Износ, прогноз аварийности и план ремонтов

Кратко. Два инструмента отвечают на вопрос «что перекладывать первым». Износ — экспертная методика десктопа: восемь факторов с весами, процент износа, категория 1–5 и приоритет ремонта с учётом последствий отключения и расхода. Прогноз аварийности — модель, обученная на журнале нарушений: вероятность повреждения участка за 2 года, проверенная на годах, которых она не видела, и план перекладок под бюджет. Записку к плану составляет помощник ИИ, сами ремонты ведут в журнале ремонтов (урок 17).

Зачем это

Денег на перекладку всегда меньше, чем старых труб. Нужен порядок, который можно объяснить: почему этот участок в плане этого сезона, а тот — в наблюдении. Износ даёт оценку по паспорту и журналу, прогноз — по фактической истории отказов, и вместе они показывают, где старость трубы опасна, а где нет.

Индекс износа

Для каждого участка ставятся баллы 1–5 по восьми факторам:

Фактор	Вес	Откуда балл
Срок эксплуатации	0,15	от перекладки, иначе от прокладки: ≤ 7 лет — 1, ≤ 15 — 2, < 20 — 3, < 25 — 4, иначе 5
Повреждаемость	0,20	нарушений на 100 м: < 1 — 1, < 2 — 2, < 4 — 3, < 5 — 4, иначе 5
Внешний вид, состояние оборудования, категория нарушений, внешняя и внутренняя коррозия, конструкции	0,05; 0,20; 0,10; 0,10; 0,10; 0,10	экспертные баллы паспорта

износ, %          = Σ (вес · балл) · 20                       (все баллы 5 → 100 %)
износ по заполн.  = Σ (вес · балл) / Σ (вес заполненных) · 20
категория:  < 20 % — 1;  20–40 — 2;  40–60 — 3;  60–80 — 4 (предремонтное);  ≥ 80 — 5 (критическое)

Пустой балл не считается «новой трубой»: в окне показан износ по заполненным факторам. Нарушения берутся из журнала; запись без участка привязывается к ближайшему участку не дальше 20 м и ко всем его копиям в других фрагментах. На копии Астаны это подняло число участков категорий 4–5 с 194 до 1522.

Приоритет ремонта

последствия = 1 + 0,6 · min(Vпотр,3)/3 + 0,4 · min(Ущерб_люди,4)/4 + 0,4 · min(Ущерб_инфр,4)/4     (1 … 2,4)
множитель расхода = 1 + 0,5 · min(|G| / 1000, 1)                                                (1 … 1,5)
приоритет = износ / 100 · последствия · множитель расхода

Vпотр, Ущерб_люди, Ущерб_инфр — справочники паспорта участка; G — наибольший расход участка, т/ч, из последнего расчёта его фрагмента.

Пример (вымышленный участок). 80 м, проложен 30 лет назад, 2 нарушения в журнале; баллы паспорта: вид 3, оборудование 4, категория 2, коррозия внешняя 4 и внутренняя 3, конструкции 3. Последствия: потребители 2, люди 1, инфраструктура 2. Расход 300 т/ч.

срок 30 лет → 5;  повреждаемость 2 · 100 / 80 = 2,5 на 100 м → 3
износ = (0,15·5 + 0,2·3 + 0,05·3 + 0,2·4 + 0,1·2 + 0,1·4 + 0,1·3 + 0,1·3) · 20 = 3,5 · 20 = 70 %  → категория 4
последствия = 1 + 0,6·2/3 + 0,4·1/4 + 0,4·2/4 = 1,70;   множитель расхода = 1 + 0,5·0,3 = 1,15
приоритет = 0,70 · 1,70 · 1,15 = 1,37

Если бы были заполнены только срок и повреждаемость: по формуле десктопа (0,75 + 0,6) · 20 = 27 %, по заполненным — 1,35 / 0,35 · 20 = 77,1 %. Разница показывает, что данных мало.

Прогноз аварийности

Модель (градиентный бустинг на 150 деревьях глубины 3) считает вероятность повреждения участка за 2 года.

• Признаки — только прошлое на дату среза: длина, Ду, возраст, лет с капремонта, прокладка, вид сети, глубина, повреждения участка и в 50/200 м вокруг, повреждаемость фрагмента. Материал и изоляцию не берут: их меняют после аварии.
• Копии сети (одна магистраль в нескольких фрагментах) склеиваются в один участок самого нового фрагмента.
• Проверка по времени. Модель учится на срезе за 2 года до проверочного и предсказывает проверочное окно. Качество — ROC-AUC и доля повреждений на 10 % участков с наибольшим риском. На копии Астаны ROC-AUC 0,88–0,91, а одна история повреждений даёт 0,76–0,80.
• Ожидаемое число повреждений = сумма вероятностей по участкам.
• Нужны минимум два двухлетних окна, в каждом не меньше 100 повреждений с участком и датой.

План перекладок. Единица — трасса: участки одного фрагмента между развилками, подача и обратка — один коридор.

польза  = вероятность повреждения × последствия     (отключаемые потребители, нагрузка, оценка износа или 1)
затраты = длина трассы + затраты объекта (по умолчанию 25 м)      — или то же × расценка класса Ду
отбор   = по убыванию польза / затраты, пока хватает бюджета

Затраты объекта не дают плану набрать обрезков по 2 м. На копии Астаны первые 20 км по прогнозу собрали бы 60 % повреждений проверочных лет, «самые старые первыми» — меньше 1 %.

Как сделать в ТГИД

• Расчёт износа, сортировка, слой на карте — Износ и план ремонтов.
• Проверка модели, участки риска, план перекладок и расценки — Прогноз аварийности.
• Записка ИИ к плану — Записка к плану ремонтов (ИИ), см. урок 21.
• Утверждение плана ремонтов и его 13 обязательных полей — Ремонты.

Права: смотреть может любая роль; «Рассчитать» и «Пересчитать» — право «Запуск расчётов».

Задания

1. Износ без экспертных баллов

Участок переложен 12 лет назад, 1 нарушение на 160 м, экспертных баллов нет. Найдите износ по заполненным факторам и категорию.

Ответ

Срок 12 лет → 2; повреждаемость 1 · 100 / 160 = 0,625 → 1. Износ (0,15·2 + 0,2·1) / 0,35 · 20 = 28,6 % — категория 2. Так выглядит почти вся копия Алматы: два фактора из восьми.

2. Приоритет

Износ 65 %, последствия: потребители 3, люди 4, инфраструктура 0; расход 1800 т/ч. Приоритет?

Ответ

Последствия 1 + 0,6 + 0,4 + 0 = 2,0; множитель расхода — 1,5 (больше 1000 т/ч). Приоритет 0,65 · 2,0 · 1,5 = 1,95.

3. План на 0,6 км

Четыре трассы (затраты объекта 25 м): A — 0,4 км, вероятность 0,30, отключит 30 потребителей; B — 0,2 км, 0,10, 120 потребителей; C — 0,5 км, 0,25, 8 потребителей; D — 0,3 км, 0,05, 400 потребителей. Что войдёт в план?

Ответ

Польза: A 9, B 12, C 2, D 20. На километр с затратами: D 20/0,325 = 61,5, B 12/0,225 = 53,3, A 9/0,425 = 21,2, C 2/0,525 = 3,8. В план идут D и B (0,55 км), A уже не помещается. Короткая трасса с большой зоной отключения обгоняет трассу с высокой вероятностью, но малыми последствиями.