2019/12/13 18:45:34

Что представляет собой целевая модель цифровой трансформации «Россетей». Подробный разбор

Цифровая трансформация крупной территориально-распределенной производственной структуры – непростая комплексная задача. Она всегда базируется на тщательно проработанной модели цифрового предприятия или комплексной модели цифровой среды, которая дает возможность реализовывать управляющие воздействия в автоматическом или автоматизированном режиме. В 2019 году началась реализация масштабной программы цифровой трансформации «Россетей». В предыдущей статье TAdviser осветил ключевые параметры программы. Данная статья рассказывает, с помощью каких цифровых блоков складывается цифровая трансформация «Россетей».

Содержание

Особенности цифровых преобразований «Россетей»
- Основные принципы целевой модели
Ключевые элементы единой цифровой среды
Подробнее о единой информационной CIM-модели
Читайте также

Основная статья: Цифровизация в Россетях

В «Россетях» ссылаются на удачный зарубежный опыт: цифровая трансформация электросетей позволяет существенно снизить операционные и инвестиционные расходы сетевых компаний, сократить потери электроэнергии, повысить надежность, доступность электроснабжения и создать набор дополнительных сервисов для клиентов.

Помимо этого, цифровая трансформация предполагает получение экономии в реализации инвестиционных программ, открывает новые возможности для опережающего развития сетевой инфраструктуры при увеличении доходности бизнеса компании. Кроме того, внедрение цифровых решений обеспечит готовность инфраструктуры к новым технологическим вызовам.

Источник: «Цифровая трансформация 2030». Доклад П.А. Ливинского, генерального директора компании «Россети», на Совете директоров компании 21.12.18 г.

В целом, цифровая трансформация в электросетевом комплексе «Россетей» подразумевает три главных направления преобразований:

Прозрачность работы сети. Реализуется за счет получения достоверных сквозных данных о потреблении, режимах работы сети и ее элементах в режиме реального времени, которые позволяют:
- Построить предиктивную аналитику.
- Спрогнозировать модель поведения сети, ее элементов и потребителей.
- Обеспечить адекватное реагирование на любые возмущения и аварии в сети.
- Обеспечить справедливую стоимость услуг, оказываемых электросетевыми компаниями.

Цифровая модель оборудования сети. Реализуется стандартный подход на базе единой цифровой модели сети (CIM), которая позволяет:
- Стандартизировать и унифицировать технические решения и требования к оборудованию.
- Обеспечить интеграцию всех данных с различных систем
- Кратно сократить сроки строительства, реконструкции объектов сетевой инфраструктуры.
- Реализовать (повысить)экспортный потенциал РФ на зарубежных рынках.

Переход к цифровым методам управления электросетевыми активами. Предполагает изменение и совершенствование логики процессов управления сетями:
- Переход с трехуровневой (филиал – производственное отделение - район электрических сетей) на одноуровневую систему управления распределительными сетями.
- Оптимизация оперативно-технологического управления Все сигналы от оборудования выводятся на пульт диспетчера, у эксплуатации оперативная схема и электронный наряд-допуск на планшетах.
- Формирование в режиме реального времени балансов мощности и потребления электроэнергии.
- Создание интеллектуальной конфигурации.
- Автоматизированное перспективное планирование развития сети.

Особенности цифровых преобразований «Россетей»

С точки зрения модели преобразований, цифровая трансформация сети представляет собой оптимизацию и/или изменение логики технологического процесса в результате внедрения цифровых технологий на основании анализа больших данных. Указанные изменения, говорится в концепции, должны базироваться на онтологической модели деятельности, формирование которой позволит создать и реализовать указанные задачи с учетом требований сетецентрического подхода.

В центре нового подхода к управлению - изменение логики процессов и переход на риск-ориентированное управление на основе внедрения цифровых технологий и анализа больших данных. Это должно привести к снижению OPEX и CAPEX, что, в конечном итоге, позволит сдерживать рост сетевой составляющей в тарифах на электроэнергию для конечных потребителей.

Источник: Источник: «Цифровая трансформация 2030». Доклад П.А. Ливинского, генерального директора компании «Россети», на Совете директоров компании 21.12.2018 г.

Говорит Павел Ливинский, генеральный директор «Россетей»:

Россети в 2018 году сделали первые шаги для достижения поставленной цели. В частности, вся группа компаний уже перешла на риск-ориентированную модель управления, что позволяет ремонтировать или заменять оборудование только при реальной необходимости. При оснащении энергообъектов современными датчиками и анализе передаваемых ими данных с помощью искусственного интеллекта такой подход обеспечивает значительное повышение эффективности ремонтной программы и планов по новому строительству

Основные принципы целевой модели

Принятие оптимальных решений по управлению компанией (с учетом риск-ориентированного управления по отклонениям) на основании аналитических исследований (ЦАК) с использованием цифровых технологий анализа больших данных (Фабрика данных).
Взаимосвязь всех информационных цифровых потоков между собой, в том числе на базе облачных технологий.
Обработка данных для оперативно-технологического управления сети (ТИ, ТС, ИПУ, ИВК и т.д.), а также данных, полученных в результате применения методов «дорасчета», в информационных системах ЦУС. Цифровые данные для ЦУС поступают в объеме, необходимом и достаточном для оперативно-технологического и ситуационного управления.
Взаимодействие с информационными системами органов исполнительной власти, АО «СО ЕЭС», АО «АТС» и другими субъектами энергетики (генерация, территориальные сетевые компании, энергосбытовые компании, потребители) в рамках единой цифровой среды.

Ключевым фактором реализации цифровой сети является платформенность решений и создание единой цифровой среды, а также внедрение технологий информационной безопасности.

Ключевые элементы единой цифровой среды

Единая цифровая модель сети (CIM)

Представляет собой «сердце» всего цифрового «организма» компании: описывает в формализованном виде все технологические процессы и способы управления оборудованием на операционном уровне. Кроме того, именно на базе CIM-модели осуществляется интеграция различных ИТ-систем на различных иерархических уровнях в целях обеспечения прозрачного обмена данными между технологическими и корпоративными ИТ-системами.

Фабрика данных

Под фабрикой данных в "Россетях" понимают набор распределенных технологий и инструментов (облачные технологии), позволяющий управлять информацией и бизнес-аналитикой на базе цифровых технологий обработки больших массивов данных (Big Data) с использованием систем искусственного интеллекта (Artificial Intelligence) и машинного обучения (Machine Learning) на основании сете-центрического подхода.

Фабрика данных обеспечит:

обработку, выявление взаимосвязей и зависимостей между данными информационных систем;
формирование аналитических показателей в рамках единого информационного пространства электросетевого комплекса.

Обработка данных позволит формировать и использовать в текущей операционной деятельности весь массив аналитической информации как по отдельному ДЗО, так и по смежным сетевым компаниям, а также использовать опыт друг друга.

В целях обеспечения эффективного и безопасного оборота данных в компании будет сформирована корпоративная политика оборота корпоративных и технологических данных в условиях новой информационно-коммуникационной архитектуры, изменения технологических и корпоративных процессов, расширения взаимодействия с другими субъектами электроэнергетики, рынками и т.п.

Функционирование фабрики данных в «Россетях» должно осуществляться в интересах всего электросетевого комплекса, органов власти всех уровней, сторонних организаций и потребителей.

Управление технологическим процессом (Цифровая сеть)

Единая цифровая среда технологических данных позволит проводить аналитические исследования в целях принятия оптимальных управленческих решений, а также анализировать информацию о состоянии оборудования, прогнозировать вероятность и последствия отказов для снижения рисков выхода оборудования из строя путем своевременного адресного ремонта или замены.

Цифровое управление компанией

Позволит проводить аналитические исследования в целях принятия оптимальных решений по различным процессам компании, включая инвестиционную деятельность и корпоративные финансы, капитальное строительство, управление производственными активами, знаниями и персоналом, управление рисками и правовое обеспечение, а также реализацию услуг и логистику.

Центр аналитических компетенций

Централизованная структура бизнес-аналитики, действующая в «Россетях» и во всех дочерних зависимых обществах (ДЗО).

Центр кибербезопасности

Обеспечивает единую систему безопасности объектов инфраструктуры на принципах единства подходов, требований, эффективности и надежности.

Научно-исследовательский центр

Центр компетенций по разработке и выполнению научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, необходимых в производственном процессе компании, а также по разработке нормативно-технических документов и сопровождению пилотных проектов по реализации цифровых технологий.

Дополнительные сервисы для увеличения доли нетарифной выручки

За счет предоставления на рынке новых сетевых и прочих услуг.

Рис. Цифровая трансформация предполагает изменение структуры электроэнергетики: вместо вертикальной интеграции – горизонтальная энергосистема

Эффекты от реализации Центра аналитических компетенций (ЦАК) и фабрики данных

Организационная трансформация и реструктуризация бизнес-процессов

Константин Михайленко, главный советник «Россетей», говорит о том, каким образом появление единой цифровой среды сказывается на бизнес-процессах компании:

Управление современной компанией трансформируется в бизнес-структуру, где на высшем уровне находится человек, далее машины и далее опять люди. Человек уже сейчас исключается из принятия простых решений. И процесс необратим — средний менеджмент будет уходить, а вот куда — наверх или вниз — уже зависит от компетенции и желания самих специалистов. Цифровизация многих процессов позволит высвободить дополнительное время на решение сотрудниками творческих и прикладных задач, что повысит производительность труда

Игорь Норвейшис, директор департамента ИТ «Россетей», в свою очередь, подчеркивает:

Цифровое управление группой компаний на базе единой корпоративной среды позволит существенно сократить затраты по разработке, внедрению, развитию и технической поддержке информационных систем, а также сроки реализации проектов по их внедрению и в то же время обеспечить сбор стандартизированных данных и их верификацию для последующего анализа с применением технологий больших данных, машинного обучения и искусственного интеллекта

Один из элементов изменения структуры управления – создание (в перспективе) в штатном расписании «Россетей» позиции директора по цифровизации.

Появляется директор по цифровой трансформации, а это переосмысление, перестройка бизнеса с учетом новых технологий,- говорит начальник департамента корпоративных и технологических систем управления «МРСК Центра» Роман Демьянец.- Цифровая трансформация для традиционных компаний — это ответ на тот вызов, который сделали «молодые единороги», компании уровня Amazon, YouTube, Google, ценности для которых — это информация и данные. Традиционные компании пытаются меняться и выйти на этот рынок

В «Россетях» уже началась трансформация всех бизнес-процессов и их гармонизации с созданием единой цифровой модели сети (CIM). В результате будет сформирована матричная система управления, предусматривающая один уровень оперирования сетями вместо существующих трех, и скорость принятия решений в любых условиях кратно возрастет. При этом в штатных ситуациях инфраструктура будет управляться автоматически, а человек будет подключаться к задачам управления только в случае выявления аномалий и необходимости проведения глубокой аналитики.

Источник: «Цифровая трансформация 2030». Доклад П.А. Ливинского, генерального директора компании «Россети», на Совете директоров компании 21.12.2018 г.

Подробнее о единой информационной CIM-модели

Важнейшее понятие для любых цифровых систем управления - CIM (Common Information Model), общая информационная модель. CIM — это открытый стандарт, определяющий представление управляемых элементов ИТ-среды в виде совокупности объектов и их отношений, предназначенный обеспечить унифицированный способ управления такими объектами, вне зависимости от их поставщика или производителя.

Модель CIM представляет наиболее существенные объекты электроэнергетического предприятия, обычно содержащиеся в информационной модели управления электроэнергией (Energy Management System, EMS). Модель подходит для создания интегрированных приложений в гетерогенных вычислительных системах и имеет положительный опыт апробирования при моделировании энергетических объектов за рубежом.

Модель CIM использует UML-нотацию для описания сущностей, под которыми понимается как физическое оборудование, например синхронный генератор или выключатель, так и логические объекты модели сети (узлы, ветви), эквивалентные модели участков сети или ее объектов и логические структуры (например, график). Число классов, описывающих различные сущности CIM-модели, велико; они сгруппированы в пакеты, объединяющие близкие по смыслу классы.

Основные пакеты CIM-модели описаны в документе IEC 61970-301 — Common Information Model base.

Структура пакетов CIM-модели

Ведущие инфраструктурные организации российской энергетики не первый год ведут работы по внедрению решений и технологий, базирующихся на CIM-модели. Так, по модели CIM шло создание автоматизированной системы технологического управления (АСТУ) ФСК ЕЭС.

В «СО ЕЭС» на таких принципах осуществлялся проект внедрения комплекса диспетчерского управления SCADA/EMS. В технической спецификации предусматривалась интеграция с автоматизированными системами НП «АТС» и ОАО «ФСК ЕЭС» с использованием методологии CIM.

С общесистемной точки зрения, CIM-модель подразумевает интеграцию и объединение различных ИТ-систем на различных иерархических уровнях, а также интеграцию сетевых информационных (технологических и корпоративных) систем. CIM-модель при этом является ключевым элементом для формирования единой цифровой среды.

Для электросетевых компаний такая интеграция означает:

интеграцию и объединение различных ИТ-систем на различных иерархических уровнях (SCADA, ГИС, ОЖУР, OMS, DMS, AMI и др.), сквозную передачу данных в технологические и корпоративные информационные системы и обратно на базе CIM-модели;
интеграцию сетевых информационных (технологических и корпоративных) систем, что обеспечивает обмен данными между сетевыми компаниями, удаленными друг от друга объектами и всеми заинтересованными участниками взаимодействия, связанными технологическими процессами с использованием платформенных решений;
разработку цифровых моделей прогнозов и планирования, предназначенных для принятия и оценки сложных решений в отношении производства, процессов и проектирования (цифровой двойник, массивы данных (Big Data), искусственный интеллект (Artificial Intelligence), машинное обучение (Machine Learning).

Рис. Трансформация информационного обмена по мере цифровизации сети ПАО «Россети»

Источник: ПАО «ФИЦ», 2019 г.

Обмен данными, как между корпоративными, так и технологическими информационными системами на основе стандартизованных форматов и механизмов взаимодействия позволит объединить набор корпоративных информационных систем и, как следствие, обеспечить прозрачный, достоверный, автоматизированный обмен данными, исключив дублирование информации и ручной ввод данных.

Необходимым условием обеспечения достоверности оперативной управленческой информации является применение единой модели данных для технологических и бизнес-процессов, однозначно определяющей сущность этих процессов и взаимосвязь между ними для всех ДЗО.

Тогда цифровое управление компанией, осуществляемое на базе единой корпоративной среды и CIM-модели, будет обеспечивать:

Существенное сокращение затрат и сроки на разработку, внедрение, развитие и техническую поддержку информационных систем.
Сбор стандартизированных и достоверных данных для последующего анализа.
Создание общедоступной, надежной, прозрачной и проверяемой системы интеллектуального коммерческого учета электроэнергии.
Создание инфраструктуры для простого и эффективного взаимодействия с потребителями (управление нагрузкой, распределенная генерация, «просьюмеры»).
Создание возможности для автоматизации контрактных отношений (smart-контракты) в части оказания услуг по передаче, технологическому присоединению и др.
Формирование принципиально новой инфраструктуры в целях доступного, эффективного и гибкого процесса обмена электроэнергией между всеми заинтересованными участниками рынка с минимальными транзакционными издержками.

CIM-модель в структуре управления цифровыми сетями

Источник: Развитие системы оперативно-технологического управления электросетевым комплексом в рамках Концепции цифровой трансформации 2030. ПАО «Россети», апрель 2019 г.

Создание CIM-модели – не простой процесс. Он требует специальных усилий, как в части подготовки данных, так и в части организационных механизмов обработки данных.

Структура данных CIM-модели

Структура данных в рамках CIM-модели определяется, в первую очередь, используемыми системами классификации и кодификации объектов управления. Это обусловливает специфические задачи, которые необходимо решить в процессе создания такой системы обработки и хранения информации:

Создание и функционирование единой системы классификации объектов, оборудования, режимных параметров и технико-экономических показателей компании на основе национальных стандартов.
Создание и функционирование единой системы идентификации конкретных объектов, оборудования, режимных параметров и технико-экономических показателей ПАО «Россети» на основе существующих и вновь разработанных национальных и отраслевых методик идентификации.
Обеспечение возможности простого и эффективного обмена данными между различными уровнями управления, субъектами рынка и его операторами на основе национальных стандартов на базе стандартов МЭК и консорциума W3C.
Обеспечение максимальной независимости и информационной защищенности структур хранения данных и методов их обработки от постоянно меняющихся в условиях развития и становления рынка понятий предметной области, взаимоотношений и структуры объектов.
Обеспечение возможности хранения не только текущих состояний объектов, но и ретроспективы их развития от момента создания до исчезновения.
Обеспечение максимальной независимости структуры и методов обработки от конкретных реализаций, что должно обеспечить требуемую функциональность в центрах сбора и обработки как на верхних уровнях, так и на низших уровнях, где вопрос об установке мощных систем обработки и хранения из экономических соображений не должен ставиться.

Наблюдаемость электросетевого комплекса

Важнейший практический аспект использования CIM-модели – наблюдаемость электросетевого комплекса, то есть возможность получать данные от оборудования удаленно в автоматическом режиме. По параметру наблюдаемости компании ПАО «Россети» находятся в разном состоянии.

Согласно планам цифровой трансформации 2030, к концу 2019 года должны быть обеспечена минимальная наблюдаемость 100% подстанций (ПС) 35 кВ и выше.

«Минимальные» требования к наблюдаемости подразумевают:

Один канал связи (ВОЛС/GSM).
Не менее четырех передаваемых телесигналов (ТС).
Протокол передачи данных на «верхний уровень» - МЭК 60870-5-104.

Переход к цифровым двойникам

Наблюдаемость подстанции – это фундамент для дальнейшего создания на нем цифровых систем различного рода, в частности, цифрового двойника подстанции.

Цифровой двойник – это связующее звено, которое объединяет все данные в современной энергокомпании. Он автоматически обеспечивает синхронизацию данных, таким образом, что одна цифровая модель соответствует одной физической электрической сети,- рассказывает Ренат Габдуллин, региональный директор по продажам подразделения «Системы распределения электроэнергии» ООО «Сименс».

В числе преимуществ использования цифрового двойника:

Повышение точности и согласованности модели (единого источника информации) для проведения расчетов и эксплуатации.
Снижение вероятности серьезных эксплуатационных / плановых ошибок, вызванных некорректными данными в модели.
Отслеживание изменений модели с возможностью воссоздания случаев после изменений («контрольный журнал»).
Возможность взаимодействия с ключевыми источниками данных и функциями, например, системой управления активами, ГИС.
Устранение существующих дублирующих процессов (совместное использование модели сети при планировании и эксплуатации).
Автоматизация процессов (например, автоматическое построение модели распределительной сети).
Обеспечение более простой интеграции подсистем в будущем и возможность более эффективного использование ресурсов сети ближе к возможным предельным значениям.
Использование адаптивных установок релейной защиты.
Управление производительностью активов (благодаря связи топологии, оперативной информации и данных об активах сети).

Наличие этих возможностей позволит избежать или отсрочить необходимость усиления сети.

Организационная трансформация

Константин Михайленко, главный советник ПАО «Россети», говорит о том, каким образом появление единой цифровой среды сказывается на бизнес-процессах компании:

Игорь Норвейшис, директор департамента ИТ ПАО «Россети»,в свою очередь, подчеркивает:

Один из элементов изменения структуры управления – создание (в перспективе) в штатном расписании ПАО «Россети» позиции директора по цифровизации.

Достигаемые цели (эффекты)

Единая административная вертикаль и одноуровневая система оперативно-технологического управления (сокращение избыточных управленческих звеньев, прозрачность и унификация структуры оперативно-технологического управления).
Оптимизация и перераспределение загрузки оперативного персонала, в соответствии с количеством оборудования и ЛЭП, находящихся в технологическом управлении/ведении (снижение численности оперативного персонала ориентировочно на 30-40 %).
Внедрение российских SCADA и АСТУ в Группе компаний «Россети» (применение программно-аппаратных комплексов российского производства - импортозамещение; обеспечение безопасности критической информационной инфраструктуры; сокращение совокупной стоимости владения системами SCADA и АСТУ).
Повышение уровня наблюдаемости и реализация функций дистанционного (теле-) управления оборудованием и устройствами подстанций из удаленных центров управления (сокращение времени на анализ, принятие решений и ликвидацию технологических нарушений, сокращение времени оперативных переключений, ориентировочно на 20-30%).
Повышение надёжности электроснабжения потребителей, сокращение времени восстановления электроснабжения (средняя длительность перерыва электроснабжения потребителей на одно технологическое нарушение в сети 6 кВ и выше сокращается с 2,5 до 1 ч).
Оптимизация производственной деятельности, снижение операционных издержек (30%).