Модели и алгоритмы информационной системы управление энергосбережением

Г.К. Ишанходжаев
– доктор технических наук, профессор;
М.Ю. Дошанова	– PhD, доцент.

Монография рассмотрена и рекомендована Учёном
Советом Ташкентского государственного экономического
университета, протокол № 10 от 31.05.2023 г.


ISBN 978–9943–


© Ташкентский государственный
экономический университет (ТГЭУ), 2023 г.
© «Innovatsion rivojlanish nashriyot-matbaa uyi», 2023.
ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших аспектов ведения успешной деятель­ности промышленных предприятий является наличие системати­ческого структурированного подхода к управлению основными процессами производства и реализации продукции. Основным и наиболее действенным инструментом эффективного использо­вания топливо-энергетических ресурсов (ТЭР) является приме­нение предприятиями информационной системы управление энергосбережением (ИСУЭ).

ИСУЭ является основой любой программы повышения энер­гетической эффективности и рационального управления энерго­сбережением. ИСУЭ-комплекс информационно взаимосвязанных и взаимодействующих задач по формированию энергетической политики и целей по повышению эффективности использования ТЭР, а также созданию процессов и процедур для достижения данных целей. Для эффективного управления системой энерго­сбережения очень важно оптимально планировать потребления ТЭР, проводить оперативный мониторинг потребления ТЭР, отсле­живать соответствуют ли полученные показатели поставленным задачам прогнозирования экономии, вести статистику, анализи­ровать полученные результаты. Поэтому фундаментом разрабаты­ваемой ИСУЭ, в соответствии со международным стандартом (ISO 50001), является оптимальное решение задач прогнозирования, оперативного учета, анализа и регулирования процессов потреб­ления ТЭР. В связи с этим актуальной является разработка моделей, алгоритмов оптимального и оперативного решения задач ИСУЭ в предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК).
Последнее время методы и средства построения информа­ционных систем (ИС) планирования, учета и управления для сложных производственных комплексов получили определенное развитие. Создано множество локальных и автономных ИС для планирования, диспетчерского управления производством, управ-ления технологическими процессами промышленных предприятий. Несогласованность целей, задач, моделей этих автономных ИС, отсутствие совместимости, интеграции их технического, прог­раммного и информационного обеспечения, являющихся орга­ническими частями единой системы управления, не позволили добиться в этом случае системного подхода. Объективно существу­ющие трудности учета и анализа многочисленных факторов, характеризующих процесс управления сложными производствен­ными комплексами, могут привести к нерациональному использо­ванию природных, энергетических, материальных, финансовых и трудовых ресурсов, несогласованности работы отдельных звеньев управления, неэффективным способам координации и регулиро­вания производственных процессов. Учитывая большую размер­ность структуры предприятий ТЭК, пересечение интересов ряда ведомственных вертикалей, объединение нескольких десятков видов производственно-экономической деятельности, многоуров­невую территориально распределенную структуру, возникает очевидная проблема организации эффективного управления пред­приятиями ТЭК. Существенное повышение уровня энергетической эффективности может быть обеспечено только за счет использо­вания ИС, поскольку: – затрагивает все отрасли экономики, всех производителей и потребителей ТЭР; – требует использование методов системного анализа и высокой степени координации, регулирования действий; – обеспечивает единое информационное пространство и оперативное решение задач системы энергети­ческого менеджмента. Поэтому нынешний этап развития ИС характеризуется объединением автономных функционирующих подсистем в единую интегрированную систему с использованием локальной вычислительной сети программно-информационных интерфейсов и распределенной сети баз знаний и данных. Главная задача при этом рациональное использование глобальных и локальных информационных и вычислительных ресурсов также механизмов рассуждения для достижения согласованной координации, обеспечивающей достижение глобальных целей. Предприятия сложных производственных комплексов, в частности нефтегазовой промышленности, широко распределены в геогра­фическом отношении. Хотя их производственные подразделения находятся на большом удалении друг от друга, они обязаны кооперироваться и эффективно координировать свою производ­ственно – хозяйственную деятельность. На сегодняшний день возросли требования к информа­ции, потребляемой при управлении, которая должна быть актуальной, достоверной, оперативной, полной и доступной. В условиях рыночных отношений это в полной мере относится и к управлению энергосбережением, где планирование, анализ, учет, контроль и регулирование потреб­ления ТЭР с целью получения максимальной прибыли, роста объема продукции, основываются на качественном информаци­онном обслуживании всех форм управления. Для современных предприятий ТЭК обладание информацией в связи с развитием рыночных процессов становится еще важнее, поскольку быстрые изменения ситуаций и неопределенность в окружающей среде стократно воз­росла, что само по себе приводит зачастую к срывам в «жизнедеятельности» предприятий. Не­обоснованное принятие решений в этих условиях на любом уровне руководства может обернуться для них непоправимыми отрицательными последстви­ями. Поэтому необходима минимизация времени между соверше­нием производственно-хозяйственных операций и их информа­ционным отображением для принятия обоснованных управлен­ческих решений. В связи с этим потребность в разработке и применении эффективных и адекватных ИС в реальной действительности возрастает.
В настоящее время разработка и внедрение ИСУЭ с приме­нением эффективных методов и моделей оптимального решения функциональных задач планирования, мониторинга и оператив­ного принятия решений являются актуальными, поскольку дают воз­можность оптимизировать и рационализировать управленчес-кую функцию за счет применения новых средств сбо­ра, передачи и преобразования информации, увеличения ее ана­литических и прогнозных возможностей. Таким образом, создание и внедрение современной, эффективной, адекватной ИСУЭ является актуаль­ным, поскольку позволяют рационально управлять энергосбе­режением на предприятиях ТЭК.
Основной целью данной работе является разработка мето­дологических основ создания и функционирования ИСУЭ и эффективных информационных, программно-алгоритмических средств решения её функциональных задач на основе единых информационного, функционального и технического обеспечений.
Постановлениями Президента РУз важнейшими задачами и направлениями развития информационно-коммуникационных тех­нологий в реальном секторе экономики установлены следующие: – повышение качества продукции и услуг, снижение их себесто­имости и издержек производства за счет внедрения современных информационных систем и программных продуктов по учету и рациональному использованию ТЭР, регулированию взаимоот­ношений с потребителями производимой продукции.
Основными направлениями государственной политики ТЭК РУз являются: – обеспечение энергетической безопасности страны; – обеспечение безопасного и надежного функционирования единой энергетической системы, удовлетворение нужд потребителей в ТЭР; – внедрение рыночных принципов и механизмов в систему управления и хозяйственных связей по производству, передаче и сбыту ТЭР; обеспечение сбалансированного развития предприятий ТЭК; рациональное использование ТЭР.
Для достижения поставленных стратегических целей необхо­димо решить следующие научно-технические задачи:

1. 
   Определение целевых показателей энергосбережения и повышения энергетической эффективности для предприятий ТЭК, создание условий, использование методов и механизмов их достижения.
   
2. 
   Разработать концептуальную модель ИСУЭ как сложной многоуровневой ИС для оптимального решения научно-техни­ческих задач ТЭК.
   
3. 
   Разработать методику синтеза структуры ИСУЭ на основе системного анализа существующих реализаций и перспективных направлений ТЭК, взаимодействия производителей и потребителей ТЭР.
   
4. 
   Разработать единую функциональную модель, работаю­щего под управлением ИСУЭ, на основе использования резуль­татов и формализованного описания этапов жизненного цикла проекта ИСУЭ, для последующей организации на предприятиях ТЭК информационного взаимодействия производителей и потре­бителей ТЭР, а также интеграции этапов функционального моде­лирования и создания программного обеспечения (ПО) системы энергетического менеджмента.
   
5. 
   Разработать единую информационную модель ИСУЭ, опи­сывающую на предприятиях ТЭК множество материальных объектов и ресурсов оперативного управления энергосбережением, отража­ющую все основные сущности указанного множества и многооб­разные отношения, заданные на этом множестве.
   

Создаваемая впервые в РУз ИСУЭ будет отвечать между­народным стандартам, современным требованиям системы управ­ления и будет отличаться широтой охвата задач, важных для предприятий ТЭК – как для средних предприятий, так и для крупных холдингов с разветвленной организационной структурой. В работе, с учетом вышеизложенных научно-технических задач, сформулиро­ваны решаемые задачи, которые направлены на обеспечение повышения конкурентоспособности, энергетической безопасности предприятий за счет реализации потенциала энерго­сбережения и повышения энергетической эффективности на основе создания ИСУЭ в ТЭК. Решение выше перечисленных научно-технических задач предусматривает решения следующих частных задач: – разра­ботка моделей и алгоритмов, позволяющих рацио-нально орга­низовать информационную интеграцию и взаимосвязь задач одного иерархического уровня (по горизонтали) и различных иерархических уровней (по вертикали) общей системы управления; – формирование системы единых показателей энергосбережения предприятий ТЭК; – создание единого информационного пространства функционирова­ния ИСУЭ на предприятиях ТЭК; – создание и ведение единой системы нормативно-справочной ин­формации; – формирование, хранение и ведение интегрированных баз статистических данных по расходу ТЭР; – составление обоснованных топливно – энергетичес­ких балансов предприятий ТЭК; – информационно-аналитическое обеспечение управления энергосбережением, включающее монито­ринг и оценку эффектив­ности использования ТЭР; – оперативный расчет плановых, учет и анализ фактических показателей произ­водственных мощностей, основных производственных фондов; – оперативный расчет пла­новых, учет и анализ фактических пока­зателей объема продукции; оптимальное планирование потребности в ТЭР; – учет, контроль и анализ расхода ТЭР; – мониторинг и системный анализ показателей состояний производственных про­цессов предприятий ТЭК; – сис­темное и оптимальное решение функциональных задач энергосбе­режение; – формирование интег­рированной базы статистических данных по расходу ТЭР для оперативного решения задач энергоаудита; – оперативный расчет себестоимости готовой продукции и рентабельности предприятий ТЭК; – формирование, хранение и ведение архивных информа­ционных баз данных; – оперативная подготовка необходимой информации для принятия достоверных решений по управлению энергосбережением на предприятиях ТЭК; – организации опера­тивных внешних и внутренних информационных связей в системе управления. Задачи, сформулированные и поставленные в работе, ранее не решались с применением ИС. Для решения поставленных задач в работе будут использованы методы системного анализа, системного проектирования, теория процессных методов управления, методы объектно-ориентированного программирования, методы функционального и информационного моделирования, теория баз данных и ряд других смежных научных дисциплин.