Smart-MES MES-T2 2020

Smart-MES MES-T2 2020 - самоорганизующаяся система Smart-MES для расчётов фактических и нормативных ТЭП электростанции в реальном времени.

Smart-MES - система управления производством, связывающая воедино все бизнес-процессы Генерирующей компании с производственными процессами электростанций, оперативно предоставляя объективную и подробную информацию руководству компании^[1].

Все технологические задачи конструируются в текстовых Проектах, а система Smart-MES автоматически самонастраивается и самоорганизуется при компиляции этих Проектов, включая скоростные DLL-программы.

Количество задач не ограничено. Количество рабочих мест не ограничено. Время действия лицензии не ограничено.

Разработчики используют инновации в части правильных расчётов ТЭП для минимизации расхода топлива:

• Получасовой и поминутный расчёт перерасхода топлива (фактических и нормативных ТЭП) с его оперативным мониторингом на БЩУ для оптимального управления;
• Получение всех ТЭП на различных интервалах интегральным исчислением (накоплением) из получасовых значений, так как расчёты на более крупных интервалах (сутки, месяц) в корне не верны из-за криволинейности нормативных графиков, которые к тому же искажены полиномами;
• Использование для оптимизации ресурсов на полной модели электростанции Динамического оптимизатора и ХОП оптимизатора;
• Реализация для оперативного управления электростанцией и для прогнозирования закупок топлива интеллектуального механизма с базой знаний оптимальных получасовых технологических срезов (Э, Q, B, Ri – электроэнергия, теплоэнергия, топливо, режимы оборудования).

Функционирование системы Smart-MES возможно в 2 модификациях: клиент-сервер с 3-звенной структурой без SQL БД и клиент-сервер с 3-звенной структурой с SQL БД.

3-звенная структура означает, что в обоих случаях имеется сервер приложений общих расчётов ТЭП, который выполнен на DLL-программе, генерируемой автоматически. Клиент-сервер с SQL БД работает с любым SQL (Firebird, MS SQL Server, Oracle, Interbase, MySQL, PostgreSQL и др.). Структура клиент-сервер с SQL БД автоматически настраивается по настройкам Конструктора АРМов.

Характеристики SMART-MES

Основные инновации в системе Smart-MES: адаптируемость и скорость. Лёгкая адаптация Smart-MES к любой электростанции достигается тем, что все технологические задачи оформляются в виде текстовых Проектов на очень простом МЕТА языке, а все составляющие системы (Базы Данных, Экранные Формы, Отчёты, Расчётные DLL-Программы) автоматически генерируются при компиляции этих Проектов. Высочайшая скорость выполнения общих расчётов, т.е. сразу всех задач по фактическим и нормативным ТЭП, обеспечивается одной DLL-программой, которая автоматически генерируется с оптимизацией кода. Другими словами, быстрее выполнить расчёт просто невозможно.

Для Пользователя это означает, что он легко и быстро может внести изменения в алгоритмы задач. К тому же, именно эти характеристики позволяют обеспечить ежегодную прибыль с каждой электростанции в размере 300 миллионов рублей.

Система Smart-MES вносит в устоявшуюся отсталую технологию выработки электроэнергии и тепла абсолютно новый качественный инновационный передел: Автоматизированный коммерческий учёт перерасхода топлива.

Цель создания системы

Автоматизированное управление производством электроэнергии и теплоэнергии электростанции в реальном времени при минимизации затрат топлива, а также предупреждение аварийных ситуаций.

Какие технологические задачи решает

• Автоматический ввод данных из существующих средств сбора информации
  • На каждой из 300 электростанций имеются свои различные средства сбора данных с датчиков давления и температуры и со счётчиков электроэнергии: АСКУЭ, АСКУТ, АСКУГ (автоматизированные системы коммерческого учёта электроэнергии, тепла, газа), АСУТП, пчела, дельта и прочее. Они все имеют разных разработчиков, различную идеологию и свои базы данных. Интервалы опроса датчиков от нескольких секунд. Поэтому из всех этих различных баз данных нужно собрать необходимую информацию в единую базу с восстановлением недостающих сигналов в необходимые отрезки времени – минута или полчаса.

• Ручной ввод суточных и месячных данных
  • Месячный ввод данных используется для заведения плановых показателей для месячных задач. Суточный ввод используется для недостающих исходных параметров автоматического ввода и для условно-постоянных показателей. В этом случае суточные значения трансформируются в получасовые и минутные базы данных. А при необходимости для большей достоверности они могут обрабатываться регрессионными зависимостями вместе с параметрами, по которым присутствуют датчики.

• Расчёт ТЭП (Технико-Экономических Показателей) оборудования и электростанции в целом
  • Все технологические задачи оформляются в виде текстовых проектов на простом инженерном метаязыке технолога с помощью инструментального средства «Конструктор проектов», где алгоритмы формируются с помощью шаблонов. Проект включает два основных описания задачи в табличном виде: описание колонок со станционными номерами однотипного оборудования (котёл, турбина) и описание строк с исходными и расчётными показателями этого оборудования в следующем виде: обозначение, единица измерения, наименование, алгоритм расчёта.

• • После компиляции проектов автоматически создаются: базы данных, экранные формы, отчёты и расчётные DLL-программы.

• • В результате полный расчёт ТЭП (расчёт: фактических и нормативных ТЭП, отпуска тепла, затрат на собственные нужды и потерь электроэнергии и тепла) по средней электростанции включает 20000 исходных, промежуточных и результирующих показателей и 300 энергетических характеристик оборудования и нормативных графиков. Этот расчёт ТЭП Smart-MES выполняет менее 1 секунды.

• Мониторинг текущего Перерасхода топлива и других показателей на БЩУ (блочный щит управления)
  • Затраты топлива составляют более 50% в себестоимости электроэнергии и тепла, поэтому минимизация этих затрат является основной целевой функцией управления производством электростанции. Здесь следует заметить, что только ликвидация неконтролируемого в настоящее время Перерасхода топлива может его сэкономить более чем на 10%, что в среднем соответствует ежегодному приросту прибыли в 300 миллионов рублей с каждой электростанции.
  • Перерасход топлива соответствует разности фактического расхода и нормативного, который получается в результате полного расчёта ТЭП. Постоянный мониторинг текущего перерасхода топлива на БЩУ создаёт принудительную мотивацию для эксплуатационного персонала по экономии топлива. При отсутствии данного мониторинга любой высококвалифицированный персонал обязательно допускает перерасход топлива на каждом технологическом срезе, т.к. он просто о нём ничего не знает. В результате Перерасход топлива за месяц суммируется из всех Перерасходов в каждом срезе.
  • Игнорирование этого факта ведёт к элементарному сокрытию резерва увеличения энергоэффективности электростанций. Дело в том, что существующие в настоящее время месячные расчёты Перерасхода топлива методологически неверны из-за криволинейности нормативных графиков.

• Выработка рекомендаций по оптимальной загрузке основного оборудования
  • Оптимизация загрузки оборудования электростанции даёт экономию топлива в 3-5%. Здесь имеется несколько подходов оптимизации: симплексный метод решения системы линейных уравнений, метод динамической оптимизации на полной модели электростанции с минимаксной стратегией, метод ХОП (характеристика относительных приростов) оптимизации. Следует отметить, что решение системы линейных уравнений реализуется как обычная технологическая задача на текстовом проекте.

• Расчёт необходимого прогнозного количества топлива
  • Для расчёта прогнозного количества топлива используются удельные затраты топлива на выработку электроэнергии и тепла. Но есть более точный метод расчёта, который использует информацию о технологических срезах в базе знаний при нулевом Перерасходе топлива. Для этого достаточно задать планируемый график поставки электроэнергии и тепла, а также сведения о работающем оборудовании.

• Анализ и выявление некорректных срабатываний дискретных сигналов при аварийных ситуациях
  • В данном случае с минимальным интервалом автоматизированного ввода данных сравнивается текущее состояние дискретных параметров с предыдущим. При выявлении изменения анализируется его корректность. В случае некорректности выдаётся сообщение на БЩУ. Здесь дополнительно могут быть задействованы и аналоговые параметры.
  • Алгоритмы корректности описываются также в текстовых проектах аналогично технологическим задачам.

• Представление ретро и текущей аналитики исходных и расчётных показателей
  • Для аналитики представлено множество инструментов: обзор показателей с настройкой для других аналитических инструментов, оперативный журнал, оперативный мониторинг, экспресс-анализ с возможностью построения иерархических схем без графического редактора.
  • При вызове аналитики из экранной формы автоматически формируется журнал по заданному показателю для всех единиц конкретного оборудования и выводится график. Здесь же аналитику можно просматривать в разрезе получасов за сутки, в разрезе суток за месяц, в разрезе месяцев за год, а также в разрезе вахт за месяц.

• Передача необходимых данных на верхний уровень
  • По Интернет может быть передана любая информация, включая и оперативные данные по Перерасходу топливу и основным текущим показателям электростанции.

• Формирование месячных отчётных документов
  • Отчётные документы формируются как месячные задачи в виде текстового проекта. Месячные данные получаются накоплением суточных данных, а суточные и сменные накоплением получасовых. Месячные данные по вахтам формируются из данных по сменам на основе графика вахт.

• Построение электрических и тепловых графических схем с выводом динамической информации
  • Графический векторный редактор позволяет создавать иерархические технологические схемы с представлением энергетических примитивов, рисунков и текстов. На эти схемы можно выводить текущую аналоговую и дискретную информацию.

• Текущее внесение изменений в алгоритмы технологических задач
  • Вся жизненность системы обеспечивается лёгкостью внесения любых изменений самими технологами в структуру расчётов и в алгоритмы задач. Все изменения вносятся посредством коррекции текстовых проектов с последующей их компиляцией без потери технологической информации в базах данных.

Подход к созданию системы SMART-MES

Идея, заложенная в основу системы, является её полная самонастраиваемость и самоорганизация, поэтому она легко может быть использована для любой электростанции: ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС, АЭС, ПГУ, и вообще для всех непрерывных производств.

Система Smart-MES направлена на непрерывную адаптацию к вновь возникающим требованиям технологии. А именно, осуществляется постоянное адаптивное изменение расчётов ТЭП и преобразование модели электростанции «как есть» в новую «как должно быть». Поэтому одним из основных положений предлагаемого подхода является полная интеграция инструментальной и прикладных систем в единое целое.

Методология построения Smart-MES ориентирована на лёгкую реализацию любых алгоритмов в любом количестве без программистов. Она содержит полную совокупность современных возможностей. Это и текстовые проекты технологических задач, и самонастройка всей системы, и самоорганизация в соответствии с текущим контекстом, и аналитика, и графика, и оптимизация. И всё это возможно в любой конфигурации системы Клиент-Сервер.

Система Smart-MES изначально не ориентирована на решение каких-либо конкретных задач, но в ней заложены в виде EXE-модуля все предпосылки для будущей конкретной реализации. EXE-модуль приобретает способность решать конкретные задачи, обучаясь за несколько секунд. EXE-модуль включает средства настройки и средства функционирования по результатам этой настройки.

Система условно состоит из Базиса и Надстройки. Базис – это исполнительный EXE-модуль, который не имеет технологической начинки. Надстройка – это текстовые проекты технологических задач. Базис всегда неизменен, т.к. является прерогативой разработчика. Надстройка подвержена постоянным изменениям и является прерогативой технологов для развития производственных задач. Текстовые проекты технологических задач определяют область их использования и обеспечивают реальное функционирование EXE-модуля.

2017: Включение в Реестр отечественного ПО

В августе 2017 года искусственный интеллект (ИИ) Smart-MES разработки ИнформСистем включен в Реестр отечественных программ по приказу Минкомсвязи РФ от 15.08.2017 № 421, реестровый № 3797.

По словам разработчиков системы, ИИ Smart-MES обладает:

• пользовательскими особенностями: легкая адаптивность и высокая скорость обработки информации;
• системными факторами: самонастройка, самодиагностика и самовосстановление;
• творческими возможностями: саморазвитие, самосовершенствование и самосознание.

5 детерминантов ИИ Smart-MES

• Самообучение ИИ осуществляется с помощью книг. ИИ самостоятельно впитывает изложенные в книгах алгоритмические знания.
• Самоорганизация ИИ выполняется при самообучении, когда создаётся из множества знаний одна программа с уникальным кодом методом бифуркации.
• Мышление ИИ представляет собой непрерывный процесс последовательного решения множества задач с прерыванием от запросов.
• Творчество ИИ производится посредством интуиции, то есть нахождения иного пути реализации нерешаемых задач или задач с неполным алгоритмом.
• Интуиция ИИ привлекается при отсутствии точного алгоритма. В этом случае используются различные методы от аналогии до статистики.

Примечания