Загальна постановка кваліметричної задачі, методика її розв’язку

Освоєнню серійного виробництва мобільних установок в Україні з необхідністю передує їх проектування. Автори поставили перед собою задачу з’ясування таких параметрів і конструктивних рішень, які б забезпечили конкурентоспроможність майбутніх вітчизняних установок. Найефективнішим шляхом розв’язку цієї проблеми визнано аналіз багаторічного світового досвіду проектування, виготовлення та експлуатації мобільних установок в умовах їх постійного вдосконалення. Конкурентна боротьба на внутрішньому та світовому ринках примушує виробників мобільних установок постійно їх вдосконалювати. Вдосконалення відбувається як шляхом впровадження прогресивних конструктивно-технологічних рішень, так і вибором параметрів, що найкращим чином задовольняють умовам експлуатації. Конструктивно-технологічні рішення, їх застосовність та поширеність розглянуто в розділі 5.

Метою поточного розділу є виявлення чисельних значень основних параметрів мобільних установок, які відповідають середньостатистичному та сучасному світовому рівню, забезпечують конкурентоспроможність на внутрішньому та світовому ринках відповідно. Для досягнення цієї мети застосовується статистичний метод і апарат регресійного аналізу (розділ 1). Для дослідження обрано наступні параметри:

·допустиме навантаження на підйомний гак Р_гдоп при максимальній паспортній кратності оснастки талевої системи, кН;

·умовна глибина буріння L_ум установкою при використанні в бурильній колоні труб діаметром 114,3 мм, м;

·потужність привода підйомного комплексу N_бл, кВт;

·маса М установки в комплектації виробника, кг.

Відсутність інформації, яка характеризує експлуатаційну надійність установок різних моделей, не дозволяє порівняти їх за цим показником і рекомендувати нормативні значення. Однак для дослідження вибрано серійні установки, що пройшли приймальні випробування і підтвердили свою надійність тривалим періодом експлуатації і існування на ринку. Таким чином, хоча експлуатаційна надійність установок досліджуваних моделей не є однаковою, тим не менш є підстави стверджувати, що серед них відсутні такі, низька надійність яких не дозволила їм витримати конкуренцію. Отже, технічний рівень кожної серійної моделі оцінюється за параметрами призначення, енергоозброєності та матеріаломісткості, що робить саму оцінку достатньо повною.

Дослідження проведено за методикою, викладеною в [9].

Для досягнення спільномірності досліджуваних показників установок усіх класів, отримання репрезентативних вибірок, високоточних статистичних оцінок перелічені показники замінено їх питомими еквівалентами:

·питомою вантажопідйомністю Р_гдоп / L_ум, кН / м;

·питомими потужностями привода підйомного комплексу N_бл / Р_гдоп і N_бл / L_ум, кВт/кН і кВт/м відповідно;

·питомими матеріаломісткостями М / Р_гдоп і М / L_ум, кг/кН і кг/м відповідно.

Описаним способом вдалося усунути вплив класу установок на чисельні значення їх параметрів, крім того, такий підхід дозволив не брати до уваги число моделей в кожному класі та поширеність кожної моделі в світовому парку установок.

Для кожної моделі мобільної установки розглядається сукупність показників: Р_гдоп, L_ум, N_бл, М та їх питомі відповідники Р_гдоп / L_ум = f(L_ум); N_бл = f(L_ум); N_бл = f(Р_гдоп); М / Р_гдоп = =f(Р_гдоп) і М / L_ум = f(L_ум), останні вважаються реалізаціями випадкових функцій параметрів призначення Р_гдоп, L_ум (додаток Б).

З масиву розрахованих питомих показників Y та паспортних параметрів X утворено двовимірні вибірки (X, Y), їх піддано перевірці на однорідність і з них виключено елементи, що не належали до однієї генеральної сукупності. Встановлено корельованість вибірок, методами регресійного аналізу двовимірні масиви апроксимовано монотонними неперервними детерміністичними функціями Y = f(X), позбавленими локальних екстремумів в області існування аргументу X_мін £ X £ X_макс. Віднайдені описаним чином емпіричні рівняння наведено в підрозділах 6.2 - 6.5, вони являють собою математичні моделі середньостатистичного технічного рівня для дослідженої сукупності моделей установок, яка відображує сучасну номенклатуру їх світового виробництва. Проектування і виробництво установок з параметрами, обчисленими за цими рівняннями, забезпечують їм за інших рівних умов конкурентоспроможність на внутрішньому ринку.

Для проектувальника завжди особливий інтерес являє собою модель найвищого технічного рівня, яку він міг би прийняти за прототип, запозичити з неї прогресивні конструктивно-технологічні рішення. Для пошуку таких моделей проведено рейтинговий аналіз, його результати дозволяють визначити моделі і модифікації найвищого технічного рівня як в кожному класі, так і в досліджуваній сукупності в цілому, а також встановити виробника мобільних установок, чия продукція характеризується найвищим технічним рівнем (додатки Б, В). Розв’язок поставленої задачі отримано наступним чином:

·для кожної моделі за рівняннями середньостатистичного рівня обчислено відносні відхилення Δ_в = [Y_і - f(X_і)] / f(X_і);

·двовимірні вибірки досліджуваних параметрів ранжовано за чисельними значеннями відхилень Δ_в з врахуванням їх знака;

·кожній моделі присвоєно ранг - порядковий номер n_і у впорядкованій вибірці. Різна потужність N= n_макс вибірок робить отримані ранги неспільномірними, виключає можливість проведення математичних операцій над ними;

·ранги замінено їх відносними відповідниками - величинами, зворотними порядковим номерам, які змінюються в межах від 1/N_j до одиниці, де N_j - потужність j-ої вибірки (j = 1¼5, див. додаток Б, таблиця Б.1);

·віднайдено оцінку технічного рівня - визначено середнє арифметичне R_i рангів кожної моделі, обчислених за вказаними вище параметрами. Мінімальне чисельне значення R_i відповідає моделі з найвищим технічним рівнем вибірки (додаток Б, таблиця Б.1);

·моделі мобільних установок, що досі розглядалися по класах за величиною класифікаційного параметра Р_гдоп, перегруповано за їх виробниками;

·по кожному з виробників обчислено суми SR_i, шляхом їх ділення на чисельність моделей і модифікацій в номенклатурі виробництва обчислено середньозважений технічний рівень продукції кожного виробника (додаток В, таблиця В.1);

У вступі обгрунтовано потребу у вітчизняному виробництві мобільних установок сучасного світового технічного рівня і експорту їх на світовий ринок. З цього випливає задача визначення параметрів, які забезпечують установкам конкурентоспроможність на світовому ринку. В досліджуваній сукупності наявні установки сучасного світового технічного рівня, їх виявлення та математична обробка їх параметрів дозволяє його встановити. Описану задачу розв’язано шляхом виділення з досліджуваної сукупності моделей установок, в яких відносні відхилення Δ_в не є випадковими при вибраному рівні довірчої імовірності та одночасно є позитивними для вантажопідйомності і енергоозброєності та негативними - для матеріаломісткості. Зрізані за вказаною ознакою двовимірні вибірки піддано регресійному аналізу аналогічно тому, як це було зроблено з вихідними вибірками повної потужності, в результаті отримано комплекс рівнянь, які являють собою математичну модель сучасного світового технічного рівня мобільних установок для буріння, ремонту і обслуговування свердловин за дослідженими одиничними показниками.

Поряд із викладеним проведено порівняння нормативних вимог, встановлених стандартом [2], із середньостатистичним та сучасним світовим технічним рівнями, оцінено доцільність вживання вказаних нормативів в проектуванні вітчизняних установок.

Побудовано графічні залежності, що віддзеркалюють середньостатистичний та сучасний світовий технічні рівні, там же представлено нормативні вимоги [1, 2], (додаток А). Графіки дають наочне уявлення щодо дисперсії досліджуваних параметрів та вказують на відсутність єдиного підходу до призначення параметрів мобільних установок, підтверджують актуальність проведених досліджень.

Одержані описаним чином результати в практичному використанні дозволяють:

·визначити параметри проектованої моделі нової установки, які забезпечують їй конкурентоспроможність на внутрішньому та світовому ринках;

·оцінити доцільність придбання ліцензій на виробництво установок або самих установок певної моделі з відомими параметрами;

·встановити доцільність освоєння виробництва установок певної моделі з відомими параметрами;

·виявити необхідність зміни номенклатури виробництва із виключенням з неї неконкурентоспроможних установок з низьким технічним рівнем;

·вибрати з-поміж установок-аналогів в певному класі модель-прототип для запозичення втілених в ньому конструктивно-технологічних рішень при проектуванні нової установки;

·встановити виробника, чия продукція характеризується найвищим технічним рівнем для придбання у нього готових установок, ліцензії на виробництво, проектно-конструкторської документації;

·оцінити прогресивність нормативів, встановлених чинними стандартами, виявити необхідність перегляду цих стандартів, розробляти нові стандарти на заміну чинних, побудувати параметричний ряд;

·оцінити конкурентоспроможність спроектованої установки до освоєння її серійного виробництва.