На правах рукописи
АЛЕКСАНДРОВА Светлана Юрьевна
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕМОНТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ФИЛИАЛОВ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ
Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Самара-2006
Работа выполнена на кафедре «Информационные технологии» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет.
Научный руководитель: доктор технических наук, доцент
БАТИЩЕВ Виталий Иванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент
СМИРНОВ Сергей Викторович
кандидат технических наук, доцент
САЛОВ Алексей Георгиевич
Ведущая организация: центр энергетики Поволжья»
Защита состоится 14 декабря 2006 г. в 10 часов
на заседании диссертационного совета Д212.217.03 ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет по адресу 41, корпус 6, аудитория 28.
Отзывы на автореферат просим направлять по адресу 44, главный корпус, на имя ученого секретаря диссертационного совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу 8.
Автореферат разослан "____" ___________ 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Д212.217.03,
кандидат технических наук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследований.
С начала 90-х годов прошлого века проблемы развития энергетики, выбора ресурсов начали приобретать новый характер, возросли их комплексность и сложность, усилились взаимосвязанность технических и экономических аспектов энергетического производства.
Именно развитие методов автоматического регулирования и управления энергетическим производством вместе с развитием энергетики обусловило выделение отдельной предметной области в системном анализе.
Большой вклад в становление системных исследований в энергетике внесли , , и другие. При этом большая часть работ по системному анализу в области энергетики ориентирована на решение технических задач: оптимальное распределение мощностей между электростанциями энергосистемы и региона; учет статических характеристик нагрузок при анализе режимов энергосистемы; моделирование механических и тепловых процессов в конструкциях электротехнического оборудования и сооружений и другие.
Первоочередной задачей на предприятии является построение такой стратегии управления производственными ресурсами, которая была бы направлена на формирование оптимальных производственных показателей, адаптирована к работе в условиях динамично меняющейся экономической среды. С точки зрения обеспечения выполнения производственной программы особое внимание должно быть уделено управлению ремонтной кампанией филиалов энергосистемы, детальный и тщательный контроль которой позволит снять проблемы надежности эксплуатации оборудования и выработки электрической и тепловой энергии.
Если в мировой практике в экономически развитых странах широкое распространение получили планово-предупредительные ремонты, то в России из-за недостатка финансирования практикуются ремонты по состоянию оборудования, из-за чего плановые ремонтные работы и сроки практически никогда не совпадают с фактическими, выполняется большое количество сверхтиповых ремонтов, работ по устранению аварийных ситуаций.
Наиболее критической задачей при проведении ремонтной кампании филиалов на каждой из ее стадий является распределение средств, заложенных в план ремонтов и, как следствие, в тариф, между филиалами, цехами или службами, объектами оборудования. При решении этой задачи необходимо найти баланс между экономичностью производства ремонтных работ и надежностью оборудования.
Таким образом, в связи с наличием проблем надежности и управляемости оборудования в энергетике, регулирования тарифов на тепловую и электрическую энергию, взаимосвязанности технических и экономических аспектов деятельности системный анализ проблем управления ремонтной кампанией филиалов энергосистем, разработка методик взаимодействия подразделений является актуальной задачей.
Целью работы является системный анализ проблем управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы, разработка методики взаимодействия подразделений и алгоритмов планирования ремонтной деятельности филиалов, создание на их основе информационно-аналитической системы, входящей в состав комплексной системы управления энергетическим предприятием.
Основными задачами и направлениями исследования являются:
1. Исследование существующих алгоритмов управления ремонтной кампанией филиалов энергосистем с целью совершенствования планирования и выполнения ремонтной деятельности.
2. Выявление информационных процессов в принятии решений, которые наиболее полно определяют ремонтную деятельность, с точки зрения повышения эффективности подготовки и проведения ремонтной кампании.
3. Анализ существующих математических моделей алгоритмов управления ремонтной кампанией филиалов энергосистем.
4. Разработка алгоритмов планирования ремонтной деятельности филиалов энергосистемы на основе моделей математического программирования.
5. Разработка алгоритмов совершенствования методов управления ремонтной кампанией филиалов.
6. Разработка методики взаимодействия служб, осуществляющих управление ремонтной деятельностью филиалов энергосистемы.
7. Разработка элементов программного обеспечения для планирования и анализа ремонтной кампании филиалов в составе системы управления энергетическим предприятием.
8. Анализ и обоснование достоверности полученных результатов.
Методы исследования.
Научные результаты диссертационной работы получены с использованием методов математического программирования, теории массового обслуживания, теории систем, теории управления, теории графов и системного анализа.
Научная новизна заключается в следующем:
1. Предложено системное описание организационной структуры управления ремонтной деятельностью филиалов энергосистемы, которое в отличие от аналогов, позволяет осуществить процедуру декомпозиции ремонтной кампании на отдельные стадии и формализовать противоречия целей различных подразделений (финансовых и производственных), взаимодействующих в ходе проведения ремонтной кампании.
2. Разработан алгоритм решения задачи управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы, отличающийся учетом иерархичности функционирования энергетических предприятий, что позволяет комплексно решить проблемы управления промышленным предприятием.
3. Разработан алгоритм решения задачи согласования целей различных подразделений, взаимодействующих в ходе управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы, отличающийся учетом влияния как экономических, так и технологических факторов, что позволяет достичь общей цели предприятия с наименьшими затратами.
4. Проведен анализ математических моделей с целью выбора наиболее эффективных из них для решения задач планирования по всем стадиям ремонтной кампании филиалов энергосистемы, по результатам которого предложена иерархия моделей, что позволяет использовать упрощенный механизм планирования для каждой подзадачи.
Практическая ценность.
1. Предложенный комплекс математических моделей для планирования ремонтной деятельности легко реализуем для реальных потребителей данной информации.
2. Концепция автоматизации ремонтной деятельности энергосистем позволяет выполнять автоматизацию поэтапно, получая на каждом этапе функционально законченную задачу.
3. Предложенная организационная структура энергосистемы с использованием информационно-аналитического обеспечения не нарушает существующие структуры управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы.
4. Методика взаимодействия подразделений в рамках подготовки и проведения ремонтной кампании филиалов энергосистемы позволяет регламентировать процесс планирования, подготовки и проведения ремонтов.
5. Аналитические и программные алгоритмы информационно-аналитической системы позволяют реализовать законченную задачу консолидации информации, получаемой с филиалов энергосистемы по различным направлениям ремонтной деятельности, и решают задачу первого этапа автоматизации ремонтной деятельности.
6. Предложенные методики взаимодействия подразделений в рамках подготовки и проведения ремонтной кампании филиалов энергосистемы и информационно-аналитическая система внедрены в дирекциях и филиалах и ТГК».
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
1. Системное описание ремонтной кампании филиалов энергосистемы;
2. Алгоритм совершенствования методов управления ремонтной кампанией филиалов энергосистем, учитывающий иерархичность функционирования энергетических предприятий;
3. Алгоритм решения задачи согласования целей различных подразделений, взаимодействующих в ходе управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы;
4. Комплекс математических моделей, охватывающих все стадии планирования ремонтной деятельности филиалов энергосистемы;
5. Алгоритм поэтапной автоматизации ремонтной деятельности филиалов энергосистемы.
Реализация результатов работы. Результаты внедрены в , ТГК».
Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований обсуждались на следующих конференциях: Международной научно-техническая конференции «Наука и образование – 2005», Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании», Всероссийской конференции «Математическое моделирование и краевые задачи ММ – 2005», Международной научной конференции студентов и молодых ученых «ПОЛIТ – 2004», Всесоюзной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», Международном симпозиуме «Новые технологии в образовании, науке и экономике».
Публикации. По теме опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 в реферируемом издании, 6 на всероссийских и международных конференциях.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений и списка литературы из 81 наименования. Основная часть излагается на 124 страницах и включает в себя 31 рисунок и 22 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении показана актуальность темы диссертации, дана общая характеристика работы, определены цели и задачи исследования. Сформулированы научная новизна и практическая ценность, а также основные научные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о достоверности, эффективности, внедрении результатов, апробации, публикациях, структуре и объеме работы.
В первой главе рассматриваются структуры энергосистемы и ее филиалов с точки зрения проблемы управления ремонтной кампанией филиалов
энергосистемы, проводится анализ современного состояния дел в отрасли, приводятся обзор программных средств автоматизации ремонтной деятельности и обоснование невозможности внедрения данного программного обеспечения для решения возникших проблем ввиду долгосрочности проекта и недостаточной адаптации к состоянию дел в российской энергетике.
Выполнен обзор по типичным структурам энергетических предприятий, выявлены существенные подразделения, участвующие в ремонтной кампании энергосистемы, определены взаимосвязи служб между собой, определено, что многие связи являются неформальными и нерегламентированными(на рисунке 1 обозначены пунктирными линиями). У энергостанций наиболее сложный с точки зрения как количества участников (внутренних и внешних), так и объектов ремонта, технологических особенностей производства процесс планирования и фактического учета затрат на ремонт.
|
Рисунок 1 Схема подчиненности подразделений по ремонтной деятельностиПриведен механизм проведения ремонтной кампании филиалов энергосистемы с этапами планирования, подготовки, выполнения, контроля и анализа (рисунок 2). Наиболее продолжительными и трудоемкими являются этапы по планированию ремонтной программы и конкурсных закупок, сильные отклонения плановых значений от фактических обусловлены как сложностью самих ремонтов, так и большим интервалом планирования ресурсов, рассогласованием в действиях различных служб внутри филиала (энергосистемы).
Рисунок 2 Ремонтная кампания филиалов энергосистемы по стадиям
Выполненный обзор по существующим проблемам управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы показал, что наиболее существенными являются:
1) планирование и учет ведется практически вручную, что понижает качество и оперативность анализа;
2) при планировании затрат на выполнение ремонтных работ и материалы/запасные части взаимодействуют несколько служб, каждый из участников отвечает за определенную часть плана затрат, но при этом каждый из участников формирует отчетность по планированию ремонтного фонда в различных разрезах и предоставляет ее различным проверяющим службам;
3) по крайней мере три различные службы филиала выполняют одну и ту же работу по учету фактических значений затрат на ремонт из-за несогласованности сроков предоставления отчетности руководству энергосистемы и далее в РАО «ЕЭС России», вследствие чего возникают различного рода ошибки и недочеты;
4) в результате реструктуризации энергетической промышленности постоянно меняются отчетные формы, количество и сроки предоставления постоянно меняются;
5) отсутствие отработанного канала передачи данных от филиалов к исполнительной дирекции приводит в свою очередь к ошибкам и недочетам;
6) несогласованность действий служб энергосистемы приводит к дополнительной загрузке служб филиалов, так как они вынуждены предоставлять однотипную информацию в различные отделы;
7) чрезмерный мониторинг деятельности энергосистемы со стороны РАО «ЕЭС России», Ростехнадзора и региональным диспетчерским управлением (РДУ), приводящий к увеличению интервалов планирования и принятия решений.
Проведен анализ существующего формального описания проблем управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы. На основании анализа сделан вывод, что данная проблема комплексно, с учетом экономических и технологических факторов, с учетом множества уровней взаимодействия не исследовалась, так как в основном в энергетике решались задачи технического характера.
Проведен анализ программных средств автоматизации ремонтной деятельности, выявлено, что на данный момент адаптированного к российской энергетике комплексного решения нет. На основании этого сделан вывод о необходимости разработки программного обеспечения, которое позволит осуществлять сбор и обработку информации от филиалов по критичным направлениям, формировать сводную отчетность для РАО «ЕЭС России».
Таким образом, проведенный анализ показал наличие как технологических, так и экономических и организационных проблем при управлении ремонтной кампанией филиалов энергосистемы, что требует системного подхода к решению задачи управления ремонтами.
Во второй главе дано системное описание проблем управления ремонтной деятельностью филиалов энергосистемы с помощью методов теории активных систем и деревьев целей, выделена стадия планирования как наиболее существенная с точки зрения управления и для нее построена иерархия моделей, рассмотрена задача о необходимости создания координационного центра, отвечающего за корректность и быстродействие передачи информации лицам, принимающим решение в рамках ремонтной кампании филиалов.
Повышение эффективности функционирования системы определяется четырьмя факторами:
- совершенствование иерархии целей и информационной структуры путем уточнения целей и устранения противоречий между ними, исключения ненужных узлов управления и потоков «пустой» информации и, наоборот, если это необходимо, создания дополнительных узлов управления и потоков информации;
- совершенствование внутри заданных целей и структур управления путем использования более совершенных алгоритмов управления, средств согласования информационных процессов между человеком и машиной;
- совершенствование внутренней структуры узлов управления за счет сокращения используемого числа людей;
- совершенствование самого объекта управления с точки зрения облегчения его наблюдаемости и управляемости.
При этом вес первого фактора в приросте эффективности функционирования системы будет определяющим, а вес остальных факторов уменьшается в порядке их перечисления.
Для выработки эффективных управляющих воздействий, начиная с этапа целеполагания и заканчивая этапом оперативного управления, центру необходимо обладать достаточной информацией о поведении управляемых субъектов, в частности - относительно результатов их деятельности. Рассмотрим трехуровневую активную систему с асимметричной информированностью (руководство энергосистемы – руководство филиала – исполнители филиалов). Обозначим: 
-сообщение i-ого АЭ j-ой подсистемы соответствующему центру промежуточного уровня, 
- вектор сообщений активных элементов j-ой подсистемы; 
- сообщение 
центру, зависящее от полученных первым сообщений АЭ соответствующей подсистемы, 
- процедура агрегирования информации; 
- вектор сообщений подсистем; 
.
План 
, назначаемый центром j-ой подсистеме, определяется процедурой планирования 
, то есть 
. План 
, назначаемый j-ым центром 
, определяется в соответствии с процедурой планирования 
вектором сообщений активных элементов этой подсистемы и ее планом, то есть 
.
В качестве наиболее общих агрегированных функций управления обычно рассматриваются планирование, выполнение, контроль и анализ. Из всех управленческих функций выделен этап планирования, как один из самых трудоемких.
Порядок функционирования системы при планировании следующий:
1) Этап сбора информации. Элементы-филиалы сообщают центру - исполнительной дирекции оценки 
своих затрат оборудования 
;
2) Этап планирования. На основе полученных оценок центр, используя процедуру (механизм) планирования 
, где 
- множество допустимых планов, назначает планы 
элементам, 
.
3) Этап выбора состояния. Получив плановые задания, элементы выбирают свои действия 
.
В предположении рационального поведения элементов при фиксированных планах выбираемые ими действия 
будут максимизировать соответствующие целевые функции, то есть:
. (1)
Таким образом, можно говорить о функции полезности АЭ:
. (2)
Целевая функция центра может быть определена как 
, где 
. Тогда можно определить эффективность 
механизма с сообщением информации:
. (3)
Пусть АЭ сообщают центру информацию 
заявки на ресурс, . Центр на основании сообщенной ему информации назначает АЭ планы (выделяет ресурс) 
, где 
процедура распределения ресурса (планирования). Точки пика 
соответствуют оптимальному для них количеству ресурса. Предположим, что выполнена гипотеза дефицитности: 
, а относительно процедуры распределения ресурса будем считать, что 
- непрерывны, строго монотонно возрастают по 
и R и строго монотонно убывают по 
; весь ресурс распределяется полностью в произвольных пропорциях: 
.
На каждом из трех уровней находится некоторое количество исполнителей, преследующих собственные цели.
Пусть дан j-й узел управления i-го уровня, а также входящие и выходящие информационные потоки. На входы узла поступает осведомляющая информация 
от всех примыкающих к нему узлов управления (i-1)-го уровня, осведомляющая информация от внешней среды 
, управляющая информация 
, управляющая информация 
от узла управления (i+1)-го уровня. В результате преобразования под действием преобразующей информации 
, заложенной в алгоритме, на выходе узла управления образуются потоки управляющей информации 
для узлов (i-1)-го уровня, осведомляющей информации 
для узлов (i+1)-го уровня управления и осведомляющей информации 
для внешних систем. От узла (i+1)-го уровня могут также поступать управляющая информация 
, изменяющая алгоритм работы j-го узла управления, и осведомляющая информация 
, которая не может быть получена на i-ом уровне, но вместе с тем является необходимой для принятия решения в j-ом узле. Таким образом, управляющая информация для узла управления проявляется в двух видах: как задающая цель и как изменяющая или даже задающая алгоритм управления.
То, что в качестве внешней среды для j-го узла выступают узлы управления, находящиеся на том же i-ом уровне, имеется возможность передачи осведомляющей информации от вышестоящих узлов в нижестоящие, а также существуют перекрестные связи - все это приводит к тому, что информационная структура управления энергосистемы, строго говоря является графом с преимущественно иерархически упорядоченными вершинами, который лишь в частном случае сводится к иерархическому дереву.
Пусть задана цель d, находящаяся на (m+1)-м уровне иерархии целей и n ее подцелей на m-м уровне. Введем оператор отображения 
неупорядоченности 
в пространство неупорядоченности 
и назовем 
приведенной неупорядоченностью подцели i, здесь 
учитывает временные связи, имеющие характер запаздывания, последствия и так далее.
Представим взаимосвязь между целью и подцелями через связь модулей векторов собственных неупорядоченностей, противоречий и избыточной упорядоченности:
(4)
где 
коэффициент обратного влияния неупорядоченности d-й цели на неупорядоченность i-й подцели и перекрестного влияния на нее других подцелей m-ого уровня, 
относительное влияние дополняющих подцелей на достижение цели.
Пользуясь описанной моделью, можно анализировать связи в иерархии целей и определять степень достижения целей на основании известных данных о достижении подцелей, а также степень целенаправленности функционирования системы путем построения иерархии целевой неорганизованности.
Грамотное планирование по всем стадиям ремонтной кампании – это большая часть управления ремонтной деятельностью энергосистемы. Поэтому, разбив планирование по нескольким стадиям: распределение заданной суммы средств по филиалам, распределение средств внутри филиала, цеха, службы по основным объектам ремонта, текущее планирование, технологическое планирование (распределение по работам и срокам выполнения) и воспользовавшись наиболее простыми классическими моделями для каждой из стадий планирования ремонтной кампании получим иерархию моделей планирования.
Задачи планирования сведены к известным задачам распределения ресурсов:
- этап краткосрочного планирования к задаче линейного программирования,
- этап долгосрочного финансового планирования (на 5 лет) к задаче динамического программирования с предысторией процесса,
- этап распределения материальных, финансовых, трудовых ресурсов к методу динамики средних по теории СМО и теории графов,
- задача надежности оборудования к задаче динамического программирования для учета возможности аварий при невыполнении ремонтных работ,
- этап планирования непосредственно самих работ – метод сетевого планирования.
Преимущество применения методов математического программирования состоит в использовании стандартных методов решения задачи.
Структура производственных потоков в наибольшей степени определяет организационную структуру. В связи с этим интересно рассмотреть задачу надстройки управляющего графа организации над множеством элементов, связанных технологическими взаимодействиями. Технологическим графом над множеством элементов N назовем ориентированный граф без петель 
, ребрам которого 
сопоставлены s-мерные вектора 
с неотрицательными компонентами: 
. Вершины графа Т – это элементарные операции технологического процесса энергосистемы или конечные исполнители. Связь в технологическом графе означает, что от элемента u к элементу 
идет s-компонентный поток сырья, материалов, информации и другие. Интенсивность каждой компоненты потока определяется компонентами вектора .
Считаем граф связным, так как в противном случае происходит декомпозиция на никак не связанные между собой части, которые могут быть рассмотрены по отдельности. Для того, чтобы каждая связь кем-то контролировалась и каждая вершина была подчинена лишь одному начальнику, необходимо наличие управляющего центра, которому подчинено все множество исполнителей (элементов) 
. Таким образом, рассматривается множество 
всевозможных деревьев организации: 
.
Рассмотрим группу элементов 
{Æ}. Через 
обозначим суммарную интенсивность потоков внутри группы, то есть 
. Пусть в некотором дереве 
группа 
организуется из непересекающихся подгрупп 
. Тогда центр, соответствующий группе g, координирует потоки между подгруппами 
. Их суммарная интенсивность, очевидно, равна 
. Предполагаем, что затраты на содержание (функционирование) управляющего центра являются некоторой неотрицательной функцией 
от интенсивности координируемого потока. Тогда можно записать функционал стоимости организации взаимодействия подгрупп 
следующим образом:
. (5)
Стоимость 
содержания (функционирования) всей организации D будет структурным функционалом и задача об оптимальной организации технологического взаимодействия – частный случай общей задачи об оптимальной организации на 
.
Данный метод показывает, что для согласованности потоков информации и управления необходим управляющий центр, что в данном случае практически невозможно, так как все нити управления сходятся на уровне директора энергосистемы, поэтому следует ввести дополнительный координационный управляющий информационный центр, что позволит не нарушать целостности организационной структуры энергосистемы и совершенствовать информационные потоки между подразделениями.
На основании этого разработан вариант совершенствования иерархической структуры энергосистемы с точки зрения планирования, подготовки и проведения ремонтной кампании филиалов с помощью создания методики взаимодействия подразделений и построенной на ее основе информационно-аналитической системы (рисунок 3). На рисунке 4 схематически показано, что каждая служба с рисунка 3 может через систему получать информацию из любой службы в требуемом виде и обозначенные сроки.
Рисунок 3 Место информационно-аналитической системы в новой структуре |
Разграничив права доступа всех пользователей и назначив каждому из них свою роль с определенными правами и обязанностями, получим снижение конфликтных ситуаций между рядовыми сотрудниками энергопредприятий, при этом управляющее звено энергосистемы получает подробную информацию обо всех этапах планирования, учета и анализа ремонтной кампании и сможет анализировать сложившуюся ситуацию в целом по энергосистеме и вырабатывать управляющие воздействия.
Рисунок 4 Диаграмма информационных потоков модифицированной системы |
Учитывая, что в области управления выработать управленческие воздействия без участия человека практически невозможно, подход с созданием информационно-аналитической системы, где каждая из служб-участниц ремонтной кампании согласно выработанному регламенту обмена данными, как источник данных, так и их пользователь, является оптимальной с точки зрения консолидации, согласованности, оперативности информации, единого и корректного источника данных. Таким образом, каждая служба (филиал) получает информацию от других служб, участвующих в ремонтной деятельности, в заданном виде, согласованную с имеющейся уже информацией и в заданные сроки, что является упрощением структуры информационных потоков.
Таким образом, не меняя технологическую структуру энергопредприятия, а она обусловлена технологическими аспектами работы энергетической промышленности, получим: упрощение получения актуальной информации руководством энергопредприятия и энергосистемы в целом; создание базы данных о ремонтных кампаниях прошлых лет, что позволит проводить первоначальное долгосрочное планирование; формирование всех видов отчетности энергосистемы в едином стандартном виде; унификация и стандартизация информации о ремонтных кампаниях всех энегопредприятиях энергосистемы, что позволит проводить более точный и оперативный анализ; претендент для полной автоматизации энергопредприятия и энергосистемы в целом при наличии функциональной завершенности задачи консолидации информации по энергосистеме в целом на первом же этапе.
В третьей главе проводится проверка алгоритма краткосрочного планирования ресурсов на основе задачи линейного программирования по филиалам (ТЭС, ПТС, ПЭС) за 2005 год.
Погрешность в целом по всем выбранным филиалам составляет порядка 9 %. У всех пяти выбранных филиалов – Тольяттинской ТЭЦ, Самарской ТЭЦ, ТЭЦ ВАЗа, Самарских электрических и Самарских тепловых сетях сходимость данных, полученных в результате расчета и фактических данных, является достаточно высокой, расхождение по ТЭС и ПЭС не превышает 10 % (у трех филиалов погрешность порядка 2-3%). Погрешность ПТС порядка 30 % связана с пиком ремонтных работ, приходящихся на начало отопительного периода в четвертом квартале и изношенностью оборудования тепловых сетей.
Расхождения расчетных данных с фактическими образуются за счет отклонения в исполнении плана-графика ремонтов основного оборудования и планов перекладки тепловых сетей (изменение по составу и продолжительности ремонтов), что подтверждает результат, полученный на данных СТС, где имеются наибольшие расхождения за счет сильных отклонений.
Полученные результаты показывают, что применение разработанного алгоритма для решения задач планирования затрат на ремонт на основании планов-графиков ремонтов основного оборудования энергосистемы обеспечивает более высокую точность и оперативность финансовому планированию ресурсов для проведения ремонтной кампании филиалов энергосистемы.
В четвертой главе рассматриваются концепция автоматизации ремонтной деятельности энергопредприятия, позволяющая поэтапно внедрить комплексную систему автоматизации, получая на каждом этапе законченную функциональность, принципы построения, функциональность и архитектура информационно-аналитической системы автоматизации первого этапа.
Наиболее реальным на данный момент является индивидуальная разработка под задачу управления ремонтной деятельностью энергосистем с последующим постепенным переходом на адаптированную систему, позволяющую решить задачу комплексной автоматизации энергопредприятия. При этом в первую очередь, в рамках переходного периода, должны быть решены задачи консолидации информации, необходимой для управления ремонтной кампанией, по каждому филиалу и энергосистеме в целом, при этом необходимо сделать сам процесс принятия решений наиболее комфортным, технологичным, эффективным.
Концепция комплексной автоматизации состоит из следующих этапов:
1. Разработка и утверждение структуры и наполнения типовых справочников и классификаторов, участвующих в задаче техобслуживания и ремонтов.
Результат: Такой подход также позволит решить практические задачи специалистов службы ремонтов теплотехнического, электротехнического, сетевого оборудования и планово-экономических служб: формирование справок о перечне основного оборудования, справок о проведенных ремонтах основного оборудования, плановых и фактических графиков ремонтов, плана затрат на ремонт, согласование и формирование актуального плана затрат на ремонт, формирование факта затрат на ремонт.
2. Автоматизация процессов планирования и анализа затрат на ремонт энергосистемы с помощью информационно-аналитической системы (возможно осуществлять параллельно с 1-м этапом).
Результат: Исполнительная дирекция сможет оперативно получать в полном объеме информацию о планируемых и фактических расходах на единицу оборудования по цехам филиалов, заключенных договорах с подрядными организациями, состоянии кредиторской/дебиторской задолженности перед подрядчиками. Создание единого информационного поля по объектам основного оборудования позволит формировать не только внутренние отчеты энергосистемы, но и внешние (макеты АРМ «Энергоремонт» для РАО «ЕЭС России»).
3. Интеграция информационно-аналитической системы c существующими системами бухгалтерского учета филиалов.
Результат: уменьшение времени выполнения 1-го и последующих этапов, повышение достоверности о фактических затратах на ремонт, повышение оперативности предоставления фактической информации, снижение времени подготовки отчетности в несколько раз, унификация процессов планирования и учета затрат на ремонт.
4. Автоматизация процессов техобслуживания и ремонтов генерирующих станций с помощью системы комплексной автоматизации.
Результат: Автоматизация всех процессов, касающихся техобслуживания и ремонтов на конкретной станции до уровня первичных документов и бизнес-процессов. По завершению этапа на конкретном предприятии работа будет осуществляться только в технологической системе. Информационно-аналитическая система на данной станции должна быть выведена из эксплуатации. Передача данных из технологической системы в информационно-аналитическую систему должна осуществляться автоматически.
5. Автоматизация процессов техобслуживания и ремонтов сетевых предприятий с помощью системы комплексной автоматизации.
Результат для сетевых предприятий аналогичен этапу 4.
Невозможно охватить сразу все аспекты столь сложного процесса как ремонтная кампания, поэтому все технологические аспекты планирования, подготовки и проведения ремонтных работ в рассмотрение не принимаются, на первый план выдвигаются экономические аспекты управления ремонтной кампанией энергосистемы, как наиболее важные именно с точки зрения консолидации информации (рисунок 5) и их участники.
Согласно представленной выше концепции автоматизации задач технического обслуживания и ремонтов параллельно с внедрением информационно-аналитической системы, построенной с использованием технологии ProjectorXP, должна осуществляться детальная проработка деталей внедрения комплексной системы, где основное внимание уделено как раз технологическим задачам.
Архитектура информационно-аналитической системы приведена на рисунке 6. Возможно использование как единого сервера обработки данных, так и распределенная обработка данных с последующим тиражированием.
Рисунок 5 Схема имитации информационно-аналитической системы |
Рисунок 6 Архитектура системы при частичном использования центра обработки данных |
Достоверность полученных результатов подтверждается успешным внедрением в промышленную эксплуатацию построенной системы поддержки принятия решений в ремонтной деятельности энергокомпании в исполнительной дирекции и филиалах , а также во вновь образованной ТГК». Опыт внедрения разработанной информационно-аналитической системы показал адекватность представленного выше комплекса формализованных моделей по управлению ремонтной кампанией филиалов энергосистемы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты и выводы, полученные в работе:
1. Исследованы существующие структуры управления ремонтной кампанией филиалов энергосистем, выявлены наиболее существенные проблемы в этой области и информационные процессы в принятии управленческих решений, которые наиболее полно определяют ремонтную деятельность филиалов энергосистемы. Проведен анализ формализованных методов описания задачи управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы. На основе анализа существующих программных средств автоматизации ремонтной деятельности сделан вывод о необходимости разработки нового программного обеспечения, которое позволит осуществлять сбор и обработку информации от филиалов энергосистемы по критичным направлениям и формировать сводную отчетность для РАО «ЕЭС России».
2. На основании исследования существующих алгоритмов управления ремонтной деятельностью филиалов энергосистем и наиболее существенных информационных процессов разработано системное описание организационной структуры управления, позволяющее осуществлять процедуру декомпозиции ремонтной кампании на отдельные стадии, формализовать цели финансовых и производственных подразделений.
3. Проведен анализ существующих формализованных методов описания алгоритмов управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы. На основе анализа существующих программных средств автоматизации ремонтной деятельности сделан вывод о необходимости разработки нового программного обеспечения, которое позволит осуществлять сбор и обработку информации от филиалов энергосистемы по критичным направлениям и формировать сводную отчетность для РАО «ЕЭС России».
4. Разработан алгоритм решения задачи управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы, который учитывает иерархичность функционирования энергосистем, что позволяет рассматривать проблемы управления энергетическим предприятием комплексно.
5. Разработан алгоритм решения задачи согласования целей различных подразделений (финансовых и производственных), взаимодействующих в ходе управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы для достижения общей цели энергосистемы.
6. Для решения задач планирования по всем стадиям ремонтной кампании филиалов энергосистемы на основании проведенного анализа моделей математического программирования предложена иерархия алгоритмов планирования ремонтной деятельности, что позволяет использовать упрощенный механизм для каждой подзадачи.
7. Предложен вариант совершенствования организационной структуры предприятия за счет создания координационного информационного центра и упорядочивания потоков информации, циркулирующих в системе за счет жесткой регламентации деятельности, что позволяет учесть иерархичность функционирования энергосистемы и цели различных подразделений, участвующих в ремонтной деятельности, и не нарушает существующие структуры управления ремонтной кампанией филиалов энергосистемы.
8. Проведен тестовый расчет краткосрочного планирования ресурсов на основе задачи линейного программирования по выборочным филиалам за 2005 год. Погрешность в целом по всем выбранным филиалам составляет порядка 9%. Расхождения расчетных данных с фактическими образуются за счет отклонения в исполнении плана-графика ремонтов основного оборудования и планов перекладки тепловых сетей (изменение по составу и продолжительности ремонтов).
9. Разработана концепция автоматизации ремонтной деятельности энергосистем с поэтапным вводом модулей, обеспечивающая получение функционально законченного решения по результатам каждого этапа.
10. Разработана методика взаимодействия служб, осуществляющих управление ремонтной кампанией филиалов энергосистемы, что позволяет регламентировать и совершенствовать управление ремонтной деятельностью.
11. Разработаны аналитические и программные алгоритмы на основе предложенной методики взаимодействия подразделений для создания информационно-аналитической системы в составе системы управления предприятием, которая позволяет реализовать законченную задачу консолидации информации, получаемой с филиалов энергосистемы по различным направлениям ремонтной деятельности, и решает задачу первого этапа реализации концепции автоматизации ремонтной деятельности.
12. Произведено внедрение разработанной методики взаимодействия подразделений и программного обеспечения в промышленную эксплуатацию на филиалах и в дирекциях и ТГК».
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
1. , Александрова -аналитическая система для оценки состояния оборудования энергопредприятий// Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер.: Техн. науки. – 2006. – Вып. № 41. – C. 5–9.
2. , Александрова моделей процессов управления ремонтной деятельностью энергопредприятий на стадии планирования// Новые технологии в образовании, науке и экономике: Труды XV Междунар. симп./ Под редакцией , . Москва. – 2006. – С. 113-116.
3. Александрова система планирования и анализа ремонтного фонда энергопредприятий// Наука и образование - 2005: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Мурманск: МГТУ. – 2005. – Ч. IV С. 20-23.
4. Александрова автоматизация задач ТоиР энергетического предприятия// Математическое моделирование и краевые задачи ММ-2005: Труды второй всерос. конф. Самара: СамГТУ. – 2005. – Ч.2 С. 20-22.
5. Александрова технологии для автоматизации ремонтной деятельности энергопредприятия// Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Труды четвертой всерос. межвуз. науч.- практ. конф.– Самара: СамГТУ. – 2005. – C. 74–76.
6. Александрова и анализ ремонтного фонда энергопредприятия// ПОЛIТ-2004: Тез. докл. IV междун. науч. конф. студентов и молодых ученых. Киев: НАУ, 2004. С. 43-44.
7. Александрова построения экономической информационной системы// Математическое моделирование и краевые задачи ММ-2005: Труды второй всерос. конф. Самара: СамГТУ. – 2005. – Ч.2 С. 18-20.
8. Александрова обеспечение для планирования и анализа ремонтного фонда энергопредприятия// Будущее технической науки: Тез. докл. III Всесоюз. молодежной науч.-техн. конф. Нижний Новгород: НГТУ. – 2004. – С. 55-56.
Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета
Д212.217.03 ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет
(протокол от 01.01.01 г.)
Заказ № 000. Тираж 100 экз.
Отпечатано на ризографе
Самарский государственный технический университет
Отдел типографии и оперативной печати
44
