Системные аспекты оптимизации функционирования территориально распределенных энергетических систем

Раздел VI. Новые информационные технологии

в энергетике

УДК 658.012.011

Е.Ю. Косенко СИСТЕМНЫЕ АСПЕКТЫ ОПТИМИЗАЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Предложено рассматривать системы автоматизации энергетических объектов, как территориально распределенные информационно-управляющие системы. Сформулирована задача оптимизации функционирования информационно-управляющих систем на этапе их проектирования или модернизации с точки зрения системного подхода. Предложена методика системного анализа процесса проектирования системы, основанная на последовательном улучшении ее характеристик с учетом влияния и связей с внешней средой. Результаты такого анализа функционирования распределенной информационно-управляющей системы позволяют сформулировать стратегию достижения эффективной работы подсистем, их компонентов и элементов.

Системный анализ; проектирование; территориачьно распределенные ин-формационно-управляющие системы; взаимодействие; внешние факторы.

E.J. Kosenko SYSTEM ASPECTS OF OPTIMIZATION OF FUNCTIONING OF TERRITORIALLY DISTRIBUTED POWER SYSTEMS

It is offered to consider systems of automation of power objects, as territorially distributed information-operating systems. The problem of optimization of functioning of information-operating systems at a stage of their designing or modernization from the point of view of the system approach is formulated. The technique of the system analysis of process of designing of the system, based on consecutive improvement of its characteristics taking into account influence and communications with environment is offered. Results of such analysis of functioning of the distributed information-operating of system allow to formulate strategy of achievement of effective work of subsystems, their components and elements.

The system analysis, the designing; territorially distributed information-operating systems; interaction; external factors.

Современные достижения в области автоматизации и телекоммуникаций требуют рассмотрения объектов энергетики как территориально распределенные информационно-управляющие системы.

Важным понятием таких систем является горизонтальная и вертикальная интеграция [1].

Горизонтальная интеграция объединяет между собой все автономные системы автоматизации всех энергетических предприятий (организаций), входящих в состав Единой энергетической системы России, а также административные отделения нижнего уровня в единую информационную сеть.

Вертикальная интеграция базируется на организации потоков информации от нижнего уровня в компьютерные сети предприятия и через них в административные системы управления, что способствует оперативной передаче информации.

При этом основным регламентирующим документом являются «Требования к обмену телеинформацией автоматизированной системы диспетчерского управления энергообъектов» [2]. Территориально распределенные информационно-управляю-щие энергетические системы, согласно определению данном в [3], рассматривают как систему, используемую для централизованного управления производственнохозяйственной деятельностью групп территориально разобщённых объектов, которая включает центр обработки данных, оснащенный высокопроизводительными ЭВМ, центральные и периферийные системы управления, объединённые унифицированными системами связи.

Для оптимизации функционирования и проектирования информационного обеспечения для подобных систем заставляет проводить всесторонний анализ энергетических объектов в следующих направлениях (рис. 1):

♦ анализ функционирования энергетических объектов с учетом структуры и многочисленных функциональных связей между элементами;

♦ анализ функционирования внешней среды, определяющей множество управляющих и возмущающих факторов;

♦ анализ функционирования взаимосвязей между системой и внешней средой.

Исходя из рекомендации [4, 8], «одним из обязательных аспектов управления

». -лиза функционирования распределенной информационно-управляющей системы

элементами энергетической системы.

Рис. 1

Анализ функционирования и проектирования начинается с выявления причин внедрения распределенной информационно-управляющей системы на энерге-

,

путем анкетирования необходимо отобразить данные, позволяющие оценить те. . Сбор данных - сложная и ответственная работа. Данные могут быть получены как «жесткая статистика» или как «мягкие» сведения для оценок [5]. Анализ [4] ,

« » , « » , , -тате работы моделей управления, которые формализуют знания экспертов.

Результаты анализа функционирования распределенной информационно-управляющей системы позволяют сформулировать стратегию F1, достижения эффективной работы подсистем, их компонентов и элементов. Стратегия F1 рассматривается как алгоритмы решения множества требующих решения задач.

Аналогичный анализ исходных позиций проводится и для внешней среды. Однако если элементы вектора конструктивных параметров распределенной ин-формационно-управляющей системы можно достаточно полно определить, то для внешней среды этого нельзя сделать.

Анализ исходных позиций внешней среды следует начинать с выявления ее структуры, т.е. установления состава и характеристик внешней среды (социальные , ,

). .

Затем устанавливаются информационные связи между компонентами внешней среды, разрабатывается методология полученная «жестких» и «мягких» данных.

Разрабатываются модели поведения внешней среды. Результаты анализа функционирования внешней среды позволяют идентифицировать стратегию поведения Б2, отображающую эволюцию внешней среды и множество реакций на компоненты вектора выходных параметров Y распределенной информационно.

Анализ функционирования взаимосвязей между распределенной информаци-

-

и характеристик каналов информационных связей. Существуют каналы информационного воздействия на внешнюю среду и каналы оценки реакций внешней среды на компоненты вектора выходных параметров Y. Необходимо установить эффективность работы этих каналов, результативность информационного воздейст-, .

Анализ функционирования взаимосвязей позволяет выработать стратегию F3 совершенствования взаимосвязей между распределенной информационно-управляющей системой и внешней средой, которая также формально складывается ,

и устранения ненужных.

Декомпозиция анализа функционирования распределенной информационно-( . 2) -ствия системы и внешней среды, а затем перейти к разработке концептуальной модели, описывающей их взаимодействие.

Рис. 2

Исследование модели взаимодействия распределенной информационно-управляющей системы и внешней среды позволяет выработать общую оптимальную стратегию F модернизации (проектирования) информационно-управляющей системы. Процесс оптимизации направлен на улучшение критериальных показателей при сравнении входов и выходов системы.

Под оптимизацией процессов функционирования и проектирования распре-

- -довательного её улучшения.

Процесс оптимизации целесообразно проводить снизу вверх по мере усложнения целей и улучшения каждого требования ^ из множества требований будущих пользователей и заказчиков распределенной информационно-управляющей .

В силу закономерности целостности системы взаимное изменение одних характеристик распределенной информационно-управляющей системы незамедлительно отразится на других. Сложность учета всех взаимосвязей и взаимоотношений в распределенной информационно-управляющей системе побуждает наряду с формальными методами оптимизации процессов функционирования и проектирования (дифференциальное исчисление, линейное целевое и динамическое программирование, сетевые модели и др. [6]) использовать и эвристические методы, основанные на симбиозе знаний, методов и теорий.

Высокой эффективности можно добиться, используя представление критериальных характеристик в виде нечетких интервальных величин. Априорное исследование распределенной информационно-управляющей системы даже при достаточно полном рассмотрении объекта исследования является причиной частичных поправок на этапе проектирования, создания и функционирования, что ведет к субоптимизации. Это вытекает из закономерности историчности и самоорганизации распределенной информационно-управляющей системы [7]. Поэтому при проектировании распределенной информационно-управляющей системы с целью оптимального функционирования и развития следует уделять внимание планированию и прогнозированию.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Косенко ЕМ., Евтушенко В.Ю. Оценка параметров структуры информационно-управляющих систем в энергетике // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2010.

- № 1 (102). - С. 130-136.

2.

управления энергообьектов. www.np-ats.parking.ru.

3. . ., . ., . .

распределенных информационно-управляющих систем. - Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. - , 2004. -203 .

4. .. .. , . . -

сов на основе методологии системного анализа. - Киев: Наукова думка, 1997. - 221 с.

5. ., ., ., . . .

- М.: Прогресс, 1993. - 320 с.

6. ГигДж. Прикладная общая теория систем: пер. с англ. - М.: Мир,1981. - 336с.

7. . . , . . , . . . -

лиза в управлении и связи. - М.: Радио и связь, 1983. - 248 с.

8. . . , . .

котлом в условиях неполноты исходных данных. Наука и образование на рубеже тысячелетий: Сборник НИР. Вып.1. - М.: Учлитвуз, 2011. - С. 18-25.

Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор В.Е. Золотовский

Косенко Евгений Юрьевич - Технологический институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге; e-mail: kosenko@tsure.ru; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел.: 88634371773; кафедра систем автоматического управления; доцент.

Kosenko Evgeniy Yurievich - Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”; e-mail: kosenko@tsure.ru; 44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia; phone: +78634371773; the department of automatic control systems; associate professor.

УДК 519.95

O.B. Косенко РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ПОДЗАДАЧ ПРИ КАЛЕНДАРНОМ ПЛАНИРОВАНИИ ПРОИЗВОДСТВА

Рассмотрена задача календарного планирования дискретного производства, заключающаяся в расчете оптимального плана выпуска продукции с учетом основных факторов, влияющих на его объем. В качестве критерия оптимальности календарного плана принимается общий уровень затрат, связанных с выполнением производственного задания. Представлен алгоритм перехода от общей модели к частным, отличающихся условиями.

одну из актуальных проблем оперативного управления промышленными предприятиями.

Календарное планирование; г/елевая функция; критерий оптимальности; условия, .

O.V. Kosenko

DISTRIBUTION OF SEQUENCE OF SUBTASKS AT MANUFACTURE

SCHEDULING

The problem of scheduling of the discrete manufacture, consisting in calculation of the optimum output plan taking into account the major factors influencing its volume is considered. As criterion of an optimality of the planned schedule the general level of the expenses connected with performance of production target is accepted. The algorithm of transition from the general model to private, different is presented by conditions-restrictions. The complex account of influence of all given restrictions represents one of actual problems of an operational administration the industrial enterprises.

Scheduling, criterion function; criterion of an optimality; conditions-restrictions; model.

Задачи календарного планирования принадлежат к числу первых прикладных задач, для решения которых были использованы математические методы. Это обусловливалось тем, что отдельные задачи календарного планирования весьма кон.

некоторые из элементов оперативно-производственного планирования (ООП) в виде математических задач, как оказалось, далеко не просто решаемых [1].

Основной задачей планирования производства является расчет оптимального плана выпуска продукции с учетом основных факторов, влияющих на его объем. В зависимости от условий и характера производства к таким факторам можно отнести общественные потребности в данном продукте, наличие сырьевых и энерге-, , , финансовыми и другими ресурсами. Поэтому разработка комплексов эвристиче-,

.