1.
Введение
На портале «Открытые системы» в статье Леонида Черняка
«Адаптируемость и адаптивность» говорится следующее:
«Рано или поздно программное обеспечение все же должно
выйти на следующий виток эволюционного развития и обрести два новых качества,
свойственных сложным техническим системам и живым организмам, – адаптируемость
и адаптивность. Основным свойством систем будущего названа сложность
организации и поведения. В то же время они должны строиться из простых и не
очень надежных компонентов, быть несложными для пользователя, администратора и
проектировщика. А для этого они должны быть выполнены по «self-*» технологии, т.е.
быть самоконфигурируемыми, саморегулируемыми, самоадаптируемыми».
Вот именно согласно этих рекомендаций и создана наша
MES-Система. Понятно, что мы, не зная всех этих мудреных научных прогнозов,
долго шли своим путем, но вышли куда следует и намного раньше других IT
разработчиков в России и за рубежом. И совсем не страшно и не обидно, что она
еще по достоинству не понята и не принята в электроэнергетике. Главное, что
данная планка IT настолько высоко поднята, что не считаться с этим уже будет не
возможно. А это значит, что мы совершили революцию в технологии разработки больших
информационных Систем.
Много
раньше ООО «Фирма ИнформСистем» разработала
Инновационную MES-Систему «MES-T2 2020» для реализации технологии экономии
топлива и для увеличения энергоэффективности тепловых и атомных электростанций
при автоматизации расчетов фактических и нормативных ТЭП в реальном времени.
Она предназначена также для реализации технологии безаварийной эксплуатации
атомных энергоблоков, и которая может обеспечить предупреждение всех аварийных
ситуаций на АЭС, ТЭЦ и ГРЭС. Сама методология построения MES-Системы ориентирована на легкую реализацию любых
алгоритмов без программирования. Она содержит полную совокупность современных
возможностей. Это - текстовые проекты задач, самонастройка всей системы, аналитика,
графика и оптимизация.
2.
Концепция самонастраиваемости MES-Системы
Наша новейшая концепция самонастраиваемости на много
лет опережает современное мировоззрение построения больших открытых
производственных программных Систем и MES-Систем в частности. В данном случае
MES (Manufacturing execution system) - это Система управления производством электроэнергии
и тепла, которая связывает воедино все бизнес-процессы с производственными
процессами электростанции, оперативно поставляя объективную и подробную
информацию руководству Генерирующей компании.
А сейчас докажем, что наша Система именно
соответствует технологии «self-*». Для этого сравним ее с живым организмом,
т.е. с человеком.
Человек, рождаясь, ничего не умеет делать и ничего не
знает, хотя в его организме заложены все фундаменты и составляющие для будущей
умелости и будущей эрудиции. Однако, в нем изначально имеются ограничения
талантливости, т.е. профессиональной ориентации. Таким образом, если ему
суждено быть артистом, то он никогда не будет ученым или хорошим инженером.
Человек учится постепенно всю жизнь, даже когда начинает работать. Знания
человек получает с помощью учебников, т.е. посредством определенных инструкций
и алгоритмов.
Наша MES-Система также изначально пуста, т.е. ни на
что не способна, но в ней заложены в виде EXE-файла все предпосылки для будущей
конкретной реализации. MES - это та ориентация, которая в зависимости от
обучения может быть использована в различных производственных направлениях.
Обучение MES-Системы осуществляется постепенно и может выполняться всегда, даже
после того, когда она начнет приносить реальную пользу. В качестве учебников в
данном случае выступают текстовые проекты задач. Эти проекты EXE-файл впитывает
в себя и тем самым приобретается умелость и эрудиция. И все это абсолютно без
программирования.
А сейчас, как говорится, найдите несколько отличий.
Оказывается, их просто нет. Поэтому легко можно сделать вывод, что наша
MES-Система отождествляется с живым организмом, т.е. она - адаптируема и
адаптивна. Получается, что когда великие IT ученые строят планы громадье, мы
простые IT инженеры эти планы независимо уже реализовали в «металле», т.е. у
нас не только разработана уникальная концепция самонастраиваемости, а вся
MES-Система готова к внедрению для электростанций. Но она не просто готова, а
уже 3-и года пылится на полке, т.к. электроэнергетика продолжает
довольствоваться допотопным Excel или ему подобными вчерашними зарубежными
программами.
Как-то по ТВ-каналу «Россия 24» выступал один
представитель из высшего эшелона и повествовал, что Россия отстает даже от
Бразилии в 5 раз по разработкам и внедрению информационных технологий. Он
высказал, что в России не хватает головастых IT специалистов. Но вот мы тут,
все такие IT головастые и не можем пробиться, не можем достучаться. Пишем кучу
Обращений Президенту РФ и всем остальным во власти. Но нас не слышат.
Выделяются огромные финансовые средства на новые IT
разработки. А наша уже давно готовая не может найти себе место под солнцем. Но
ведь она годится для всех предприятий с непрерывным характером производства:
электроэнергетика, нефтегазовая отрасль, химическая промышленность и т.д. А это
половина всей промышленности России, которую можно снабдить MES-Системами. Это
ж какой подъем экономики можно достигнуть и вообще без дорогущих IT разработок.
А сейчас непосредственно о самой концепции полной
самонастраиваемости MES-Системы. Как говорилось выше, что это EXE-файл, который
включает средства настройки и средства функционирования по результатам этой
настройки. Настройка осуществляется в процессе компиляции текстовых проектов
задач, структура которых очень простая и состоит из описания колонок таблицы и
описания строк таблицы. Одна таблица соответствует одной задаче с набором
алгоритмов расчета, с экранной формой и с отчетом.
Таким образом, при компиляции проектов автоматически
создаются все базы данных, все экранные формы, все расчетные DLL программы, все
отчеты. То есть для того, чтобы MES-Система была адаптирована и могла
функционировать на конкретной электростанции кроме EXE-файла и текстовых
проектов ничего больше не надо. Если же в процессе функционирования MES-Системы
необходимо внести коррекцию или дополнение, то корректируется текстовый проект
и запускается компиляция на функционирующей MES-Системе. В этом случае все
изменения встанут на свои места без потери текущей технологической информации.
В результате концепция самонастраиваемости заключается
в том, что сама Система для себя готовит все настроечные данные и сама же по
ним работает. Текстовое же описание проекта задач является всего лишь
источником узнаваемой информации, как для человека книга на русском языке.
Питер Норвиг определяет современный подход к созданию
программных систем следующим образом: «Адаптивное программное обеспечение
использует доступную ему информацию из окружающей среды и совершенствует свое
поведение». Иначе говоря, в адаптивные программы должна быть заложена такая
дополнительная функциональность, которая позволяет им реагировать на
изменившиеся требования со стороны окружающей среды без перепрограммирования.
И все это уже есть у нас в России! И все это имеет
наша MES-Система! Когда же чиновники и корпорации перестанут с заискиванием
использовать западный софт, а примут на вооружение наш отечественный, которого
на западе нет и в помине?
3.
Невероятные
возможности MES-Системы
Когда говорится о невероятных возможностях, то это означает, что такими
уникальными способностями обладают единицы. Но сверх невероятными возможностями
может обладать только один. Именно такой и является MES-Система «MES-T2 2020».
Вы только вдумайтесь в следующие цифры. Общий расчет фактических и нормативных
ТЭП средней электростанции происходит менее чем за одну секунду. А данный расчет
включает 20000 исходных и промежуточных показателей и 300 нормативных графиков.
Вся Система, состоящая из 70 задач, создается с нуля за 30 секунд. В этом
случае при компиляции текстовых Проектов автоматически генерируются все
составляющие Системы: База данных, Экранные формы, Отчеты и DLL-программы для
расчета.
Можно конечно не замечать колоссальных преимуществ данной новейшей
Системы и продолжать буксовать в обнимку с Excel или иными устаревшими
программами. Но если в Генерирующих компаниях возникнет необходимость по-новому
взглянуть на производство электроэнергии и тепла в плане увеличения
энергоэффективности электростанций, то без MES-Системы не обойтись. А она вот
тут – готовенькая терпеливо ждет своего часа. Она ждет, когда поумнеет менеджмент
Генерирующих компаний и захочет с помощью MES-Системы иметь ежегодную
дополнительную прибыль в 5-20 миллиардов рублей от экономии топлива. Она ждет,
когда Руководству Генерирующих компаний надоест бесконтрольный процесс перерасхода
топлива на электростанциях и полное отсутствие достоверной оперативной
информации о нем.
Конструктивно MES-Система включает четыре составляющие: Комплекс ПТО
(Конструктор АРМов), Приложение SQL
Клиент-Сервер, Графический редактор, WEB-Приложение. Основным является Конструктор
АРМов. Приложение SQL
Клиент-Сервер и WEB-Приложение работают по настройкам этого Конструктора АРМов.
MES-Система не имеет своих средств сбора данных непосредственно с датчиков, а
осуществляет их импорт из существующих на электростанции автоматизированных
средств нижнего уровня: АСУТП, АСКУЭ (электроэнергия), АСКУТ (тепло), АСКУГ
(газ) и др. При отсутствии каких-либо исходных данных используется ручной
суточный ввод с последующей трансформацией данных на уровень минутных расчетов.
Комплекс ПТО (производственно-технический отдел) так назван исторически, т.к. данный
программный комплекс разрабатывался более 10 лет и прошел несколько этапов
становления от Технологического Офиса до современной MES-Системы.
Конструктор АРМов осуществляет полную адаптацию MES-Системы к условиям
конкретной электростанции и может эксплуатироваться в многопользовательской
конфигурации Файл-Сервер или Клиент-Сервер без SQL-Сервера. В этом случае Конструктор АРМов
выполняет две функции, как рабочее место Администратора MES-Системы для
внесения всевозможных коррекций и как толстый Клиент, т.е. с множеством
аналитических, оптимизационных и других функций. Но в данном случае есть одна
очень важная особенность, что используется Клиент-Сервер 3-х звенной структуры.
Подобной конфигурации без SQL-Сервера
не может быть ни в одной другой Системе, т.к. это наше ноу-хау. Преимуществами такой
конфигурации Клиент-Сервер являются: отсутствие SQL-Сервера, на порядок выше
скорость расчета, огромное число аналитики и других возможностей.
Конфигурация Клиент-Сервер 3-х звенной структуры без SQL-Сервера это новое слово в инновационном
спиралевидном развитии информационных технологий. В то время, когда все
поголовно перешли на Клиент-Сервер с SQL-Сервером,
мы по иному представили неограниченные возможности нашей конфигурации Клиент-Сервера
с прямым доступом к базе данных без использования медлительного SQL-языка. В
данном случае имеется Сервер Информационных баз данных, Сервер Приложений и
толстый Клиент. Все расчеты выполняет Сервер Приложений на DLL-программе.
Приложение Клиент-Сервер с SQL-Сервером
было разработано в пику IT-бузотерам, которые огульно хаяли Файл-Сервер.
Поэтому мы дополнительно в конфигурацию Файл-Сервер добавили Сервер приложений
и получили Клиент-Сервер без SQL-Сервера.
Приложение Клиент-Сервер с SQL-Сервером
включает тонкий Клиент и Сервер Приложений на DLL-программе. В данном случае
SQL-Сервер используется тот, который предпочитает электростанция. В самом
начале функционирования на SQL-Сервер закачиваются из Комплекса ПТО все настройки
и базы данных, и MES-Система в конфигурации Клиент-Сервер с SQL-Сервером готова к работе.
Графический редактор нами был разработан раньше Комплекса ПТО, как
самостоятельный программный продукт для создания архивных тепловых и
электрических схем иерархической структуры в векторном формате с возможностью
представления динамической информации. В дальнейшем он был модернизирован в
содружестве со специалистом из Свердловэнерго. При создании MES-Системы
Графический редактор был в нее интегрирован.
WEB-Приложение является экзотическим программным продуктом. Он
позволяет размещать в Интернете все расчеты ТЭП с ручным вводом исходных данных
и с аналитикой.
Такая многосторонняя реализация MES-Системы позволяет удовлетворить
многие потребности Генерирующей компании для экономии топлива с целью
увеличения энергоэффективности электростанций и значительно повысить ее
привлекательность для инвесторов. На этой MES-Системе также легко реализуются
задачи по предупреждению всех Аварийных Ситуаций.
В MES-Системе «MES-T2 2020» все аспекты выполнены по технологии
радикальной инновации. Особую роль в Инновационной MES-Системе играют два
момента: Самонастройка всего Комплекса ПТО для любых электростанций: ТЭЦ, ГРЭС,
ПГУ, ГЭС, АЭС и DLL-программы для расчета.
Самонастройка Комплекса ПТО делает возможность разворачивание большой
Автоматизированной Системы от нажатия одной Кнопки. При этом текстовые Проекты
технологических задач преобразуются в необходимые составляющие Комплекса: Базы
данных, Экранные формы, Отчеты, DLL-программы. Вся настройка Комплекса
выполняется за несколько секунд автоматически. Такая мгновенная адаптивность
программного Комплекса к постоянно изменяющимся внешним и внутренним факторам
позволяет всегда иметь достоверную математическую модель электростанции.
Уникальные DLL-программы автоматически создаются в машинных кодах при
компиляции текстовых Проектов. Этим достигается самая высокая скорость расчетов,
что обеспечивает реализацию оптимизационных задач динамического
программирования на полной реальной модели электростанции.
Можно много говорить и об интеллектуальных возможностях MES-Системы с
использованием технологических срезов, и о ХОП (характеристика относительных
приростов) оптимизации, и о симплексном методе решения задач линейного
программирования, и о решении оптимизационных задач методом динамического
программирования с минимаксной стратегией, и об инновационных алгоритмах
предупреждения Аварийных Ситуаций. Но остановлюсь лишь на двух немаловажных
моментах, т.е. MES-Система «MES-T2 2020» – это полностью наша собственная
разработка, аналогов которой нет даже за рубежом, и невероятная легкость
внесения изменений в технологические задачи самими технологами электростанций.
В процессе длительной разработки MES-Системы мы осуществляли черновую
адаптацию Комплекса ПТО на двух десятках ТЭЦ, ГРЭС и АЭС. И что самое
интересное, на каждой электростанции обязательно появлялись свои «хотелки»,
которые мы моментально реализовывали.
Программа тогда будет полезной на электростанции, когда она способна
моментально впитывать все необходимые изменения. Но ведь даже простые расчеты
ТЭП не всегда имеют прозрачную реализацию, не говоря уже о постоянных
изменениях в технологии самой электростанции. Процесс же составления расчета в
текстовом Проекте в MES-Системе и легчайшая отладка этих расчетов выполняется
просто играючи. К тому же в расчетах все показатели имеют обычные обозначения,
привычные для технологов. Это означает, что все алгоритмы расчетов очень
понятны абсолютно всем, а значит, их можно легко и скорректировать.
Вообще-то, можно только гордиться этой российской разработкой, которая
вылилась в такую мощную Инновационную MES-Систему для любых непрерывных
производств. Продвижение же ее именно для электростанций связано только с огромным
опытом работы в электроэнергетике и, особенно, на атомных электростанциях.
4.
Новое понимание MES-Системы «MES-T2 2020» для электростанций
В России функционируют 300 электростанций, которые
распределены между генерирующими компаниями и они территориально разбросаны,
все ТЭЦ и ГРЭС разные по технологии и составу оборудования. Электростанции
относятся к категории непрерывного производства, т.е. каждую минуту для
выработки электроэнергии и тепла сжигается определенное количество топлива.
Общим для всех электростанций является подход технологов к их управлению, т.е.
технологи условно работают с технологическими срезами, которые диктуются планом
поставки электроэнергии и тепла в конкретные промежутки времени суток и с учетом
их реализуемости.
Эти срезы тоже отличаются по длительности и по числу
участвующих в управлении параметров в зависимости от состава работающего
оборудования, но можно выделить общий принцип управления, именно это и
послужило основой создания нашей системы. На электростанции существуют
стабильные и переходные процессы. Так для стабильных и медленно меняющихся
процессов можно принять длительность среза в полчаса, а для переходных
процессов – одна минута. Срезы нужны для решения ниже перечисленных задач,
именно они и лежат в основе управления.
Целью функционирования генерирующей компании, а,
следовательно, и электростанции является прибыль. Величина прибыли находится в
прямой зависимости от качества выполнения плана поставки электроэнергии и
тепла, а также от затрат топлива. Немалую роль здесь играет и безаварийность, а
может и главную, т.к. любая авария нарушает ритмичность производства и вообще
не просто лишает возможности получения прибыли, а и съедает ранее полученную.
При управлении выработкой электроэнергии и тепла
следует добиваться нулевого перерасхода топлива в каждом текущем срезе при
оптимизации загрузки оборудования. Иными словами, для каждого выработанного
количества электроэнергии и тепла за полчаса существуют расчетные нормативные
затраты топлива и его фактические затраты не должны превышать эти нормативы.
Какие технологические задачи решает:
1)
Автоматизированный ввод данных из существующих средств сбора информации
На каждой из 300 электростанций имеются свои различные
средства сбора данных с датчиков давления и температуры и со счетчиков
электроэнергии: АСКУЭ, АСКУТ, АСКУГ (автоматизированные системы коммерческого
учета электроэнергии, тепла, газа), АСУТП, пчела, дельта и прочее. Они все
имеют разных разработчиков, различную идеологию и свои базы данных. Интервалы
опроса датчиков от нескольких секунд. Поэтому из всех этих различных баз данных
нужно собрать необходимую информацию в единую базу с восстановлением
недостающих сигналов в необходимые отрезки времени – минута или полчаса.
2) Ручной
ввод суточных и месячных данных
Месячный ввод данных используется для заведения
плановых показателей для месячных задач. Суточный ввод используется для
недостающих исходных параметром автоматизированного ввода и для
условно-постоянных показателей. В этом случае суточные значения трансформируются
в получасовые и минутные базы данных. А при необходимости для большей
достоверности они могут обрабатываться регрессионными зависимостями вместе с
параметрами, по которым присутствуют датчики.
3) Расчет
ТЭП (технико-экономических показателей) оборудования и электростанции в целом
Все технологические задачи оформляются в виде
текстовых проектов на простом инженерном метаязыке технолога с помощью
инструментального средства «Конструктор проектов», где алгоритмы формируются с
помощью шаблонов. Проект включает два основных описания задачи в табличном
виде: описание колонок со станционными номерами однотипного оборудования (котел,
турбина) и описание строк с исходными и расчетными показателями этого
оборудования в следующем виде: обозначение, единица измерения, наименование,
алгоритм расчета.
После компиляции проектов автоматически создаются:
базы данных, экранные формы, отчеты и расчетные DLL-программы.
В результате полный расчет ТЭП (расчет: фактических и
нормативных ТЭП, отпуска тепла, затрат на собственные нужды и потерь
электроэнергии и тепла) по средней электростанции включает 20000 исходных,
промежуточных и результирующих показателей и 300 энергетических характеристик
оборудования и нормативных графиков. Этот расчет ТЭП выполняется менее 1 секунды.
4) Мониторинг
текущего перерасхода топлива и других показателей на БЩУ (блочный щит
управления)
Затраты топлива составляют более 50% в себестоимости
электроэнергии и тепла, поэтому минимизация этих затрат является основной
целевой функцией управления производством электростанции. Здесь следует
заметить, что только ликвидация неконтролируемого в настоящее время перерасхода
топлива может его сэкономить более чем на 10%, что в среднем соответствует
ежегодному приросту прибыли в 300 миллионов рублей с каждой электростанции.
Перерасход топлива соответствует разности фактического
расхода и нормативного, который получается в результате полного расчета ТЭП.
Постоянный мониторинг текущего перерасхода топлива на БЩУ создает
принудительную мотивацию для эксплуатационного персонала по экономии топлива.
При отсутствии данного мониторинга любой высококвалифицированный персонал
обязательно допускает перерасход топлива на каждом технологическом срезе, т.к.
он просто о нем ничего не знает. В результате перерасход топлива за месяц суммируется
из всех перерасходов в каждом срезе.
Игнорирование этого факта ведет к элементарному
сокрытию резерва увеличения энергоэффективности электростанций. Дело в том, что
существующие в настоящее время месячные расчеты перерасхода топлива
методологически неверны из-за криволинейности нормативных графиков.
5) Выработка
рекомендаций по оптимальной загрузке основного оборудования
Оптимизация загрузки оборудования электростанции дает
экономию топлива в 3-5%. Здесь имеется несколько подходов оптимизации: симплексный
метод решения системы линейных уравнений, метод динамической оптимизации на
полной модели электростанции с минимаксной стратегией, метод ХОП
(характеристика относительных приростов) оптимизации. Следует отметить, что
решение системы линейных уравнений реализуется как обычная технологическая
задача на текстовом проекте.
6) Расчет
необходимого прогнозного количества топлива
Для расчета прогнозного количества топлива
используются удельные затраты топлива на выработку электроэнергии и тепла. Но
есть более точный метод расчета, который использует информацию о
технологических срезах в базе знаний при нулевом перерасходе топлива. Для этого
достаточно задать планируемый график поставки электроэнергии и тепла, а также
сведения о работающем оборудовании и температуре воздуха.
7) Анализ и
выявление некорректных срабатываний дискретных сигналов при аварийных ситуациях
В данном случае с минимальным интервалом
автоматизированного ввода данных сравнивается текущее состояние дискретных
параметров с предыдущим. При выявлении изменения анализируется его
корректность. В случае некорректности выдается сообщение на БЩУ. Здесь
дополнительно могут быть задействованы и аналоговые параметры.
Алгоритмы корректности описываются также в текстовых
проектах аналогично технологическим задачам.
8)
Представление ретро и текущей аналитики исходных и расчетных показателей
Для аналитики представлено множество инструментов:
обзор показателей с настройкой для других аналитических инструментов,
оперативный журнал, оперативный мониторинг, экспресс-анализ с возможностью
построения иерархических схем без графического редактора.
При вызове аналитики из экранной формы автоматически
формируется журнал по заданному показателю для всех единиц конкретного
оборудования и выводится график. Здесь же аналитику можно просматривать в
разрезе получасов за сутки, в разрезе суток за месяц, в разрезе месяцев за год,
а также в разрезе вахт за месяц.
9) Передача
необходимых данных на верхний уровень
По Интернет может быть передана любая информация,
включая и оперативные данные по перерасходу топливу и основным текущим
показателям электростанции.
10)
Формирование месячных отчетных документов
Отчетные документы формируются как месячные задачи в
виде текстового проекта. Месячные данные получаются накоплением суточных данных,
а суточные и сменные накоплением получасовых. Месячные данные по вахтам
формируются из данных по сменам на основе графика вахт.
11)
Построение электрических и тепловых графических схем с выводом динамической
информации
Графический векторный редактор позволяет создавать
иерархические технологические схемы с представлением энергетических примитивов,
рисунков и текстов. На эти схемы можно выводить текущую аналоговую и дискретную
информацию.
12) Текущее
внесение изменений в алгоритмы технологических задач
Вся жизненность системы обеспечивается легкостью
внесения любых изменений самими технологами в структуру расчетов и в алгоритмы
задач. Все изменения вносятся посредством коррекции текстовых проектов с
последующей их компиляцией без потери технологической информации в базах
данных.
Подход к
созданию системы:
Идея, заложенная в основу системы, является ее полная
настраиваемость, поэтому она легко может быть использована для любой
электростанции: ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, АЭС, ПГУ, и вообще для всех непрерывных производств.
Система направлена на непрерывную адаптацию к вновь
возникающим требованиям технологии. Т.е. путем постоянного адаптивного
изменения расчетов ТЭП и преобразования модели электростанции «как есть» в
новую «как должно быть». Поэтому одним из основных положений предлагаемого
подхода является полная интеграция инструментальной и прикладных систем в
единое целое.
Логическая структура системы состоит из двух частей.
Первой части соответствует конструктор. Конструктор всегда один для любых
приложений (АРМ), это exe-файл. Второй части соответствуют приложения, это
шаблоны с открытым кодом для их дальнейшего развития и изменения, поскольку
каждое приложение уникально. В конструкторе описываются модели информационных
объектов. Все, что мы описали в конструкторе, реализуется в приложениях. Мы
можем корректировать все, что описали в конструкторе – изменения мгновенно
через компиляцию появятся в приложениях без перепрограммирования.
5.
Интеллектуальность MES-Системы «MES-T2 2020» для электростанций
Интеллектуальная MES-Система способна синтезировать
цель, принимать решение к действию, обеспечивать действие для достижения цели,
прогнозировать значения параметров результата действия и сопоставлять их с
реальными, образуя обратную связь, корректировать цель или управление. Для
этого она обладает запасом знаний и располагает методами решения задач.
Производственная деятельность в генерирующей компании
содержит два основных процесса.
1) Обеспечение выработки электроэнергии и тепла каждой
электростанцией в соответствии с их графиком поставки при нулевом перерасходе
топлива. Нами уже было доказано, что оптимизация ресурсов в данном процессе
играет меньшую роль, чем ликвидация элементарного человеческого фактора в
перерасходе топлива, которая может быть достигнута только получасовыми расчетами
фактических и нормативных ТЭП в реальном времени с мониторингом перерасхода
топлива на БЩУ.
2) Прогнозирование закупки топлива для каждой
электростанции в соответствии с планами поставки электроэнергии и тепла. В
данном случае для снижения штрафных санкций следует точно рассчитать размеры
необходимого топлива с разбивкой по календарному графику.
Производственный процесс электростанции описывается
следующим образом: B = f(Э,Q), где: B - топливо, Э - электроэнергия, Q - тепло.
А экономический процесс: Св = k*(Сэ+Сq), где: Св - стоимость топлива, Сэ -
стоимость электроэнергии, Сq - стоимость тепла, k - тарифный коэффициент
(0.5-0.6). Таким образом, как в экономическом, так и в производственном
процессах участвуют всего три основных фактора: топливо, электроэнергия и
тепло.
При оптимальном производственном процессе и при
нулевом перерасходе топлива каждой паре (Э,Q) на получасовом отрезке
соответствует строго определенное количество топлива (B). Понятно, что это
представлено упрощенно, т.к. в действительности тепло (Q) это и горячая вода, и
пар с различными параметрами.
Имея базу знаний с набором различных сочетаний (Э,Q,B)
за получасовые интервалы и план поставки (Э,Q) MES-Система легко и мгновенно
рассчитает (B) за любой период. В данном случае удельные расходы топлива и
другие сложные расчеты для планирования и прогнозирования вообще не нужны.
Тоже самое касается и текущего производственного
процесса. Также по базе знаний, но с иным набором сочетаний (Э,Q,Ri) по графику
поставки (Э,Q) MES-Система выберет оптимальный набор (Ri) режимов работы
оборудования. И в данном случае вообще нет необходимости решать оптимизационные
задачи по загрузке оборудования, и не требуются высококвалифицированные
технологи для управления электростанцией. Достаточно только в реальном времени
с помощью MES-Системы контролировать перерасход топлива.
Обучение или формирование базы знаний MES-Системы
происходит в текущем производственном процессе. На получасовых интервалах при
нулевом перерасходе топлива и при оптимальной загрузке оборудования
производится фиксирование данного среза (Э,Q,B,Ri) в базе знаний. Для полного
цикла обучения MES-Системы, естественно, потребуется один год из-за различных
сезонных потребностей электроэнергии и тепла.
На практике процесс управления электростанцией с
использованием MES-Системы выглядит следующим образом.
На БЩУ электростанции мониторинг MES-Системы
представляет в реальном времени графики и значения минутных и получасовых
перерасходов топлива. Если присутствует минутный перерасход топлива, то
оперативно вносятся изменения в производственный процесс. Если отсутствует на
получасовом отрезке перерасход топлива и если данный производственный срез
отсутствует в базе знаний MES-Системы, то он автоматически записывается в базу.
Перечень технологических параметров среза заранее настраивается. В переходных
режимах (день, ночь) процесс фиксирования среза также производится после
установки нулевого значения перерасхода топлива.
При переходе из одной производственной ситуации в
другую (изменение количества выработки электроэнергии и тепла) из базы знаний в
мониторинге MES-Системы выделятся несколько советывающих вариантов среза (набор
технологических параметров) оперативному персоналу БЩУ с целью облегчения
быстрого принятия управляющего воздействия. Если подходящего варианта нет, то
запускается динамический оптимизатор для поиска оптимальной загрузки
оборудования. В процессе обучения, необходимость пользоваться оптимизатором
значительно сократится.
Таким образом, интеллектуальная MES-Система, используя
график поставки электроэнергии и тепла, с помощью базы знаний безошибочно будет
подсказывать наилучшие решения в конкретных производственных ситуациях, а
мониторинг текущего перерасхода топлива в реальном времени обеспечит
максимальную его экономию. А это уже наивысший уровень организации управления
электростанцией.
В настоящее же время на всех электростанциях
сохраняется пещерный уровень автоматизации, даже если имеется нижний уровень
сбора данных, включая АСКУЭ, даже если внедряются продукты Oracle или
ХОП-оптимизация, по причине абсолютно неверных начальных предпосылок. Потому
что, при отсутствии расчетов фактических и нормативных ТЭП в реальном времени с
минутным интервалом, это только антураж с элементами автоматизации, который
решает узкий круг проблем. Но не решает самого главного - управление
производством электростанции.
В одной генерирующей компании внедрена система SAP R-3
для автоматизации верхнего уровня, а на всех электростанциях полностью
автоматизирован нижний уровень по сбору данных. Но расчет ТЭП производится в
Excel раз в месяц, естественно, с подгонкой конечных результатов под нулевой
перерасход топлива. Вот вам и пещерный век.
Высокоэффективно работает электростанция, когда
фактический перерасход топлива за каждый получас, а, следовательно, и за месяц
полностью отсутствует. В настоящее же время ни на одной электростанции не
известен точный фактический перерасход топлива, который должен получаться
только интегральным исчислением из получасовых ТЭП. А тот перерасход топлива,
который фигурирует в месячных отчетах в настоящее время, далек от
действительности, т.к. месячные расчеты перерасхода топлива производятся по
неверным методикам, включая искаженные нормативные графики полиномами.
В рыночных условиях самое главное не просто дороже продать
электроэнергию и тепло или дешевле закупить топливо, а экономично управлять
электростанцией, осуществляя постоянный контроль в реальном времени за
перерасходом топлива. Только внедрение беззатратной MES-Системы придаст мощный
рывок к достижению энергоэффективности электростанции.
6.
Заключение
Основные преимущества MES-Системы «MES-T2 2020»:
1) Описание набора технологических задач на простом
человеческом МЕТА языке в текстовом редакторе в виде Проекта;
2) Автоматическая настройка всей MES-Системы с
текстового описания, т.е. автоматическое создание Проводника задач,
Информационных баз данных, Экранных таблиц и Отчетов;
3) Автоматическое создание скоростных расчетных
DLL-программ;
4) Реализация оптимизационных задач: Симплекс-методом,
ХОП-методом (Характеристика Относительных Приростов) и методом Динамического
программирования;
5) Автоматическая настройка Приложения Клиент/Сервер с
любым SQL-Сервером (MS SQL Server, Oracle, Interbase, MySQL, Informix и др) по
3-х звенной структуре;
6) Автоматическая настройка WEB-Приложения для
расчетов в Интернете.
Реализация MES-Системы возможна в 2-х модификациях:
Клиент-Сервер с 3-х звенной структурой без SQL-Сервера и Клиент-Сервер с 3-х
звенной структурой с SQL-Сервером. 3-х звенная структура означает, что в обоих
случаях имеется сервер Приложений общих расчетов ТЭП, который выполнен на
DLL-программе, формируемой автоматически.
Клиент-Сервер с SQL-Сервером работает с любым SQL-Сервером (Firebird, MS
SQL-Server, Oracle, Interbase, MySQL, PostgreSQL и др.). Структура
Клиент-Сервер с SQL-Сервером автоматически настраивается по настройкам
Комплекса ПТО v.6.x.
Основными инновациями в MES-Системе являются:
адаптируемость и скорость. Легкая адаптация MES-Системы к любой электростанции
достигается тем, что все технологические задачи оформляются в виде текстовых
Проектов на очень простом МЕТА языке, а все составляющие MES-Системы (Базы
Данных, Экранные Формы, Отчеты, Расчетные DLL-Программы) автоматически
генерируются при компиляции этих Проектов. Высочайшая скорость выполнения общих
расчетов, т.е. сразу всех задач по фактическим и нормативным ТЭП,
обеспечивается одной DLL-программой, которая автоматически генерируется с
оптимизацией кода. Другими словами, быстрее выполнить расчет просто невозможно.
Немаловажным конкурентным преимуществом является и то, что «MES-T2
2020» является единственной отечественной MES-Системой, предназначенной для
электроэнергетики. Отличие ее от зарубежных Систем заключается в том, что она
легко адаптируемая и высокоскоростная. Она легко впитывает любые пожелания
Заказчика, которые быстро реализуются без дополнительной оплаты.
MES-Система вносит в устоявшуюся технологию выработки электроэнергии и
тепла абсолютно новый качественный передел: Автоматизированный коммерческий
учет перерасхода топлива.
