Моделирование процессов производства и потребления минеральных ресурсов с использованием ГИС-технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.35, кандидат технических наук Александрова, Вероника Игоревна

• Александрова, Вероника Игоревна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Александрова, Вероника Игоревна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Анализ процессов производства и потребления MCP

1.1 Математические модели динамики глобальных экономических процессов

1.2. Минеральная модель экономики Л.А. Пучкова

1.3. Цель и задачи исследований

Глава 2 Создание системы геомоделией производства и потребления МР с использованием ГИС-технологий

2.1 Общее положение моделирования геоинформационных систем для процессов производства и потребления МП

2.2 Формирование моделей использования MCP

2.3 Модели производства и потребления нефти и продуктов ее переработки

2.4 Иерархическая балансовая модель потребления MCP

Глава 3 Создание моделей процессов добычи и переработки жидких минеральных ресурсов

3.1 Иерархическая схема классифицирования процессов добычи и переработки жидких минеральных ресурсов и получаемых продуктов

3.2 Использование продуктов переработки MCP

3.3 Иерархическая модель переработки жидкого минерального ресурса

3.4 Секторная модель вертикально-интегрированной нефтяной

компании

Глава 4 Имитационные модели и алгоритмы моделирования

процессов производства и потребления MCP

4.1 Алгоритм моделирования процессов переработки минерального ресурса и реализации полученных продуктов

4.2 Структура имитационной модели процессов переработки минерального ресурса и реализации полученных продуктов

4.3 Метод моделирования процессов переработки минерального ресурса и реализации полученных продуктов

4.4 Структура программного комплекса моделирования производства и потребления MCP

4.5 Реализация модулей системы моделирования производства и

потребления MCP с использованием различных вариантов стратегий

4.5.1 Блок-схема алгоритма имитационного моделирования

производства и потребления MCP

Глава 5 Реализация модели производства и потребления энергетических минеральных ресурсов с использованием различных вариантов стратегий

5.1 Методика моделирования процессов производства и потребления MCP с применением ГИС-технологий

5.2 Результаты имитационного моделирования производства и

потребления MCP с использованием ГИС-технологий

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование процессов производства и потребления минеральных ресурсов с использованием ГИС-технологий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Топливно-энергетическая промышленность, связанная с производством и потреблением минеральных ресурсов, включает в себя предприятия нескольких отраслей и является не только самой трудоемкой и капиталоемкой, но и в качестве элемента минерально-сырьевой базы (МСБ) фундаментом экономического развития и обеспечения жизнедеятельности страны. Её основной задачей является обеспечение устойчивого развития российской экономики без ограничении со стороны МСБ, т.е. гармонизация основных материальных характеристик мировой системы. В экономике любой страны мира основную роль играет минерально-сырьевой комплекс, и с каждым годом растут объемы и спектр потребляемых минеральных продуктов (МП) в связи с развитием новых технологий и усложнением производимых изделий. В связи с этим необходимо грамотное планирование и прогнозирование перспектив развития МСБ. Используемые в настоящее время методики прогнозирования не позволяют в достаточной мере учесть резкую изменчивость социально-политических, экономических, экологических и других факторов, что существенно влияет на качество таких прогнозов.

Поэтому создание системы моделирования динамики сложных природно-технических систем в части добычи и потребления минерально-сырьевых ресурсов (МСР), в том числе с целью проведения всестороннего анализа влияния горнопромышленных систем на основные макроэкономические показатели стран с разным уровнем развития экономики, является актуальной задачей современности.

Целью исследования является повышение эффективности народного хозяйства в сфере производства и потребления минерально-сырьевых ресурсов, путем обеспечения информацией и поддержкой принятия управленческих решений с использованием компьютерного моделирования и ГИС-технологий.

Идея работы заключается в применении системы агрегированных каскадных моделей потребления минерально-сырьевых ресурсов (MCP) для динамического моделирования процессов добычи, переработки сырья и реализации товарной продукции с целью повышения эффективности народного хозяйства в целом.

Объектом исследования являются процессы добычи и потребления MCP на примере деятельности многоотраслевых компаний по добыче нефти, производству и потреблению МП на её основе.

Научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

1. Создан метод компьютерного моделирования добычи и потребления минеральных ресурсов с применением ГИС-технологий, отличающийся использованием композитных пространственных моделей размещения и функционирования системы предприятий по производству и потреблению МП и транспортированию промежуточных продуктов между ними, а также конечных продуктов потребителям, и позволяющий разрабатывать эффективные стратегии развития указанных систем.

2. Предложена иерархическая схема классифицирования процессов добычи и переработки жидких минеральных ресурсов и получаемых продуктов, которая позволила создать интерфейс между каскадными (стадиальными) моделями процессов переработки MCP в пространстве и во времени.

3. Разработаны каскадные (стадиальные) модели процессов производства и потребления MCP и алгоритмы их реализации, отличающиеся наличием общего пространственно-временного интерфейса и позволяющие определять эффективность функционирования систем соответствующей стадии производства.

4. Созданы композитная имитационная модель процессов производства и потребления MCP и алгоритм моделирования, позволяющие системно исследовать стратегии функционирования заданного множества

взаимодействующих производств и потребителей МП в пространстве и во времени с целью выбора наилучших среди них.

5. Создана система моделирования процессов производства и потребления MCP с использованием ГИС-технологий, позволяющая реализовать имитационное моделирование функционирования больших минерально-сырьевых систем в пространстве и во времени с целью оценки степени их эффективности и нахождению путей их развития.

Достоверность научных положений, сформулированных в диссертации, подтверждается корректным использованием методов системного анализа, статистических исследований и компьютерного моделирования, соответствием результатов модельных расчетов реально полученным на практике.

Научная значимость работы заключается в разработке моделей, методов и алгоритмов компьютерного моделирования производства и потребления MCP страной или ее регионом, позволяющих оценивать и прогнозировать развитие организационно-технических систем определенной области производства и потребления MCP.

Методы исследований. В работе использованы методы имитационного моделирования (метод Монте-Карло), объектно-ориентированной методологии; теории вероятностей и математической статистики; экономического анализа, ГИС-методы.

Практическая значимость работы состоит в разработке комплекса программ и методики имитационного моделирования производства и потребления MCP, применение и использование которых позволяет системно оценивать и прогнозировать развитие экономики стран и регионов в части потребления MCP.

Теоретической и методологической основами исследования явилось научное наследие отечественных и зарубежных ученых в области экономической теории, системного анализа, экономико-математического

моделирования: Аганбегян А.Г., Александров В.В., Багриновский К.А., Гвишиани Д.М., Гранберг А.Г., Дьячко А.Г., Егоров В.А., Иванилов В.Ю., Канторович Л.Н., Кайя И., Клейн Л.Р., Коссов В.В., Леонтьев В.В., Линнеман Г., Матросов В.М., Медоуз Д., Мензи Д., Месарович М., Моисеев H.H., Немчинов B.C., Нейман Дж.Ф., Новожилов H.A., Пестель Э., Петров A.A., Покровский В.Н., Поспелов И.Г., Пучков Л.А., Редкозубов С.А., Роберте П., Стебниц В., Тинберген Я., Трапезников В.А., Форрестер Дж., Эррера А., Р. Фриш, Т. Хаавелмо.

Информационной базой для теоретических выводов явились материалы аналитических и статистических центров: данные Госкомстата РФ [17]; Данные Независимой службы официальной статистики и анализа энергетики правительства США (Energy Information Administration - EIA «Official Energy Statistics from the U.S. Government») 1992-2007 гг. [39]; Данные Международного энергетического агентства - «Ключевая Мировая Энергетическая Статистика» (International Energy Agency - IEA «Key World Energy Statistics») 2002-2009 гг. [40]; Данные общей статистики мировой энергетики, предоставленные компанией Бритиш Петролеум - BP Statistical Review of World Energy 1972-2009 [38]; РосБизнесКонсалтинг - аналитика и статистика, Россия [29]; Данные Всемирного энергетического совета - The World Energy Council [45]; Годовые отчеты о деятельности 1999-2009 гг. и справочная аналитика Компания ОАО «ЛУКОЙЛ», Россия [20]; Годовые отчеты Компании ОАО «Газпром нефть», Россия [21].

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на семинарах международного симпозиума «Неделя горняка» МГГУ (2008-2011 гг.), кафедры АСУ Московского государственного горного университета. Разработанные модели, алгоритмы и комплекс программ используются в Сибирской угольной энергетической компании (ОАО «СУЭК») и учебном процессе МГГУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, все в

изданиях, входящих в список, рекомендованный ВАК Минобрнауки России для публикации результатов исследований по диссертационным работам.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 137 страницах, включает 7 таблиц, 57 рисунков, список литературы из 60 наименований.

Заключение диссертации по теме «Геоинформатика», Александрова, Вероника Игоревна

Основные выводы и результаты работы, полученные лично автором:

1. Проведен экономико-статистический и структурный анализ систем производства и потребления MCP на примере нефтедобывающей отрасли;

2. Разработана иерархическая классификация процессов добычи жидких MCP и потребления МП их переработки, позволяющая объединить отдельные стадии моделирования переработки и потребления MCP в единую систему имитационного моделирования;

3. Выбрано направление и создан наиболее рациональный способ моделирования сложных природно-технических систем;

4. Разработаны имитационные каскадные (стадиальные) пространственно-временные модели процессов переработки MCP и реализации полученных МП с использованием систем таких моделей создана композитная модель процессов производства и потребления;

5. Разработаны алгоритмы моделирования развития МСБ страны в нефтедобывающем секторе, отличающиеся использованием системы каскадных уровневых балансовых моделей;

6. Разработан метод компьютерного моделирования добычи и потребления MCP с применением ГИС-технологий, отличающийся использованием композитных пространственных моделей размещения и

131 функционирования предприятий по производству и потреблению МП;

7. Создана методика имитационного вероятностного моделирования производства и потребления MCP;

8. Создан программный комплекс моделирования процессов производства и потребления MCP и проведена проверка его функционирования на примере компании ОАО «ЛУКОЙЛ»;

9. Проверка адекватности созданных моделей, алгоритмов и программных средств на примере нефтедобывающей компании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе решена актуальная научная задача разработки метода, моделей и алгоритмов прогнозирования перспектив развития экономики страны (региона) в части производства и потребления MCP с помощью компьютерного моделирования с использованием ГИС-технологий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Александрова, Вероника Игоревна, 2011 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Александрова В.И. Иерархия моделей процессов потребления минеральных ресурсов // ГИАБ. - М.: МГГУ - 2008. - №10. - С. 56-64.

2. Александрова В.И. Применение модели Месаровича-Пестеля при анализе потребления минеральных ресурсов // ГИАБ. - М.: МГГУ - 2008. -№10. - С. 65-75.

3. Александрова В.И. Потребление нефти и ее продуктов // ГИАБ. - М.: МГГУ - 2009. - №2. - С. 17-25.

4. Александрова В.И. Классификация продуктов переработки нефти // ГИАБ. - М.: МГГУ - 2009. - №11. - С. 87-101.

5. Александрова В.И. Концептуальная модель использования жидкого минерального продукта // ГИАБ. - М.: МГГУ - 2009. - №12. - С. 60-71.

6. Александрова В.И. Моделирование и ГИС-технологии // ГИАБ. - М.: МГГУ - 2011. - №6. - С. 34-44.

7. Александрова В.И. Вопрос вторичной переработки нефти в России // ГИАБ. - М.: МГГУ - 2011. - №6. - С. 45-50.

8. Александрова В.И. Имитационная модель производства и потребления минерально-сырьевых ресурсов // Отдельные статьи ГИАБ. - М.: МГГУ -2011.-№10.-С. 10-17.

9. Ашманов С.А. "Введение в математическую экономику" М.: Наука, 1984 г.

10. Басниев К.С. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ -М.: Акционерное общество ТВ АНТ", 1994.-684 с.

11. Бахвалов Л.А. Моделирование динамики России на основе модели ФоррестораУ/Приборы и системы упр. - 1997. - №8. - С. 65-68

12. Бойко Е. В. Химия нефти и топлив: учебное пособие / - Ульяновск: УлГТУ, 2007.- 60 с. Освещены вопросы происхождения нефти и общие

133

сведения о нефтяной промышленности.

13. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978.-400 с.

14. Внукова Е.А. Иерархия моделей процессов потребления минеральных ресурсов // Информатизация и управление-1: Сборник статей. Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического 124 бюллетеня. - М.: Издательство «МИР ГОРНОЙ КНИГИ» - 2008. - С. 56-64.

15. Внукова Е.А. Диссертация: Геомоделирование производства и потребления минеральных ресурсов на базе нечеткой логики М.,2009 С. 123

16. Де Янг и Д. Мензи Янг С. Системное управление организацией. Пер. с англ. М.:Советское радио, 1972. - 456 с.

17. Данные Госкомстата РФ - http://www. gks ,ru/.

18. Ежемесячный аналитический журнал «Нефть и капитал», октябрь 1998, февраль 1999.

19. Кокотчикова E.H. «Макроэкономическое значение нефтегазового комплекса в экономике России», монография, ГАНГ, М. 1996.

20. Компания ОАО «ЛУКОЙЛ» - годовые отчеты о деятельности 19992009 гг., справочная аналитика, основные факты - http://www.lukoil.ru/.

21. Компания ОАО «Газпром нефть» - годовые отчеты http://www.gazprom-neft.ru/.

22. Леонтьев В.В. Межотраслевая экономика М.,1997. -315 с.

23. Леффлер У.Л. / Перевод: З.П. Свитанько, Переработка нефти -224 стр. научно-популярное описание процессов переработки нефти на современном нефтеперерабатывающем заводе 2004.

24. Литвиненко B.C. Возможности минерально-сырьевого потенциала России / Актуальные проблемы минерально-сырьевого комплекса // Приложение к «Запискам Горного института», № 11. - 2002.-12 с.

25. Напалкова М.А. диссертация - стр.35-41 Прогнозирование динамики

134

горной промышленности России в автоматизированных информационных управляющих системах : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06,- Москва, 2000.- 161 е.: ил. РГБ ОД, 61 00-5/3091-9

26. Орочко Д.И., Сулимов А.Д., Осипов JI.H. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке. М., «Химия», 1971.

27. Пучков JI.A. Минеральные модели экономики, статья в инженерную академию http://www.slaviza.ru/texts/Puchkov.pdf

28. Пучков JI.A. О системе горных наук // Горный журнал №7, 1995

29. РосБизнесКонсалтинг - аналитика и статистика, Россия http://www.rbc.ru/.

30. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Часть вторая. М., «Химия», 1968.

31. Степанов В.Г. Статистика, Часть 2, Учебный курс: http://www.e-college.ru/xbooks/xbook056/book/iridex/index.html ?go-part-003*page.htm

32. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. М., «Химия», 1973.

33. Суховеев О.В. Организация системы маркетинга на предприятии./Нефтепереработка и нефтехимия, № 3,1999.

34. Форрестер Дж. Мировая динамика. - М.: Наука, 1978. - 167с.

35. Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия. - М.: Прогресс, 1971.

36. Шеннон Р. "Имитационное моделирование систем - искусство и наука" М.: Мир, 1978

37. Akira Onishi, "Economics Global Interdependence: Projections of the World Economy Using the FUGI Global MacroEconomic Model - A Report to the United Nations Projections and Perspective Studies Branch," Institute of Applied Economic Research, Soka University, Tokyo, September 1986 pp. 411 ; "North-South Interdependence; Projections of the World Economy E1985-2000," in

135

Journal of Policy Modeling 8 (2), 1986; "Uses of Global Models: A New Generation FUGI Model for Simulations of the World Economy," in International Political Science Review, Vol.11, No.2, 1990 pp. 279-295.

38. BP Statistical Review of World Energy 1972-2009.

39. Energy Information Administration - EIA «Official Energy Statistics from the U.S. Government».

40. International Energy Agency - IEA «Key World Energy Statistics».

41. L.Weber, G.Zsak, World Mining Data, Volume 15 Minerals Production Vienna 2000.

42. L.Weber, G.Zsak, World Mining Data, Volume 20 Minerals Production, Vienna 2005.

43. L.Weber, G.Zsak, World Mining Data, Volume 21 Minerals Production, Vienna 2006.

44. L.Weber, G.Zsak, World Mining Data, Volume 22 Minerals Production, Vienna 2007.

45. The World Energy Council.

46. The United States 2001.Balazik R.F., McCartan L., Morse D.E., and Sibley S.F./ Mining Engineering. Publication of SME. No5, 17-43. - 2002.

47. www.newsland.ru/News/Detail/id/271154/cat/44 статья: Цифры и факты: производство и потребление нефти в мире.

48. http://www.gasonline.ru/neft - Нефть. Сайт о нефти, газе, топливе и топливной промышленности.

49. http://www.gosgaz.ru/99 - Государственный газ - Происхождение нефти.

50. http://oils.himdetail.ru/oil6.php - Нефть - разведка нефти.

51. http://www.naftogaz.kiev.ua/ neft.php - Нефть и газ: нефтяные продукты и нефтяные компании. Цены на нефть и газ.

52. http://www.sibai.ru/content/view/1410/1561/ СибАкадемИнновация - О

136

стратегии развития химической и нефтехимической промышленности на период до 2015 года.

53. http://www.krugosvet.ru/enc/nauka I 1еЬп1ка/1еЬпо1ое1уа 1 рготувЫеппов ШЕЕТЕШМЮНЕБКШ PRODUKTI.html - НЕФТЕХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ | Онлайн Энциклопедия Кругосвет

54. http://www.avege.xost.ru/avegemain/proiect/refrat/pldob20.shtml - Анализ организации логтстической цепи: "Добыча нефти - Транспорт - Переработка -Хранение - Потребитель нефтепродуктов".

55. СБ - «Имитационное моделирование систем» Ю. Г. Карпов.

56. http://rnns.ru/news/90254-neft-vse-pyorla-i-pyorla.html Новости: «Нефть все пёрла и пёрла».

57. http://arhpress.rU/nermun/2004/ll/23/4.shtml Статья Георгия АЛЕКСАНДРОВА - «Мамаша, пойдемте в закрома...».

58. http://portirkutsk.ш/forum/viewtopic.php?t= 14310&51аП=() Форум, Тема:

«У нас ВСЕ хорошо!!или близка развязка?»

59. http://www.novdelo.ш/index.php?nav=nnews&viewart=8395 Газета «Новое дело», статья Александра ПАДАЛКИНА - «Россиян зажали в бензиновые тиски».

60. http://khlopkov.falt.ru/papers/MMK%20in%20CFD%20bill.htm Методы Монте-Карло в прикладной математике и вычислительной аэродинамике Академик О.М. Белоцерковский, ИАП РАН, Профессор Ю.И. Хлопков, ЦАГИ.