Мультипарадигменное имитационное моделирование для «Приразломной»

Морская ледостойкая стационарная платформа (МЛСП) «Приразломная», работающая под управлением компании «Газпром нефть шельф», является уникальным по своей сложности арктическим шельфовым объектом. Платформа единственная в мире ведет добычу нефти на шельфе в условиях тяжелого льда и сложной гидрометеорологической обстановки. За период, прошедший с момента введения платформы в эксплуатацию в 2014 году, был накоплен бесценный опыт работы МЛСП и флота, на основе которого могут быть уточнены плановые решения, заложенные в прошлом. Так, исходя из запланированных темпов роста интенсивности добычи нефти с текущих 2,3 млн т. в год до приблизительно 5 млн т. к 2022 году, возникла необходимость выполнения анализа работы морской транспортно-технологической системы (МТТС) вывоза нефти с платформы и доставки грузов снабжения с учетом реальной практики работы флота. Целью этого анализа является нахождение комплекса мер, обеспечивающих повышение эффективности и безопасности транспортной системы платформы.

Соответствующая масштабная НИР была выполнена «Крыловским государственным научном центром» (КГНЦ) по заказу компании «Газпром нефть шельф».

Для выполнения НИР специалисты КГНЦ разработали уникальный инструмент — компьютерную имитационную модель, позволяющую учитывать множество технических деталей, физических и логистических процессов, максимально приближая модель к реальным условиям.

Для точного анализа влияния природных условий на грузовые терминалы платформы, был создан вероятностный «погодный генератор», с помощью которого моделируются ветер, волнение, течение, дрейф льда, условия видимости и другие природные параметры в районе платформы. Природные условия определяют доступность каждого из четырех грузовых терминалов платформы для отгрузки нефти или выполнения операций судов-снабженцев.

Важным элементом имитационной модели является созданный модуль стратегического планирования перевозок, который позволяет на основе заданных грузопотоков и описаний танкеров и судов-снабженцев получать план рейсов судов и их загрузки в каждом рейсе. Алгоритм планирования основан на удовлетворении наиболее критических потребностей «от начала к концу» с учетом ограничений на объемы стационарных и судовых хранилищ, а также характерных времен рейсов и грузовых операций. 

Характеристики операций судов у платформы определялись не только на основе натурных данных, но также с учётом результатов навигационного моделирования, выполненного на специализированном научно-исследовательском тренажерном комплексе КГНЦ. Работа судов на линии «Мурманск-платформа» моделируется в ГИС-пространстве с учетом природных и навигационных условий на маршруте. Скорости хода и расходы топлива судов определяются на основе специальных расчетных моделей, которые используются не только при моделировании работы судов, но и при логистическом планировании перевозок. Для решения задач планирования был создан специальный расчетный модуль, позволяющий состыковать потребности платформы в различных грузах снабжения с рейсами судов, обеспечивающих доставку этих грузов. Помимо этого, были выполнены детальные оценки прогнозных грузопотоков системы. Отдельное внимание было уделено подтверждению точности созданной имитационной модели. Это позволило доказать, что модель хорошо описывает текущую работу платформы и может достоверно прогнозировать ее будущее.

На основе созданного программного инструмента была смоделирована работа различных конфигураций транспортной системы на период всего цикла добычи нефти на платформе. В ходе исследований было выполнено более 12000 имитационных «прогонов» работы системы до 2038 года, что потребовало более 3000 часов машинного времени. Программа исследований включала анализ раздельного и совместного влияния на работу системы 12 улучшающих мероприятий, таких как изменение производительности отгрузки нефти, привлечение дополнительного ледокола, разрешение одновременной работы судов на различных терминалах платформы и другие. В результате для каждого варианта транспортной системы были определены все необходимые технические и эксплуатационные показатели, а также статистические законы их распределения.

Столь масштабное исследование работы объектов арктической шельфовой техники на основе дискретно-событийного и агентного имитационного моделирования выполнено впервые в мировой практике. Результаты выполненной НИР позволили разработать комплекс улучшений по технической и организационной составляющим процессов взаимодействия судов с платформой.

Результаты выполненной исследовательской работы позволили не только проанализировать самые сложные технические и организационные аспекты процессов взаимодействия судов с платформой, но также предложить и доказательно обосновать комплекс мер по их оптимизации. Выполненное моделирование является основой для принятия управленческих решений на верхнем уровне компании «Газпром нефть шельф», а предложенные решения внедряются в практику работы МЛСП и реализуются в виде руководящих документов. 

Не будет преувеличением декларировать, что использованный подход – мультипарадигменное имитационное моделирование – это единственный на сегодняшний день реальный инструмент, позволяющий адекватно ответить на вызовы, обусловленные исследованием систем освоения арктических шельфовых месторождений. Обоснованию данного тезиса на уровне теоретических соображений и частных примеров в последнее время посвящается значительное количество отечественных и зарубежных печатных работ. Однако настолько масштабное и детальное исследование работы реального объекта арктической шельфовой техники на основе дискретно-событийного и агентного имитационного моделирования выполнено впервые в мировой практике. 

Полностью статья «Использование имитационного моделирования для анализа морской транспортно-технологической системы платформы «Приразломная» (авторы – Д.А. Зайкин, А.Б. Крестьянцев, О.В. Таровик, А.Г. Топаж) опубликована в № 1 (68) 2017 г. журнала «Транспорт Российской Федерации».

Оставить свой комментарий можно в режиме он-лайн или направив письмо в редакцию по адресу guryevandrey@yandex.ru