)

где:

Ф_пер - первоначальная стоимость оборудования, руб.;

Н_А - годовая норма амортизации.

Норма амортизации рассчитывается по формуле

 (5.9)

где:

Т_сл - срок службы оборудования, лет. [11]

Специальное оборудование, используемое в ВКР, приведено в таблице 5

Таблица 5 - Специальное оборудование

Наименование	Количество, шт.	Фпер. руб.	Тсл, лет	На, %	Са, руб.
Компьютер	1	24 500	4	25	6 125
Принтер	1	3000	5	20	600	27 500			6 725

Таким образом, амортизационные отчисления будут составлять 4765 рублей.

 

5.4.3 Затраты на оплату труда работников

Статья включает основную заработную плату работников, непосредственно занятых выполнением ВКР, (включая премии, доплаты) и дополнительную заработную плату.

С_зп = З_осн + З_доп, (5.10)

где З_осн - основная заработная плата, руб.;

З_доп - дополнительная заработная плата, руб.

Основная заработная плата руководителя (лаборанта, инженера) рассчитывается по следующей формуле:

, (5.11)

где З_осн - основная заработная плата одного работника, руб.;

Т_{раб -} продолжительность работ, выполняемых научно-техническим

работником, раб. дн.;

З_дн - среднедневная заработная плата работника, руб.

Среднедневная заработная плата рассчитывается по формуле

, (5.12)

где З_м - месячный должностной оклад работника, руб.;

М - количество месяцев работы без отпуска в течение года:

–       при отпуске в 24 раб. дня М=11,2 месяца, 5-дневная неделя;

–       при отпуске в 48 раб. дней М=10,4 месяца, 6-дневная неделя;

F_д - действительный годовой фонд рабочего времени научно-технического персонала (в рабочих днях),

Таблица 6 - Баланс рабочего времени [11]

Показатели рабочего времени	Руководитель	Инженер	Лаборант
Календарное число дней	365	365	365
Количество нерабочих дней выходные дни праздничные дни	52 11	104 11	104 11
Потери рабочего времени отпуск невыходы по болезни	48	28	28
Действительный годовой фонд рабочего времени	255	227	227

Месячный должностной оклад работника:

, (5.13)

где Зтc - заработная плата по тарифной ставке, руб.;

k_пр - премиальный коэффициент, равный 0,3 (т.е.30% от З_тс);

k_д - коэффициент доплат и надбавок составляет примерно 0,2 - 0,5 (в ТПУ - надбавка по статье "причисление к объектам культурного наследия" 30-50% от З_тс, в НИИ и на промышленных предприятиях - за расширение сфер обслуживания, за профессиональное мастерство, за вредные условия: 15-20% от З_тс);

k_р - районный коэффициент, равный 1,3.

Тарифная заработная плата Зт находится из произведения тарифной ставки работника 1-го разряда Т_с1 = 600 руб. на тарифный коэффициент kт и учитывается по единой для бюджетных организации тарифной сетке (табл.7).

Для предприятий, не относящихся к бюджетной сфере, тарифная заработная плата (оклад) рассчитывается по тарифной сетке, принятой на данном предприятии. Расчёт основной заработной платы приведён в табл.8. [11]

Таблица 7 - Тарифные коэффициенты по разрядам оплаты труда

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	1,11	1,23	1,36	1,51	1,57	1,84	2,02	2,22	2,44	2,68	2,89	3,12	3,36	3,62	3,9	4,2	4,5

Таблица 8 - Расчёт основной заработной платы

Исполнители	Разряд	kт	Зmс	kпр	kд	kр	Зм	Здн	Траб	Зосн	Здоп
Научный руководитель	13	3,12	2300	0,3	0,3	1,3	14926,1	723,3	5	3616,5	470,1386
Инженер	1	1	2300	0,3	0,3	1,3	4784	231,8	53,7	12448,9	1618,362
Итого Зосн										16065,4	2088,5

 

Дополнительная заработная плата включает оплату за непроработанное время (очередной и учебный отпуск, выполнение государственных обязанностей, выплата вознаграждений за выслугу лет и т.п.) и рассчитывается исходя из 10-15% от основной заработной платы, работников, непосредственно участвующих в выполнение темы:

, (5.14)

где З_{доп -} дополнительная заработная плата, руб.;

k_доп - коэффициент дополнительной зарплаты;

З_{осн -} основная заработная плата, руб. [11]

В таблице 9 приведен расчёт основной и дополнительной заработной платы.

Таблица 9 - Заработная плата исполнителей ВКР

Заработная плата	Основная зарплата, руб.	Дополнительная зарплата, руб.
Научный руководитель	2879,67295	374,3575
Инженер	12675,2818	1647,787
Итого по статье Сзп, руб.	17577, 1

 

5.4.4 Страховые взносы

Согласно [11] статья включает в себя отчисления на уплату страховых взносов. С 1 января 2011 года размер тарифов увеличится. В ПФР нужно будет перечислять взносы в размере 26 процентов, в ФСС России - 2,9 процента, в ФФОМС - 3,1 процента, в ТФОМС - 2 процента (ст.12 Закона № 212-ФЗ). Таким образом, компаниям придется платить страховые взносы в размере 34 %. Итого 34% от суммы затрат на оплату труда работников, непосредственно занятых выполнением ВКР.

, (5.15)

где k_стр - коэффициент страховых отчислений;

С_стр = 5976,2 руб.

 

5.4.5 Прочие прямые расходы

Статья включает затраты на приобретение научно-технической литературы, проведение патентных исследований, содержание оргтехники, услуги связи, представительские расходы, командировки, на рекламу и на другие расходы, не относящиеся к ранее перечисленным прямым статьям.

Расчёт прочих прямых затрат складывается из 3-5% от суммы предыдущих статей:

, (5.16)

где k_пр - коэффициент прочих расходов. [11]

 

5.4.6 Накладные расходы

В данную статью входят расходы на содержание аппарата управления и общехозяйственных (общеуниверситетских) служб, которые в равной степени относятся ко всем выполняемым ВКР. По этой статье учитываются оплата труда административно-управленческого персонала, содержание зданий, оргтехники и хозинвентаря, амортизация имущества, расходы по охране труда и подготовке кадров.

Накладные расходы в ТПУ составляют 25-35% от суммы основной и дополнительной заработной платы, работников, непосредственно участвующих в выполнение темы.

Если ВКР выполняется в НИИ или на промышленном предприятии, то накладные расходы учитываются по этим организациям, как правило, они составляют 70-100%.

Расчет накладных расходов ведется по следующей формуле:

, (5.17)

Где k_накл - коэффициент накладных расходов.

На основании полученных данных по отдельным статьям затрат составляется калькуляция плановой себестоимости ВКР по автоматизации расчета параметров трубопровода по годам по форме, приведенной в таблице 10. [11]

Таблица 10 - Калькуляция плановой себестоимости ВКР

Наименование статей затрат	Сумма, руб.
1. Материалы	681,844
2. Оборудование	6 725
3. Затраты на оплату труда работников, непосредственно занятых созданием НИОКР	17 577,100
4. Страховые взносы	5 976, 200
5. Прочие прямые расходы (4%)	1 160,006
6. Накладные расходы (75%)	13 182,825
Итого себестоимость ВКР, руб.	45 381,375

 

5.5 Определение эффективности ВКР

 

5.5.1 Оценка экономического эффекта и эффективности ВКР

Прежде всего необходимо четко различать понятия экономический эффект и экономическая эффективность нового изделия.

Экономический эффект - это полезный результат применения нового изделия, измеряемый абсолютными величинами. Обычно в качестве полезного результата выступают прибыль, экономия на производственных или эксплуатационных расходах.

Экономическая эффективность - это отношение экономического эффекта к затратам, вызвавшим этот эффект, т.е. сопоставляются размер полученной прибыли, либо снижение производственных издержек, либо экономия эксплуатационных расходов с капитальными вложениями на создание или внедрение нового вида изделия.

Таким образом экономическая эффективность является величиной относительной, получаемой в результате сопоставления эффекта с затратами, она отражает кратность отдачи вложенных в изделие средств:

Е_э = Э / З, (5.18)

где Е_э - экономическая эффективность;

Э - экономический эффект, полученный от внедрения нового изделия, руб.;

З - затраты, связанные с достижением эффекта, руб. [11]

Экономический эффект от внедрения будем считать следующим образом. Одним из преимуществ программы является экономия времени сотрудника на выполнение расчетов, так как программа ведет расчеты автоматически и после введения данных для расчетных периодов не требует внимания пользователя. Рабочее время аналитика освобождается для выполнения других должностных обязанностей, тем самым производительность труда улучшается. Проведем расчеты сэкономленного времени.

Процесс расчета показателей по годам разделим на три обобщенных этапа:

.        Проверка работоспособности модели и введение данных для новых периодов

2.      Проведение расчетов показателей по годам (или ожидание результатов расчета)

.        Интерпретация и оформление результатов.

На выполнение работ первого этапа до и после внедрения программы требуется разное время. Так, до внедрения программы время уходила на внесение данных в специальные поля программы и их сохранение. После внедрения программы все данные водятся одновременно и сводную таблицу файла. Тем самым время, затраченное на установку данных о и после внедрения будет разным. После внедрения оно окажется меньшим. Подробные расчеты экономии времени приведены в таблице 11.

Для того, чтобы показатели для второго этапа были более верными и с наименьшей погрешностью ограничим условия для расчета. Будем проводить расчеты 1 года эксплуатации, в которые была написана и использовалась программа. Сотрудники занимаются данным видом работ около 2 раз в месяц. Предположим, что расчет ведется для 15 временных периодов.

Этап "интерпретация результатов" также изменится после внедрения программы. Данные будут уже в электронных таблицах, что сократит время на их оформление.

Таблица 11 - Расчет экономии времени

	Время на ввод новых данных для одного периода, мин. (Твв)	Время на расчеты для одного периода, мин. (Тр)	Время на интерпр. для одного периода, час. (Тин)	Кол-во периодов, шт. (П)	Кол-во расчетов в месяц, шт. (Р)	Кол-во месяцев, шт. (М)	Затраченное время, мин. (Т)
После внедрения программы	2	0	1,5	30	2	12	3 600
До внедрения программы	20	3	3	30	2	12	22 320

5.5.2 Оценка конкурентоспособности

Конкурентоспособность нового продукта определяется как сравнительная характеристика товара, содержащая комплексную оценку всей совокупности производственных, коммерческих, организационных и экономических показателей отражающих соответствие товара условиям рынка и конкретным требованиям потребителей. [11]

Для того чтобы провести расчет конкурентоспособности необходимо разработанное изделие сравнить с изделиями-аналогами и дать ему оценку с позиции потребителей. Информацию о конкурентах, разрабатывающих и производящих приборную и вычислительную технику, автоматизированные системы возьмем из рекламных сообщений, отраслевых журналов.

Для оценки конкурентоспособности составим таблицу с перечнем наиболее важных показателей НТП. Перечень показателей (факторов) конкурентоспособности приведен в таблице 12.

 

Таблица 12 - Сравнительный анализ изделий-конкурентов

Факторы конкурентоспособности	В	НТП		Ручной ввод
		Б	КС	Б	КС
Быстродействие	0,1	4	0,4	3	0,3
Улучшение производительности	0,2	3	0,6	3	0,6
Товар новый	0,1	5	0,5	2	0,2
Простота адаптирования информации	0,1	4	0,4	2	0,2
Возможность установки силами потребителя	0,1	5	0,5	4	0,4
Удобство в использовании	0,1	4	0,4	3	0,3
Функциональность товара	0,2	4	0,8	5	1
Есть потребность в товаре	0,2	4	0,8	5	1
Итого конкурентоспособность	0,8	4,4		4

Расчет конкурентоспособности выполняется по следующей формуле:

КС = å (В_i x Б_i), (5.19)

где КС - конкурентоспособность научно-технической продукции;

В_i - весомость i-го показателя, проставляемая в долях единицы, при этом å В_i = 1,0;

Б_{i -} баллы i-го фактора конкурентоспособности от 1 до 5 (1 - самая слабая позиция, 5 - самая сильная);

i = 1,…,n - количество рассматриваемых факторов.

На основе проведенного сравнительного анализа изделий (таблице 13) строится профиль конкурентоспособности научно-технической продукции

Таблица 13 - Профиль конкурентоспособности продукции

Показатель	Измерители	1	2	3	4	5	Измерители
Быстродействие	Время, затрачиваемое на моделирование требует внимания пользователя						Время, затрачиваемое на моделирование не требует внимания пользователя
Улучшение производит-ти	Не влияет на производит-ть						Улучшение производительности
Товар новый	Имеет аналоги на рынке						Не имеет аналогов на рынке
Простота адаптации информации	Информация разрозненна и не адаптирована						Информация подготовлена к анализу
Возможность установки силами потребителя	Требует привлечения специалиста со специальными знаниями						Возможна установка силами потребителя
Удобство в использовании	Сложность в использовании						Интуитивно понятный интерфейс
Функциональность товара	Узкий набор функций						Широкий функционал
Есть потребность в товаре	Нет потребности в товаре						Есть потребность в товаре

Позиция каждого изделия-конкурента по отдельному фактору оценивается экспертным путем исходя из весомости фактора (или его значимости) и балльной оценки, проставляемой по пятибалльной шкале.

Если в результате сравнения итоговых оценок конкурентоспособности изделий КС_НТП / КС_ан > 1, то изделие считается конкурентоспособным, если же КС_НТП / КС_ан < 0,8, то изделию требуется доработка, и его нельзя выводить на рынок. В нашем случае данный коэффициент равен 1,1, следовательно разработанный продукт является конкурентоспособным на рынке. [11]

Таким образом, в экономической части данной дипломного проекта были определены основные и требуемые технико-экономические показатели, такие как количество исполнителей, сроки исполнения, себестоимость программного продукта и эффективность проекта в целом. При планировании и организации НИР составлен перечень работ, необходимых для достижения поставленной цели. Все работы по проектировке и созданию продукта проводятся в течении трех месяцев. По предварительным расчетам себестоимость продукта составила 45 381,375 руб. Экономическая эффективность продукта составила 0, 688. Постоянная экономия от внедрения продукта покроет затраты на его производства в течении 1, 5 - 2 лет. Это достаточно короткий срок окупаемости для программных продуктов такого рода. Область применения продукта может быть расширена, так как разработки подобного рода могут быть полезны всем организациям, занимающимся аналитической оценкой трубопроводов на основе моделей PIPESIM.

6. Безопасность и экологичность проекта

6.1 Введение

Исследование проблем, связанных с обеспечением здоровых и безопасных условий труда для человека - одна из наиболее важных задач в разработке новых информационных технологий и систем производства.

Безопасность жизнедеятельности человека определяется характером труда, его организацией, взаимоотношениями, существующими в трудовых коллективах, организацией рабочих мест, наличием опасных и вредных факторов в среде обитания.

Длительная работа на ЭВМ может отрицательно воздействовать на здоровье человека. ЭВМ и, прежде всего монитор ПК (персонального компьютера), является источником электростатического поля; слабых электромагнитных излучений в низкочастотном и высокочастотном диапазонах (2 Гц…400 кГц); рентгеновского излучения; ультрафиолетового излучения; инфракрасного излучения; излучения видимого диапазона. [12]

 

Рисунок 23 Факторы отрицательного воздействия на здоровье человека

Неподвижная напряженная поза оператора ЭВМ в течении длительного времени приводит к усталости и появлению болей в позвоночнике, плечевых суставах, шее. Работа на клавиатуре вызывает болевые ощущения в локтевых суставах, запястьях, кистях и пальцах рук. Наиболее сильной нагрузке подвергается зрительный аппарат оператора. На рисунке 23 показаны факторы отрицательного воздействия компьютера на здоровье человека.

Безопасные уровни излучений регламентируются нормами Госкомсанэпидемнадзора "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам и ПЭВМ и организация работ. Санитарные нормы и правила. 1996".

В настоящее время большинство мониторов имеют маркировку Low Radiation (низкое излучение). Наиболее безопасны мониторы, в которых создан дополнительный металлический внутренний контур, замкнутый на встроенный защитный экран. Однако в настоящее время в употреблении находится еще большое количество мониторов старого образца, не удовлетворяющих современным требованиям безопасности.

При организации рабочего места необходимо однозначно решить вопросы производственной безопасности, эргономики, промышленной санитарии в соответствии с требованиями нормативно-технических документов (НТД). Игнорирование данных требований приводит к получению работником производственных травм или развитию у него профессиональных заболеваний.

Производственные здания, сооружения, оборудование, технологические процессы должны отвечать всем требованиям, обеспечивающим здоровые и безопасные условия труда. При этом необходимо рационально и правильно использовать производственные помещения, обеспечивать защиту работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов, содержать рабочие места в строгом соответствии с санитарно-гигиеническими нормами и правилами.

Режимы труда и отдыха предусматриваются с учетом специфики труда всех работающих, в первую очередь обеспечивают оптимальные режимы работающих с повышенными физическими и нервно-эмоциональными нагрузками, в условиях монотонности и с воздействием опасных и вредных производственных факторов.

6.2 Анализ опасных и вредных факторов

Основным опасным фактором является опасность поражения электрическим током. Исходя из анализа состояния помещения по степени опасности поражения электрическим током можно отнести его к классу помещений без повышенной опасности. [12]

В помещении подавляющая часть электрической проводки является скрытой. Поражение электрическим током возможно только при возникновении оголенных участков на кабеле, а также нарушении изоляции распределительных устройств, однако кабель имеет двойную изоляцию, поэтому опасность поражения значительно снижается. Не исключается также опасность поражения и от токоведущих частей компьютера в случае их пробоя и нарушении изоляции. Кроме того, компьютер является основным источником статического электричества. Местами скопления статических зарядов, как правило, служит поверхность экрана монитора. Частое поражение статическим электричеством может привести к возникновению кожных заболеваний и нервно-психическим расстройствам.

Кроме того, работа непосредственно связана с компьютером, а следовательно с дополнительным воздействием целой группы вредных факторов, что существенно снижает производительность труда. К таким факторам можно отнести:

         воздействие вредных излучений от монитора и компьютера;

-        воздействие электромагнитных излучений;

         недостаточная освещенность;

         шум от работы оборудования (в частности, матричных принтеров);

         некомфортные метеорологические условия;

         умственное перенапряжение и др.

6.3 Производственная санитария

6.3.1 Микроклимат

Рассмотрим микроклимат в помещении, исходя из его размеров. В качестве параметров микроклимата рассмотрим лишь температуру и влажность воздуха.

В помещении осуществляется естественная вентиляция посредством наличия легко открываемых оконных проемов (форточек), а также дверного проема. По зоне действия такая вентиляция является общеобменной. Основной ее недостаток заключается в том, что приточный воздух поступает в помещение без предварительной очистки и нагревания. Согласно нормам СанПиН 2.2.2.542-96 [13] объем воздуха необходимый на одного человека в помещении без дополнительной вентиляции должен быть более 40м³. В нашем случае объем воздуха на одного человека составляет 27м³, из этого следует, что помещение необходимо чаще проветривать, однако можно обойтись и без дополнительной вентиляции.

ЭВМ, стоящие в кабинете требуют поддержания температуры и влажности воздуха в определенных пределах: от 22 до 25⁰С при влажности 60%, такой микроклимат благоприятен для человека.

Таблица 14 - Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений [14]

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, ВТ	Т поверхно-стей, °С	Скорость движения воздуха, м/с	Относительная влажность воздуха, %
Холодный	1а (до139)	22-24	19-26	0,1	60-40
Теплый	1а (до 139)	23-25	20-29	0,1	60-40

К мероприятиям по оздоровлению воздушной среды в производственном помещении относятся: правильная организация вентиляции и кондиционирования воздуха, отопление помещений. Вентиляция может осуществляться естественным и механическим путём. В помещении должны подаваться следующие объёмы наружного воздуха: при объёме помещения до 20 м³ на человека - не менее 30 м³ в час на человека; при объёме помещения более 40 м³ на человека и отсутствии выделения вредных веществ допускается естественная вентиляция.

 

6.3.2 Освещение

Достаточное освещение позволяет предупредить травматизм на рабочем месте и многие профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и увеличивает производительность труда. Освещение на рабочем месте должно быть таким, чтобы работающий мог без напряжения выполнять свою работу. Существуют три вида освещения: естественное, искусственное, совмещенное.

К системам производственного освещения предъявляются следующие требования:

§  соответствие уровня освещенности характеру выполняемой работы;

§  достаточно равномерное распределение яркости на рабочих поверхностях и в окружающем пространстве;

§  оптимальная направленность излучаемого осветительными приборами светового поток;

§  долговечность, экономичность, электро- и пожаробезопасность, эстетичность, удобство и простота эксплуатации.

Освещенность рабочего стола должна быть не менее 300ч500 Лк, что может достигаться установкой местного освещения. Местное освещение не должно создавать бликов на экране. Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура) за счет правильного выбора и расположения светильников, яркость бликов на экране не должна превышать 40 кд/м². Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель.

В кабинете используется совместное освещение - искусственное и естественное (через окна). Система освещения общая. Использованы лампы накаливания и люминесцентный светильник, всего 3 лампы на помещение.

При выполнении дипломного проекта помимо работы на компьютере, приходилось работать с технической документацией, поэтому уровень основного освещения должен быть 300лк. [15]

Естественное освещение осуществляется посредством проемов, ориентированных на восток и обеспечивающих коэффициент естественной освещенности (КЕО) не менее 1.5%.

Так как компьютеры расположены по периметру, то линии светильников располагаются локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору. Для освещения помещения применяются светильники серии Read с люминесцентными PL лампами.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях использования ПК следует проводить чистку светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Для определения необходимого количества ламп и выбора их типа ниже произведен расчет общего искусственного освещения.

Дано помещение с размерами: Длина, А=6м; Ширина, В=3м; Высота, Н=2,7м; Высота рабочей поверхности, hp=0,7м.

Требуется создать освещенность E=300 Лк.

Исходными примем следующие значения:

·      коэффициент отражения стен R_c=50%,

·      коэффициент отражения потолка R_n=70%,

·      коэффициент запаса k=1.4,коэффициент неравномерности Z=1.1.

Рассчитываем систему общего освещения. Выбираем светильники типа ОД, λ=1.3

Приняв расстояние светильников от перекрытия (свес) h_c=0.3 м., получаем: h= H - hp = 2,7 - 0,3 = 2,4 м.

Расстояние между светильниками L определяется как: м.