Методика поддержки принятия управленческих решений на основе анализа иерархии «цели — функции» при модернизации технических систем учета и контроля

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы.

Задачи повышения точности и оперативности измерения электрической энергии и мощности в электрических сетях обусловлены следующими основными причинами: во-первых, переходом отечественной экономической системы на рыночные отношения, в том числе и энергетической отрасли [1,2,3], во-вторых, существенным повышением стоимости электрической энергии [4,5]. Например, увеличение доли платы за электроэнергию в себестоимости продукции предприятия в за последние 10−15 лет произошло в десятки раз: с 1% - 3% до 15% - 30%. При этом возросла энергоёмкость отечественной экономики на 46%, и на 25% увеличилось потребление электрической энергии в быту.

Рыночные отношения привели к необходимости заключения прямых договоров на использование электрической энергии с учетом штрафных санкций и лимитов со стороны энергосистемы, что связано с неразрывностью производства, передачи и потребления электроэнергии. Это также обуславливает необходимость не только одновременного измерения потребляемой энергии и мощности, но и высокоточного прогнозирования этого потребления, а также выработки технических, организационных и экономических мер по выравниванию графиков нагрузки, что также выдвигает дополнительные требования к системам измерения [6,7].

Важным социальным и экономическим фактором является экономия потребления электроэнергии, снижение ее потерь. Каждый процент экономии энергоресурсов обеспечивает прирост национального дохода на 0,35%. Экономия энергоресурсов является основой устойчивого, экологически безопасного развития народного хозяйства. В соответствии с основными направлениями развития энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года одним из приоритетных направлений является обеспечение тщательного контроля над использованием энергоресурсов в целом и электроэнергии в частности [8,9,10].

Перечисленная выше совокупность проблем определяет необходимость решения задач системного анализа, разработки и внедрения современных технических комплексов (систем) контроля и учета электропотребления на всех уровнях энергосетевых и энергоснабжающих организаций. Это, в свою очередь, определяет потребность в системе поддержки принятия проектных и управленческих решений для оценки наиболее эффективной структуры, технического состава и этапов внедрения средств контроля и учета электроэнергии.

Состояние проблемы Технические средства измерения количества и качества электроэнергии и мощности достаточно хорошо разработаны и используются с самого начала создания и развития сетей электроснабжения. Более того, эти средства постоянно улучшаются и модернизируются в соответствии с общим развитием науки и техники. В первую очередь, например, в настоящее время, осуществляется переход отэлектромеханических приборов к электронным с микропроцессорными системами обработки информации [11,12]. На предприятиях по производству и передаче электроэнергии одними из первых были применены автоматизированные системы дистанционного сбора информации и телемеханические системы контроля и управления перетоками электроэнергии. На основе этого были построены автоматизированные системы диспетчерского управления, заложенные в 60−70-х годах XX века. Однако они во многом морально устарели, хотя до сих пор такие структуры еще сохраняются. Это же касается и систем коммерческого учета и контроля потребляемой электроэнергии. В этих системах используются электромеханические, индукционные измерители электроэнергии и низкоскоростные каналы связи. Существующая организация сбора и обработки данных осуществляется, как правило, по телефону раз в сутки. Текущее потребление электроэнергии оценивается с недостаточной точностью по выборочным данным показаниям датчиков активной мощности и энергии [13,14].

Такое отставание от современных требований и возможностей контроля и учета электроэнергии объясняется, как уже отмечалось, существовавшей искусственной дешевизной—электрической энергии и отсутствием рыночных механизмов экономической самоорганизации электроснабжающих организаций. В результате образовался существенный разрыв между современными потребностями в интегрированной и оперативной информации о производимой, передаваемой и потребляемой электроэнергии и устаревшими техническими возможностями систем контроля и учета, хотя рынок предлагает достаточно широкий набор технических и программных средств, на основе которых можно создать системы учета и контроля с требуемыми характеристиками.

В последние годы сложилась достаточно" благоприятная ситуация с экономической и организационной точек зрения для создания полномасштабных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). В организационном отношении — это выделение в отдельные хозяйствующие субъекты генерирующих, сетевых и сбытовых компаний, образования в сетевых компаниях специализированных организаций по монтажу и эксплуатации АСКУЭ. Информация, получаемая с помощью АСКУЭ, используются как на верхнем уровне РДУ для управления, планирования и коррекции текущих режимов энергосистемы, так и на нижнем уровне для коммерческого «и «технического учета электроэнергии сетевыми и сбытовыми организациями [15,16,17]. В экономическом отношении — это создание конкурентного рынка электроэнергии с сектором свободной торговли, отражающей баланс интересов производителей и потребителей электроэнергии, это переход к заключению прямых договоров на использование электрической энергии с учетом штрафных санкций и лимитов со стороны энергосистемы. Поэтому актуальным также является организация биллинговых систем на основании информации, источником которой является АСКУЭ [18].

Проводимое реформирование и перспективы-развития энергетической отрасли народного хозяйства в значительной степени увеличивает потребность в системах контроля и учёта электроэнергии. В табл.1 представлены прогнозы РАЭ ЕЭС потребности в автоматизированных системах контроля и учёта электроэнергии (АИИКУЭ) на ближайшую перспективу [19]. В таблице 1 применены следующие сокращения: ПС-подстанции, МСК — магистральные сетевые компании, ПМЭС — подстанции магистральных электрических сетей, МЭС — магистральные электрические сети, ФСК ЕЭС — федеральная сетевая компания единой энергетической системы.

Таблица 1 год 2007 2008 2009 2010 2011 Всего.

Комплексные АИИКУЭ для генерирующих компаний 20 862 38 32 952.

Комплексные АИИКУЭ ПС, МСК, ПМЭС, МЭС, ФСК ЕЭС 223 293 634 522 760 2432.

Значительное большое число систем контроля и учёта электроэнергии необходимо коренным образом модернизировать или полностью заменить в региональных и муниципальных сетевых компаниях и энергоемких предприятиях, особенно если они являются (или хотят стать) участником федерального сетевого рынка энергии и мощности (ФОРЭМ).

Создания системы контроля и учёта электроэнергии, удовлетворяющей всему комплексу требований, является достаточно сложной проблемой из-за ряда причин: необходимости существенных финансовых затрат, отсутствия эффективных организационных, экономических и проектно-технических методик, обеспечивающих максимально быстрое внедрение в масштабах региональных и муниципальных сетевых и сбытовых компаний современных АСКУЭ. Поэтому в первую очередь необходимо принятие наиболее рациональных с точки зрения функциональной, технической и экономической эффективности работы системы концептуальных решений, что возможно лишь при использовании современных методов и средств поддержки принятия проектных и управленческих решений. Это в свою очередь требует выявление необходимого набора функций АСКУЭ и их систематизацию с позиции их значимости и приоритетности. При этом в качестве системообразущих факторов необходимо применение условий, учитывающих технические, организационные и экономические аспекты.

В связи с этим целью работы является разработка методов и средств определения и анализа функций АСКУЭ по их значимости и приоритетности с технической, организационной и экономической точек зрения для поддержки принятия управленческих решений при проектировании и поэтапном внедрении таких систем в масштабе электроснабжающей организации.

В соответствии с этой целью основными задачами работы являются:

Формирование системной основы определения организационных, технических и экономических проблем создания полномасштабного контроля и учета электроэнергии.

2. Определение и классификация функций АСКУЭ.

3. Оценка и ранжирование функций АСКУЭ по степени их важности и эффективности.

4. Разработка методики поддержки принятия решений по определению структуры и технической реализации системы контроля и учета электроэнергии.

5.Практическая апробация методики в условиях конкретной электроснабжающей организации.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы системного анализа, теория и методы принятия решений, анализа иерархии, методологии объектно—ориентированного анализа и проектирования, теории множеств.

Научная новизна работы заключается в разработке новых методов оценки приоритетности функций системы контроля и учета электроэнергии с организационной, экономической и технической точек зрения для поддержки принятия управленческих решений при поэтапном внедрении таких систем в масштабе электроснабжающей организации, а именно:

1. В разработке иерархической системы организационных, экономических и технических рисков в деятельности сетевых и сбытовых компаний;

2. В определении функций АСКУЭ исходя из концепции минимизации организационных, экономических и технических рисков.

3. В разработке системной декомпозиции проблемы оценки приоритетности функций АСКУЭ;

4. В создании технологии оценки приоритетности функций системы контроля и учета электроэнергии на основе метода анализа иерархии для поддержки принятия решений по определению структуры и технической реализации таких систем в масштабах региональных и муниципальных электроснабжающих организаций.

Основные положения, представляемые к защите.

1. Положение о необходимости определения функций систем контроля и учета электроэнергии, исходя из анализа организационных, экономических и технических рисков сетевых и электроснабжающих компаний.

2. Системный подход к технологии принятия управленческих решений при создании АСКУЭ, охватывающий организационные, технические, информационные и экономические требования иерархических уровней функционирования.

3. Технологию оценки приоритетности функций АСКУЭ на основе метода анализа иерархии.

4. Методы и средства поддержки принятия управленческих решений при поэтапном создании АСКУЭ и билинговой системы в масштабах региональных и муниципальных электроснабжающих организаций.

Практическая значимость заключается в создании методов и инструментальных средств поддержки принятия управленческих и проектных решений при создании систем контроля и учета потребления электрической энергии, позволяющих определить «приоритетность функций АСКУЭ в техническом и экономическом отношении в масштабах региональных и муниципальных сетевых и сбытовых компаний. Благодаря этому обеспечивается ускорение процесса проектирования и минимизируются экономические издержки при поэтапном создании, внедрении и эксплуатации систем контроля и учета электроэнергии.

Реализация результатов. Разработанная системная оценка приоритетности функций АСУКЭ нашли практическое применение при внедрении современных средств контроля и учёта электроэнергии в ООО «МЕХАНОБР», МУП «Ивэлектросеть» и ряда других компаний объединения «Энергобаланс».

Апробация работы. Основные научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных, всероссийских и региональных конференциях и семинарах: международной научно-практической конференции «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» (Новосибирск, 2003) — международной научно-практической конференции «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» (Иркутск, 2004) — 5-й международной научно-практической конференций «Экономика, экология и общество России в 21 столетии» (Санкт-Петербург, 2003) — международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии», и Бенардосовские чтения (Иваново, 2003).

ВЫВОДЫ.

1.Предложена технология системной оценки значимости функций АСКУЭ в виде последовательности этапов и итерационных процедур применения методов анализа иерархии, позволяющая практически решать задачи, начиная с анализа бизнес-процессов и заканчивая принятием управленческих решений.

2.Для повышения эффективности технологии системного анализа оценки значимости функций АСКУЭ разработаны рекомендации: по применению двух -, трех -, пяти — и девятибалльных шкал парных сравненийпо минимизации числа экспертных оценок альтернатив путём применения оценочных таблиц для наддиагональных или поддиагональных элементов матрицы парных сравненийпо определению условий применимости различных методов повышения согласованности матриц парных сравненийпо сокращению размерности матриц парных сравнений путём группировки в кластеры элементов матриц в соответствии с их относительной значимостью.

3.Практически определены оценки значимости элементов иерархических уровней системы «риски» «» «функций»" - в виде вектора приоритетов основных рисков (второй уровень) относительно общей цели и векторов значимость основных функций АСКУЭ (третий уровень) по отношению к рискам, входящий во второй уровень. Доказано, что оценки функций четвёртого уровня имеют вспомогательное значение, и могут применяться в случае равенства альтернатив, полученных по вектору оценок основных функций АСКУЭ.

4. Проведена системная оценка функций АСКУЭ, исходя из оценок и взаимоотношений функций, входящих в отдельные уровни иерархий. В результате получены конкретные численные «значения оценок в виде элементов результирующего вектора приоритетов этих функций. Анализ полученных оценок, входящие как элементы в результирующий вектор показал, что более чем на треть эффективность применения системы учёта и контроля электроэнергии зависит от информационного и аналитического обеспечения. Поэтому АСКУЭ должна быть дополнена информационноаналитической и билинговой системами.

5. Предложена структура взаимодействия четырех систем: АСКУЭ, ИАС — информационно-аналитическойБС — билинговой и СППРподдержки принятия решений. Установлено7что взаимодействие этих систем целесообразно осуществлять посредством общего хранилища данных. При использовании предлагаемой структуры основным источником информации является АСКУЭ, на ИАС ложиться основная нагрузка по обработке и анализу информации, появляется возможность автоматизировать процесс занесение информации в билинговую систему. СППР по существу является организационно-информационной системой, в которой используются информация и результаты анализа, получаемые другими системами, и организуется совещательная работа экспертов. б. Исследована конкретная проблема выбора наиболее рационального типа АСКУЭ для предприятия МУП <<�Ивг6рэлёктр6сёть>>Т Установлено, что оценку предпочтений целесообразно осуществлять на основе вектор значимости основных измерительно-технических функций с учётом значимости функций четвертого уровня иерархической системы «риски-функций». В результате наибольший приоритет получила модель АСКУЭ «Матрица». Также определено, что вместе с ней целесообразно использовать АИС «ИнфоВизор», разработки ИГЭУ, г. Иваново, и билинговую систему в МУП «Ивгорэлектросеть» «Инари ЖХ», разработки ЗАО «Инари-Технологии», г. Санкт-Петербург.

Таким образом практически решена поставленная задача.