Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ХРАНЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКЦИИ НЕФТЕГАЗОПЕРЕРАБОТКИ

Фаткуллин В.И. 1 Тугов В.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»
Автоматизация является основным инструментом, использование которого направлено на совершенствование и повышение эффективности технологических процессов в промышленной сфере. Одним из наиболее актуальных направлений применения автоматизированных технологий является нефтегазовая отрасль. Во многом это определяется необходимостью повышения эксплуатационной надежности и безопасности на объектах хранения и реализации продукции нефтегазопереработки. Основной целью проведенного исследования является выполнение анализа относительно возможности совершенствования автоматизированной системы управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки. Автором определены основные элементы системы поддержки принятия решений, необходимых для обеспечения комплексного решения исходной задачи. В результате работы предложен новый подход и алгоритм работы данной системы на основе интеграции интеллектуальных технологий. Основным результатом работы стала разработка интеллектуального алгоритма, учитывающего основные подзадачи в рамках управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки. Материалы работы свидетельствуют о возможности существенного повышения эффективности и оптимизации технологических систем в результате интеграции интеллектуальной автоматизированной системы управления. Результаты исследования могут быть использованы на современных предприятиях нефтегазового сектора, проводящих политику цифровой трансформации и сталкивающихся с необходимостью совершенствования технологических процессов.
нефтегазовая отрасль
хранение
реализация
автоматизация
автоматизированная система
интеллектуальные технологии
1. Кравцов А.С., Седельникова В.А., Чижов К.А., Князева А.Э., Волков И.В. Автоматизация технологических процессов в нефтегазовом производстве // Московский экономический журнал. 2021. № 9. С. 705–711.
2. Агафонов Е.Д., Ващенко Г.В. Современные тенденции информатизации и автоматизации нефтегазовой отрасли // Журнал Сибирского федерального университета. Секция: Техника и технологии. 2016. № 9. С. 1340–1348.
3. Мизенко Д.А. Современное состояние нефтегазового сектора в мире и его место во внешнеэкономической деятельности // StudNet. 2021. № 7. С. 627–643.
4. Фаткуллин В.И., Тугов В.В. Совершенствование автоматизированной системы управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры ОГУ. 2023. С. 1847–1850.
5. Боталов Д.В., Сокольчик П.Ю. Методология проектирования специального программного обеспечения АСУ ТП с применением интегрированных сред моделирования // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. 2019. № 2. С. 48–57.
6. Аверкин П.А. Технологические инновации и занятость в нефтегазовой отрасли // ЭКО. 2021. № 11. С. 119–138.
7. Тчаро Х.С., Воробьев А.Е., Воробьев К.А. Цифровизация нефтяной промышленности: базовые подходы и обоснование «интеллектуальных» технологий // Вестник евразийской науки. 2018. № 2. С. 77–81.
8. Тугов В.В., Пищухин А.М., Трибунский А.В. Оптимальное управление готовностью системы сбора и подготовки нефти к использованию // Автоматизация и современные технологии. 2010. № 3. С. 3–5.
9. Цикин А.М. Основные элементы программы развития газовой отрасли в России // Экономика строительства и природопользования. 2018. № 3 (68). С. 96–106.
10. Турова Е.Д., Сергеева И.Г. Формирование и развитие системы менеджмента качества на предприятиях нефтегазового комплекса РФ на примере ПАО «Газпром» // ЭПИ. 2021. № 3. С. 29–36.
11. Костина Е.А. Совершенствование методов экспертного исследования причин и обстоятельств несчастных случаев при эксплуатации объектов газового и нефтяного комплекса, вызванных ошибками проектирования // Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral». 2020. № 3. С. 269–278.
12. Калиненко Е.А., Пельменева А.А. Инжиниринговые услуги для модернизации нефтеперерабатывающего завода: экономическая эффективность, энергоэффективность // Территория Нефтегаз. 2016. № 6. С. 86–94.

Введение

Актуальность и необходимость совершенствования существующих автоматизированных систем управления (АСУ) объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки на 2024 г. обусловлены несколькими ключевыми факторами. Во-первых, увеличение объемов добычи и переработки нефти и газа требует более эффективных и надежных систем управления, способных обеспечивать высокую производительность и минимизировать потери [1]. Современные автоматизированные системы управления позволяют существенно улучшить контроль над процессами хранения и транспортировки, снижая риск аварийных ситуаций и утечек, что особенно важно для обеспечения экологической безопасности.

Вместе с этим быстрое развитие технологий и внедрение инновационных решений в области информационных систем и промышленной автоматизации открывают новые возможности для оптимизации процессов управления. Использование таких технологий, как искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение и Интернет вещей (Internet of Things, IoT), позволяет создавать более интеллектуальные и адаптивные системы, способные оперативно реагировать на изменения в производственных процессах и внешних условиях [2]. Это не только повышает эффективность работы, но и способствует сокращению эксплуатационных затрат и увеличению прибыли.

Так же важно учитывать рост требований к безопасности и соблюдению нормативных стандартов. Современные АСУ обеспечивают относительно высокий уровень мониторинга и контроля, которого в современных реалиях увеличения числа объектов и ужесточения требований становится недостаточно. Это особенно важно для нефтегазовой отрасли, где нарушение нормативных требований может привести к серьезным финансовым потерям. Совершенствование таких систем способствует не только повышению операционной эффективности, но и укреплению доверия со стороны регулирующих органов и общественности [3]. Как результат, можно выделить ключевую проблему 2024 г., связанную с необходимостью совершенствования АСУ объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки. Вместе с этим при решении задачи авторы акцентируют внимание на необходимости использования интеллектуальных технологий [4].

Цель исследования заключается в анализе возможности совершенствования автоматизированной системы управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки.

Материалы и методы исследования

В рамках выполнения исследования были применены такие методы научного исследования, как анализ, синтез и обобщение. Автором проведена аналитическая оценка возможности применения интеллектуальных технологий в рамках исходной задачи за счет анализа опыта использования таких решений в смежных областях. Информационная база для исследования сформирована на официальных материалах и открытых публикациях авторов по соответствующей тематике, рассматривавших в своих работах вопросы повышения качества и эффективности работы автоматизированных систем управления объектами в нефтегазовой сфере.

Результаты исследования и их обсуждение

Задача управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки включает в себя несколько ключевых аспектов, которые обеспечивают эффективное функционирование всей системы. Одним из основных аспектов является управление складскими запасами, которое предполагает мониторинг и контроль уровня хранимой продукции, оптимизацию объемов хранения и обеспечение своевременной поставки продукции на переработку или реализацию. Это требует точного учета всех запасов, прогнозирования спроса и планирования закупок и поставок, чтобы избежать как излишков, так и дефицита продукции.

Другой подзадачей является управление транспортировкой продукции. Это включает координацию логистических операций, таких как отгрузка продукции на различные транспортные средства, отслеживание маршрутов и контроль за своевременной доставкой [5]. Важную роль играет интеграция с транспортными системами и обеспечение безопасности перевозок, особенно при транспортировке опасных грузов. Использование современных технологий, таких как системы GPS и IoT, позволяет значительно улучшить эффективность и прозрачность логистических процессов.

Вместе с этим управление объектами хранения и реализации продукции требует обеспечения безопасности и соблюдения экологических норм. Это включает в себя контроль состояния оборудования, своевременное проведение технического обслуживания и ремонтных работ, а также мониторинг и предотвращение возможных утечек и аварийных ситуаций. Важным элементом является также соблюдение всех нормативных требований и стандартов, что требует постоянного обновления и адаптации систем управления к изменяющимся условиям и требованиям.

Также значительную роль играет управление финансовыми и административными аспектами, включая бюджетирование, учет затрат, оптимизацию операционных расходов и управление персоналом. Это включает в себя разработку и внедрение эффективных стратегий управления, использование современных систем автоматизации и анализа данных для принятия обоснованных управленческих решений, а также обучение и повышение квалификации сотрудников, что способствует повышению общей эффективности и конкурентоспособности предприятия [6]. Так, современные системы управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки должны обеспечивать возможность комплексного решения всех задач, направленных на обеспечение эффективного функционирования нефтегазовой отрасли.

missing image file

Рис. 1. Основные компоненты интеллектуальной СППР

Существующие АСУ объектами хранения и реализации продуктов нефтегазопереработки в полной мере решают задачи контроля наличия материальных и финансовых активов, но принятие решений об их использовании производится исключительно руководством или уполномоченными ими лицами, без прямого участия в процессе информационных технологий. Таким образом, АСУ для управленцев предоставляет исключительно справочные сведения без каких-либо рекомендаций, что является существенным недостатком текущего состояния дел.

Наиболее перспективным и эффективным решением для автоматизированных систем управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки являются технологии искусственного интеллекта. Данные технологии, представляя ключевой тренд развития научно-технического прогресса в 2024 г., позволяют решать различные подзадачи в комплексе, обеспечивая высокую точность, скорость и адаптивность управления. Для решения исходной задачи совершенствования АСУ перспективным вариантом является разработка интеллектуальной системы поддержки принятия решений (СППР) на базе технологий ИИ. СППР должна включать в себя несколько основных модулей, взаимосвязанных и обеспечивающих комплексный подход к управлению объектами нефтегазопереработки [7]. На рис. 1 представлен результат авторской разработки основных компонентов данной системы.

1. Управление складскими запасами

Для оптимизации управления складскими запасами применяются технологии машинного обучения и прогнозной аналитики. Машинное обучение анализирует исторические данные о потреблении и поставках, позволяя прогнозировать будущие потребности [8]. Это помогает минимизировать излишки и дефицит продукции, оптимизировать объемы хранения и снижать затраты.

2. Управление транспортировкой продукции

Для координации логистических операций и мониторинга транспортировки продукции используются алгоритмы маршрутизации и системы на основе ИИ.

missing image file

Рис. 2. Алгоритм работы интеллектуальной СППР

Эти алгоритмы оптимизируют маршруты доставки, учитывая дорожные условия, пробки и другие факторы, что позволяет сократить время и затраты на транспортировку. Технологии IoT объединяются с системами ИИ для отслеживания и мониторинга транспортных средств в режиме реального времени, обеспечивая высокую прозрачность и контроль процесса транспортировки.

3. Обеспечение безопасности и соблюдение экологических норм

Искусственный интеллект применяется для контроля состояния оборудования и выявления аномалий, которые могут свидетельствовать о возможных проблемах в системе. Алгоритмы глубокого обучения обрабатывают данные с датчиков и прогнозируют потенциальные сбои, что позволяет проводить профилактическое обслуживание и предотвращать аварии, а также контролировать выбросы и утечки, обеспечивая соответствие экологических норм.

4. Управление финансовыми и административными аспектами

Для бюджетирования, учета затрат и оптимизации операционных расходов используются системы ИИ, которые анализируют большие объемы данных и автоматизируют финансовые процессы предприятия. Эти системы способны выявлять скрытые закономерности и тренды, что помогает принимать более обоснованные управленческие решения. Кроме того, ИИ может использоваться для управления персоналом, включая планирование графиков, оценку производительности и обучение сотрудников.

5. Анализ и принятие решений

Искусственный интеллект, включая нейронные сети и алгоритмы машинного обучения, активно используется для анализа сложных данных и поддержки принятия решений. Эти технологии позволяют учитывать множество факторов и переменных, моделировать различные сценарии и прогнозировать их возможные результаты. Кроме того, использование ИИ помогает выявлять скрытые закономерности и тренды, которые могут быть упущены при традиционных методах анализа, что в конечном итоге способствует более эффективному управлению и достижению поставленных целей.

Каждый из представленных модулей системы позволяет решать множество задач, связанных с обеспечением эффективного функционирования и управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки [9]. Автором определяются следующие подзадачи и порядок работы системы, представленные на рис. 2.

Совокупность подпрограмм обеспечивает возможность комплексного подхода к решению задачи и параллельного анализа данных в рамках информационной структуры интеллектуальной СПР, показанной на рис. 1. Необходимо отметить, что информационная структура (рис. 1) определяет направление информационных потоков между компонентами СПР, в то время как алгоритм, показанный на рис. 2, показывает порядок обработки данных в соответствующих информационных потоках. Исходными данными для алгоритмов работы интеллектуальной СППР являются данные о плановом и фактическом наличии продуктов нефтегазопереработки, получаемые от существующей АСУ.

Применение интеллектуальных технологий в автоматизированных системах управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки предоставляет множество преимуществ. Такие технологии значительно повышают точность прогнозирования потребностей в запасах и оптимизации складских процессов [10]. Благодаря алгоритмам машинного обучения и аналитике больших данных, системы могут с высокой точностью предсказывать будущие потребности, что позволяет минимизировать издержки, связанные с избыточными запасами и дефицитом продукции. Также интеллектуальные технологии существенно улучшают управление транспортировкой и логистикой. Алгоритмы маршрутизации и оптимизации доставки позволяют учитывать текущие дорожные условия и загруженность маршрутов, что сокращает время доставки и уменьшает транспортные расходы [11]. Мониторинг местоположения транспортных средств в реальном времени и автоматическое прогнозирование времени прибытия позволяют оперативно реагировать на изменения в условиях движения и планировать логистические операции с высокой эффективностью.

В сравнении с существующей СППР предлагаемая организационная структура интеллектуальной СППР позволяет обеспечивать «бережливый подход» к хранению и реализации продукции нефтегазопереработки за счет минимизации хранимых складских остатков при использовании глубокого планирования транспортных потоков. Также повышение уровня безопасности за счет применения интеллектуальной СППР позволяет более рационально использовать резервные и аварийные фонды предприятия, что приводит к возможности снижения отпускной цены продукции.

Кроме того, применение интеллектуальных систем для мониторинга состояния оборудования и прогнозирования отказов способствует повышению уровня безопасности и надежности. Использование данных с датчиков и алгоритмов обнаружения аномалий позволяет предсказывать возможные поломки и проводить профилактическое обслуживание своевременно, что снижает риск аварий и простоя оборудования. Это не только обеспечивает непрерывность производственных процессов, но и уменьшает затраты на внеплановый ремонт и замену оборудования. ИИ также играет ключевую роль в повышении финансовой и операционной эффективности [12]. Автоматизация бюджетирования и учета затрат на основе предсказательных моделей (например, сверточных и рекуррентных нейронных сетей) позволяет более точно планировать финансовые потоки и оптимизировать расходы. Аналитика больших данных (например, иерархическая кластеризация и регрессия с регуляризацией) помогает выявлять скрытые закономерности и оптимизировать производственные и логистические процессы, что приводит к снижению операционных затрат и повышению общей рентабельности. Наконец, использование интеллектуальных технологий (в частности, полносвязных нейронных сетей) улучшает принятие управленческих решений. Модели машинного обучения и аналитические инструменты предоставляют прогнозы на основе анализа данных, что позволяет руководству принимать обоснованные и эффективные решения. Автоматическая генерация отчетов и рекомендации на основе анализа данных способствует быстрому реагированию на изменения, обеспечивая конкурентные преимущества и устойчивое развитие нефтегазовой отрасли.

Заключение

Таким образом, основной целью представленной статьи являлось выполнение анализа относительно вопроса совершенствования автоматизированных систем управления объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки. В результате работы обоснована необходимость интеграции интеллектуальных методов. Автором разработан алгоритм работы интеллектуальной СППР для решения исходной задачи. Применение данного инструмента предоставляет множество существенных преимуществ и значительно повышает качество, а также эффективность выполнения задач. На 2024 г. с учетом технологических трендов и повышающихся требований к АСУ технологическими процессами применение ИИ становится прямой необходимостью. В заключение следует отметить, что интеграция технологий ИИ в АСУ объектами хранения и реализации продукции нефтегазопереработки позволяет значительно повысить их эффективность, гибкость и надежность. Эти технологии обеспечивают комплексное решение всех подзадач, улучшая общую производительность и снижая операционные риски и затраты.


Библиографическая ссылка

Фаткуллин В.И., Тугов В.В. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ХРАНЕНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ПРОДУКЦИИ НЕФТЕГАЗОПЕРЕРАБОТКИ // Современные наукоемкие технологии. – 2024. – № 8. – С. 94-99;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=40118 (дата обращения: 31.10.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674