Источник: «Энергосбережение» №3, 2004, с. 21-23

МНОГОУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ПРИНЯТИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕШЕНИЙ

 

Зикеев П.Е., директор СКТБ систем управления ИПММ Национальной академии наук Украины

 

Решение прикладных задач повышения энергоэффективности производственной и социальной инфраструктуры происходит в ус­ловиях действия различных вли­яющих факторов, причем реше­ния, связанные с энергосбереже­нием, как правило принимаются в условиях многих альтернатив и ограничений, определяемых тех­нологическими и финансовыми возможностями их практической реализации. Проблема возрастает в условиях конфликтной конку­рентной среды, когда действую­щие ограничения могут зависеть (в динамике) от многих внешних и внутренних влияющих факто­ров. В этих случаях расчет только на опыт и интуицию энергоменед­жеров нередко приводит к суще­ственным потерям.

Принципиальной особеннос­тью развиваемых подходов к по­строению многоуровневой систе­мы подготовки принятия энерго­сберегающих решений является то, что критерии, на основании которых на разных уровнях фор­мулируются соответствующие за­дачи, интегрированы в единое функциональное пространство, что позволяет обеспечивать вза­имные переходы от региональных задач к частным (на уровне пред­приятий, проектов и т.п.) и наобо­рот. Так, например, на основе ре­гиональных индикаторов(энерго­емкость валового регионального продукта (ВРП), энергообеспечен­ность региона как показатель энергетической безопасности эко­номики, удельное потребление тепловой и электрической энергии и т.п.) целевая функция энергосбе­режения может бьпь определена как достижение т ребуемой удель­ной )iiepioe\iкости рс1ионально-го валовою продукта (доля по-i ребляемыч шергорееурсов в рас­пределенном ВРП) при заданных

начальных условиях и имеющих­ся ограничениях (технологичес­ких, финансовых, ресурсных и др.). В результате можно быть со­здана основа для системной реа­лизации энергосберегающих про­ектов как непрерывного процесса, связывающего производственно-финансовую деятельность пред­приятий с энергосберегающим бизнесом.

Информационно-аналитичес­кое обеспечение таких задач осу­ществляется на основе техноло­гий, обеспечивающих поддержку подготовки принятия оператив­ных и стратегических энергосбе­регающих решений. Практичес­кая реализация таких технологий позволяет свести вероятность ошибки в принимаемых решени­ях к минимуму - достигаются су­щественные улучшения в ключе­вых показателях, обеспечиваю­щих энергоэффективность произ­водства - один из основных фак­торов конкурентоспособной дея­тельности.

Технологии основаны на ин­теграции отдельных операций в единые бизнес - процессы - со­вокупность различных видов энергосберегающей деятельнос­ти, которые, взятые вместе, уча­ствуют в создании конечного про­дукта. На практике эти методы пока почти не применяются, при­чем одной из субъективных при­чин этого является неочевидность последствий принимаемых реше­ний. С другой стороны, оценки зарубежных аналитиков свиде­тельствуют, что один доллар, вло­женный в поддержку принятия решений, приносит в среднем три доллара прибыли. Если учесть, что подобные выводы сделаны для стабильных жономик, то в ус­ловиях переходной экономики Украины )ффек1ивнос1ь может бьпь в несколько р;и большей.

В принятии решений (опера­тивных, стратегических) в произ­водственной сфере ключевая роль отводится нахождению оптималь­ного баланса между задачами мак­симальной загрузки производ­ственных мощностей, имеющих­ся энергетических и материаль­ных ресурсов и получения макси­мального дохода. Очевидно, что процесс принятия решения в ре­альном масштабе времени в каж­дом конкретном случае потребу­ет оперирования с множеством показателей, как правило постро­енных произвольным образом, и нередко оцениваемых на основа­нии субъективных представлений лица, принимающего решение (ЛПР) о тех или иных предпочте­ниях в решаемой проблеме.

Решение задачи базируется на формализованном описании функционирования предприятия (города, региона) - интеграции разнородных данных в рамках единой бизнес - модели, позво­ляющей проводить оперативную оценку и многофакторный ана­лиз параметров, влияющих на ус­тановленные результирующие, в том числе энергетические, пока­затели (статические, динамичес­кие).

Основная цель технологии -информационная поддержка коли­чественно обоснованных опти­мальных решений, т.е. таких ре­шений, которые, по тем или иным соображениям (критериям), счи­таются (принимаются) предпоч­тительнее других. Само принятие решения относится к компетен­ции ЛПР, которому предоставле­но право окончательного выбора.

В рамках технологии должно бьпь обеспечено формализован­ное описание системы с фуктури-рованных взаимосвязанных биз­нес - процессов объектов. Систем­ные задачи должны бы гь рассмот-рены в постановке, предусматри­вающей требование достижения интегральной эффективности с учетом имеющихся ограничений (технологических, ресурсных, финансовых, экологических, ры­ночных). Здесь учитывается, что технико-экономические показа­тели, характеризующие энерго­эффективность, могут описы­ваться множеством несовмести­мых показателей, из которых не­которые желательно максимизи­ровать, а другие минимизировать - решение, обращающее в мак­симум один какой-то показатель, как правило, не обращает ни в максимум, ни в минимум другие показатели. Поэтому распрост­раненная формулировка «дости­жение максимального эффекта при минимальных затратах энер­горесурсов» здесь не подходит -корректным является, например, любая из таких формулировок: «достижение максимального эф­фекта при заданных энергозатра­тах» или же «достижение задан­ного эффекта при минимальных энергозатратах».

Соответствующие данные базируются на первичных доку­ментах, установленных нормати­вах, регламентах, показателях, других данных, формируемых на всех уровнях управления и кон­троля производственных процес­сов. Тем самым исключается воз­можное влияние промежуточных звеньев на формирование досто­верной информации - для ЛПР обеспечивается возможность оперирования данными с любой степенью детализации (в зависи­мости от содержания и цели ре­шаемой задачи). В производ­ственной сфере для этого долж­ны быть предварительно форма­лизованы и увязаны в рамках единою функционального опи­сания разнообрашые операции, связанные с технологическим и финансовым обеспечением про­изводства и реализации продук­ции, в том числе нижеследую­щие под шдачи:

оперативное сопровожде­ние производственно-финансо­вой деятельности предприятия (формирование данных, необхо­димых для количественного обо­снования решений, которые, по тем или иным соображениям, считаются предпочтительнее других);

динамическое планирова­ние производства - построен­ные на соответствующих данных показатели представляют собой наборы целевых финансовых планов (стратегических, инвес­тиционных, оперативных), отра­жающих условия достижения желаемых технико-экономичес­ких показателей предприятия при различных вариациях исход­ных данных, затратах энергети­ческих и материальных ресур­сов. Практическое использова­ние таких планов состоит в срав­нении (в динамике) стратегичес­ких и оперативных показателей. Особенно важными здесь пред­ставляются количественные за­висимости влияния тенденций изменения текущих показателей производства на достижимость установленных стратегических показателей, которые могут быть скорректированы на основе со­ответствующих энергосберегаю­щих решений (вместе с задача­ми оптимизации использования производственных мощностей предприятия),

инвестиционное бизнес-планирование по приоритет­ным направлениям развития предприятия с использованием энергосберегающих технологий;

стратегическое бизнес-планирование развития пред­приятия.

Многофакторный анализ энергетических показателей, в том числе отклонений парамет­ров от номинальных (норматив­ных) значений, должен обеспе­чить оценку (в динамике) их вли­яния на

- условия поддержания трсбуемой материально-ючнической базы предприятия,

- показатели перерабатывающих мощностей,

- выход товарной продукции по технологическим стадиям ее производства,

- показатели эффективности производства отдельных видов продукции (с формированием решений об оптимизации текущих затрат на производство товарной продукции),

- показатели транспортных схем, предприятия в целом.

Операционный анализ данных должен обеспечить (в динамике) возможность оценки управляемости энергетическими факторами, непосредственно влияющими на себестоимость продукции - влияние изменение объема и структуры производства, технического уровня, организации и управления производством, показателей использования ресурсов, норм расхода энергоресурсов и материалов, общепроизводственных расходов. Выделяются задачи поддержания ресурса основных фондов(текущие и капитальные затраты).

Еще одну проблему состав­ляют многопараметрические за­дачи прогноза потребления элек­троэнергии, не имеющие строго­го формального описания. При­менение классических методов прогнозирования, разработан­ных для анализа динамики вре­менных рядов, для реальных си­стем, функционирующих в усло­виях неопределенности о влия­ющих факторах, вызывает оче­видные затруднения. Поэтому такая задача должна решаться с привлечением специальным об­разом сконструированной дина­мической бизнес-модели, на ос­новании многофакторного ана­лиза параметров которой снача­ла определяется устойчивость показателей к вариации влияю­щих факторов, а затем формиру­ются соо1ве1ствуюшие оценки

показателей. Дальнейшее разви­тие методов решения таких задач связывается с применением спе­циальных алгоритмов адаптив­ного управления, а также искус­ственных нейронных сетей, по­казывающих высокую эффектив­ность работы с нечеткими исход­ными данными.

Подсистему мониторинга потребления электрической и тепловой энергии можно реали­зовать с использованием OLAP-приложений, а картографичес­кие задачи - на основе геоинфор­мационных технологий, напри­мер, на основе интеграции Maplnfo MapX и Oracle Express Objects с организацией хранения показателей в много­мерной базе данных Oracle Express Обеспечивается пред­ставление информация на элек­тронной карте, а также традици­онные средства графического представления данных в произ­вольных разрезах (простран­ственных, временных, объект­ных), устанавливаемых пользо­вателем

Практическая реализация многоуровневой системы подго­товки принятия энергосберегаю­щих решений в региональном масштабе могла бы быть, напри­мер, осуществлена по известной схеме создания Демонстрацион­ных зон высокой энергоэффек­тивности, получивших распрос­транение в России. Такие экспе­риментальные полигоны при­званы отрабатывать нормативно-правовую базу энергосбереже­ния, создавать организационную и финансовую базу реализации современных проектов внедре­ния энергоэффективных техно­логий и оборудования. Некото­рые работы ведутся по Между­народному проекту «Энергети­ческая )ффсктивность-21» Евро­пейской экономической комисси­ей ООН в странах СНГ и Восточ­ной Европы, причем наличие

международных сертификатов способствует привлечению инве­стиций в энергосберегающие проекты.

Особенности системного программного обеспечения тех­нологии, разрабатываемой в СКТБ систем управления ИПММ НАН Украины:

-      система управления бизнеспроцессами предоставляет формализированную платформу для связи между информационными подсистемами (внутри предприятия, между разными предприятиями) в ходе бизнес взаимодействий между ними;

-      система строится в соответствие со спецификацией BPEL4WS на основе технологии web-services и предполагает выполнение на сервере бизнес - процесса, представленного в виде BPEL-документа,

-      описанный при помощи языка BPEL4VVS алгоритм бизнес процесса, выполняясь на сервере приложений, предоставит пользователю возможность производить бизнес - операции с минимальным участием человека;

-      технологии web-services предоставят предприятиям возможность перейти к взаимодействиям на качественно новом уровне, полностьюориентированном на Internet/Intranet, значитель но облегчая интеграцию с информационными системами бизнес партнеров благодаря независимости от аппаратной и программной платформ, достигаемой при помощи широкого использования XML;

-      создание серверной части предполагается на основе технологии Java 2 Enterprise Edition, предос тавляющей среду выполнения для бизнес процесса, и клиентской части - возмож­ность создания документа, описывающего бизнес-про­цесс, и управления выполне­нием бизнес процессами на сервере;

- графический пользовательс­кий интерфейс позволит со­здавать структуру бизнес процесса оператору-менед­жеру с минимальными зна­ниями в области информаци­онных технологий на интуи­тивно понятном уровне. Практика свидетельствует, что реализации подобных техно­логий позволяет решать принци­пиально новые задачи управле­ния, в том числе связанных с энергосбережением, обеспечива­ет оперативность выполнения возникающих задач с учетом рисков и неопределенности в принимаемых решениях; адап­тацию к внутренним и вне­шним влияющим факторам, реализует достаточный набор выполняемых функций при ми­нимуме сложности структуры управления, структурно-техно­логическую оптимизацию реша­емых задач

Заметим также, что систем­ный подход к решению практи­ческих задач энергосбережения будет способствовать преодоле­нию упрощенного представле­ния об энергоаудите - переходу от стандартных задач, обычно сводящихся лишь к измерениям энергетических параметров и со­ставлению планов внедрения на­боров мероприятий, к энергосер­висным задачам, где обеспече­ние энергоэффективности про­изводства рассматриваются в контексте задач технологическо­го анализа с обеспечением не­прерывного финансово-энерге­тического мониторинга реаль­ных производственных комплек­сов.