Система управленческого контроля и принятия решений

Использование платформы e-node для создания технологических информационных систем

Программная система была разработана для использования при реализации проектов по автоматизации различных технологических и бизнес-процессов современных предприятий, работающих в различных областях промышленности.

Предпосылками для разработки системы e-node являются:

  • проблемы по интеграции различных унаследованных информационных систем предприятий;
  • повышение сложности внедрения, администрирования и контроля за программными комплексами традиционной архитектуры;
  • возрастание степени дублирования данных, документов, конфигурационной информации;
  • необходимость решения вопросов, связанных с процессами эксплуатации различных версий программного обеспечения;
  • В настоящее время система e-node функционирует на различных программно-аппаратных платформах (процессоры архитектуры Intel32/64, АРМ, ОС семейства Windows, Linux, Android).

Задачами e-node являются:

  • создание единой распределенной, отказоустойчивой платформы с распределённым хранением данных и исполнением кода (виртуальное облако);
  • создание единой системы контроля и поддержки исполнения кода для решения технологических задач;
  • создание основы для развертывания технологического хостинга, т.е. услуг по предоставлению набора типовых ИТ-сервисов, позволяющих создать единое информационное пространство предприятия;
  • обеспечение системы базовыми средствами управления задачами, контроля и предоставления единообразного доступа к различным данным;
  • реализация открытого интерфейса для создания технологических задач (серверная и клиентская стороны);
  • предоставление внутренним задачам унифицированных интерфейсов для получения и записи данных;
  • обеспечение удобных средств для работы с различными версиями ПО;
  • повышение степени готовности системы «из коробки» за счет упрощения процесса установки и настройки;
  • обеспечение условий для централизации хранилищ НСИ для территориально распределенных предприятий;
  • создание единого клиента доступа к системе для различных аппаратных устройств, работающих под управлением различных ОС.

e-node выступает в качестве платформы для создания широкого спектра информационно-технологических  систем,  том числе на базе e-node реализованы или находятся в процессе тестирования:

  • система управленческого контроля и поддержки принятия решений;
  • SCADA система;
  • система мониторинга ИТ сервисов;
  • комплекс для наладки и контроля систем сбора и передачи технологической информации.

Структура системы e-node строится на основе отдельных процессов, осуществляющих обмен сообщениями посредством общей очереди сообщений. Передача сообщений между отдельными узлами системы производится с использованием различных WEB-протоколов (HTTP/HTTPS, WebSocket, и т.п.). Каждый процесс, в соответствии с загруженной конфигурацией, исполняет, в общем случае, одну или более ролей. Процессы могут исполняться в пределах одной или нескольких физических или виртуальных устройств. Контроль состояния отдельных процессов осуществляется отдельными модулями, обеспечивающими функциональность программного кластера (т.е. прозрачный запуск, остановка или перенос на другой узел отдельно процесса).

Примеры ролей исполняемых в системе:

  • сетевые сервисы (SNMP, ping, NetFlow, анализатор схем, МЭК-5-870- 104, aist, OPC и т.п.);
  • системные (доступ к НСИ, архивация, визуализатор, proxy);
  • вспомогательные  (ведение логов, уведомление SMS, почта, получение статистики работы узла) и т.п.

Основным связующим элементом, обеспечивающим единую точку доступа к сервисам системы, является органайзер. Органайзер осуществляет автоматический сбор информации о сервисах, их состоянии со всех узлов системы (независимо от их местоположения) и представление конечному пользователю в удобном виде.

Конфигурирование структуры самой системы и выполняемых ей прикладных задач осуществляется при помощи структур данных, называемых схемами. Внутренняя структура схем является унифицированной. Разработка схем производится в визуальном WEB-редакторе (аналог MS Visio) из различных компонентов, объединенных в библиотеки.

Интерфейс пользователя e-node разрабатывался с учетом следующих требований:

  • использование системы на различных устройствах с использованием технологии WEB (компьютер, планшет, телефон);
  • создание WEB-редакторов, обеспечивающих функциональность аналогичную Microsoft Excel, Visio;
  • упрощение подходов к администрированию системы (визуальное моделирование системы);
  • многоразовое использование документа (как печатной версии, как модели, как средства контроля, как средства проведения анализа и расчетов);
  • максимальное приближение используемой информации к графическому отображению объекта (принцип 2-х кликов);
  • консолидация и доступ из системы ко всей информации об объекте;
  • топологическая связанность объектов;
  • создание средств для автоматической генерации отчетов в соответствии с определенными пользователем регламентами.

 

Система управленческого контроля и принятия решений

Платформа e-node позволяет объединить не только технологические данные, но и финансовую, плановую и иную информацию. Создание обобщённых расчётных моделей и сводных расчетов позволяет представить каждому уровню технологического и руководящего персонала необходимые сводные данные как для отдельных технологических процессов, так и работы предприятия в целом и в частности.  

Описание проблемы

Прибыль является наиболее общим показателем результатов производственно-хозяйственной деятельности предприятия. В энергетике этот показатель зависит

  • от внешних, не зависящих от предприятия факторов: размера потребления энергии, задаваемых графиками, перетоков электроэнергии, тарифов и изменения топливной составляющей себестоимости, и т.п.
  • от внутренних: эффективность использования сырья, материалов, топлива, электроэнергии на собственные нужды, оптимальности действий персонала и т.п.

Анализ работы предприятия в целом позволяет выявить множество негативных факторов производства, устранение которых приводит к повышению эффективности деятельности предприятия и. Как следствие, повышения рентабельности его работы. Чем чаще предприятие проводит анализ своей деятельности, тем раньше можно выявить и устранить негативные факторы, снижающие эффективность.К основным недостаткам систем управления работой электростанций (энергопредприятий) можно отнести:

  • низкий уровень эффективности использования ресурсов, в т.ч. энергетического оборудования;
  • низкая мера ответственности и эффективности работы эксплуатационного персонала;
  • отсутствие своевременного воздействия на отклонения и нарушения в технологических процессах работы электростанций;
  • неэффективное планирование затрат;
  • отсутствие оперативного контроля работы энергообъекта в целом;
  • отсутствие единого ресурса (единой базы данных) о работе энергообъекта в целом.

Причины существующих проблем:

  • отсутствие объективных критериев оценки эффективности работы как отдельных частей, так и предприятия в целом;
  • отсутствие достаточного количества аналитических данных, отсутствие средств для проведения автоматизированного комплексного анализа работы электростанций, недостаточная периодичность проведения анализа работы предприятия (1 раз в 3 месяца);
  • отсутствие достаточного контроля эффективности работы эксплуатационного персонала.

e-node как система принятия решений

Основная задача системы – консолидация разнородной информации о технологических и нетехнологических процессах работы предприятия, аналитика и представление итоговой (сводной) информации для разных категорий работников в любой момент времени за любой период. Т.е. анализ работы предприятия на внедренной системе занимает минимум времени и доступен в разрезе отдельных технологических процессов, сводных технологических процессов, в целом по предприятию.Каждый уровень контролирующего персонала получает необходимые сводные отчетные показатели, что позволит эффективно оценивать работу предприятия. Чем выше уровень руководства предприятия, тем более обобщённую информацию он получает, что дает возможность абстрагироваться от ненужных деталей.

Цели системы управленческого контроля

1. Предоставление управляющему звену информации о режимах работы технологического оборудования, что позволяет:

  • обеспечить оперативный контроль работы объектов со стороны административного персонала;
  • повысить меру ответственности и эффективность работы эксплуатационного персонала;
  • обеспечить формирование сводных отчетов по работе станции (отдельных ее частей) в разрезе любого периода времен;
  • обеспечить получение объективных критериев для оценки эффективности каждого отдельного периода и принятия соответствующих управленческих решений.

2. Предоставление технологическим службам оперативной информации о режимах работы оборудования, что позволяет:

  • обеспечить текущий контроль за параметрами работы оборудования;
  • обеспечить контроль за исполнением плановых заданий;
  • обеспечить запись параметров работы оборудования для расчета ТЭП станции;
  • организовать контроль за секторами отклонений по технологическим величинам для определения качества работы оперативного персонала.

3. Формирование технико-экономических показателей:

  • оценка основных критериев эффективности работы энергобъектов, например тонн угля на 1 мВт электроэнергии, 1 ГКл тепла, контроль и сравнение данных параметров во времени и как следствие формирование представления о неэффективности или эффективности работы станции.

4. Снижение издержек, увеличение эффективности, в том числе:

  • наличие сводной информации (в т.ч. и нарастающей за разные периоды) по работе энергообъекта позволит разрабатывать и внедрять эффективные методы управления;
  • проведение мониторинга работы станции в различные временные диапазоны дает возможность выработать объективные критерии оценки результатов работы, которые могут быть использованы при стимулировании оперативного персонала.

Положительный опыт внедрения подобных систем.

В филиале ОАО «ОГК-3» «Харанорская ГРЭС» с 2009 года функционирует подобная автоматизированная система сбора технологической информации. Результатами внедрения стали:

  • автоматическое формирование отчетных суточных и сменных рапортов о работе станции;
  • обеспечение анализа пуска и остановки блоков станции с учетом параметров, влияющих на эффективность работы;
  • автоматизированный контроль распределения топлива;
  • повышение удельных показателей работы станции за счет ежедневного контроля эффективности работы оперативного персонала;
  • повышение эффективности работы оперативного персонала за счет организации соревнования смен на основе объективных критериев.
  • и т.п.

Функции системы

Система представляет собой информационный программно-аппаратный комплекс, работающий в режиме реального времени. Система обеспечивает получение данных в реальном времени с высокой надежностью и эффективностью, хранение, обработку и анализ накопленной информации. Для выполнения этих требований система состоит из:

  • группы информационных подсистем реального времени;
  • подсистемы сохранения и представления информации;
  • сервисной подсистемы (обеспечивающей работоспособность системы).

Группа подсистем реального времени включает в себя следующие специализированные подсистемы:

  • контроля текущих технологических параметров (текущая паропроизводительность котельных агрегатов, выработка эл/энергии на турбинах и т.п.)
  • учета твердого топлива (конвейерное взвешивание, распределение по бункерам);
  • учета отпускаемой тепловой энергии (головной учет);
  • связи с АИИС КУЭ;
  • связи с системой телемеханики.

Информационные подсистемы предназначаются для:

  • сбора и первичной обработки информации;
  • передачи информации другим компонентам системы;

Подсистема сохранения и представления информации должна включать в себя сервер приложений (СП), систему управления базой данных (СУБД) и специализированные клиентские автоматизированные рабочие места (АРМ). Подсистема должна обеспечить:

  • дорасчет значений аналоговых и состояния дискретных сигналов, которые не передаются из подсистем реального времени;
  • сохранение всей собранной информации в базе данных (БД);
  • выполнение вычислительных задач;
  • формирование экранных изображений и выходных форм по запросам оператора или по инициативе системы.

При создании система должна обеспечить сбор всех параметров, необходимых для расчета фактических и нормативных технико-экономических показателей работы оборудования объектов, за счет получения достоверных данных о нагрузках отдельных агрегатов и групп оборудования, при сведении пароводяного и теплового балансов. Подсистема сохранения и представления информации обеспечит выполнение алгоритмов сведения пароводяного и теплового балансов отдельных единиц, групп оборудования и электростанции в целом для возможных комбинаций базовых параметров, обладающих наибольшей достоверностью (выработка тепла брутто энергетическими котлами, отпуск тепла внешним потребителям, расход тепла на выработку электроэнергии, расход тепла на собственные нужды котельного и турбинного оборудования и т.п.).

Экономический эффект

Экономическая эффективность складывается за счет более рационального использования и распределения ресурсов. По экспертной оценке за счет более рационального использования технологических ресурсов станций, происходит экономия за счет снижения на 1-4% удельного расхода топлива (СН) на единицу вырабатываемой электроэнергии.При снижении на 1% удельного расхода топлива:

  • на каждые 2000 мВт*ч выработанной электроэнергии экономия может достигать 10-12 млн. руб. в год;
  • на каждые 2000 мВт*ч выработанной тепловой энергии экономия может достигать 4-6 млн. руб. в год.