Информационная поддержка принятия решения при управлении энергоэффективностью предприятия

Бойцов Максим Сергеевич; Бойко Светлана Викторовна; Каравайков Владимир Михайлович

СИСТЕМОТЕХНИКА

УДК 658.01:004(036)

Бойцов Максим Сергеевич

Костромской государственный технологический университет

krice2010@ya.ru,

Бойко Светлана Викторовна

кандидат технических наук Костромской государственный технологический университет

sv_bojko@mail.ru,

Каравайков Владимир Михайлович

доктор технических наук, профессор, Костромской государственный технологический университет

kvml@ya.ru ,

ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ УПРАВЛЕНИИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ ПРЕДПРИЯТИЯ

Рассмотрена методика информационной поддержки принятия решения при управлении энергоэффективностью предприятия. В рассматриваемой системе управления предметной областью является энергоэффективность текстильного производства. Пользователи — персонал энергетического менеджмента.

Ключевые слова: энергоэффективность, управление, информационное обеспечение, алгоритм управления

Разработанная нами система управления энергоэффективностью предприятия [1] носит иерархический характер, предусматривающий сочетание централизованного управления или контроля с автономностью ее частей.

Выделены три уровня управления:

1-й уровень - управление работой оборудования и технологическими процессами, в том

числе и на основе анализа энергетических балансов отдельных объектов.

2-й уровень - оперативное управление ходом производственного процесса по направлениям использования энергии на основе анализа энергетических балансов производственного подразделения (цеха).

3-й уровень - планирование работы и формирование управляющего воздействия на осно-

Рис. 1. Инфологическая модель «Третий уровень системы управления энергоэффективностью»

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 1, 20111

ве нормирования расходов энергии, разработки и реализации программы управления энергопотреблением на предприятии на основе анализа энергетических балансов предприятия.

База данных в системе управления энергоэффективностью представляет собой интегрированную совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных и связей между ними. Иными словами это датологическое представление информации о предметной области. Проектирование базы данных начинается с анализа предметной области и возможных запросов пользователей. В рассматриваемой системе управления предметной областью является энергоэффективность текстильного производства. Пользователи - персонал энергетического менеджмента. Потребности указанных пользователей в информационном обеспечении рассмотрены в работе [2].

Описательную (неформальную) модель предметной области, семантически определяющую сведения (сущности) из предметной области и связи между ними, интересующие пользователей базы данных представим в виде инфологи-ческой (информационно-логической) модели. Отметим, что инфологические модели второго и первого уровня управления энергоэффективностью имеют аналогичные атрибуты, что и на третьем уровне. На рисунке 1 представлена ин-фологическая модель «Третий уровень системы управления энергоэффективностью».

Для описания и анализа процесса формирования управляющего воздействия в системе управления энергоэффективностью предприятия в данной работе применяется реляционное моделирование. В основе реляционного моделирования лежат табличные методы и средства представления данных и манипулирования ими на основе точных математических методов [3].

Рассмотрим процесс формирования управляющего воздействия на втором и третьем уровнях системы управления.

На втором уровне управления энергоэффективностью рассчитываются следующие показатели:

1. Энергопотребление цеха: двухмерный массив Х2, который характеризует потребление энергии по каждому ее виду в каждом цехе.

2. Потери энергии цеха: двухмерный массив ХР2, который характеризует потери энергии по каждому ее виду в каждом цехе.

3. Потенциал энергосбережения цеха: двухмерный массив РШ, который характеризует потенциал сбережения энергии по каждому ее виду в каждом цехе.

Исходные данные для расчета:

Трехмерный массив, характеризующий потребление различных видов энергии в каждом цехе на каждой установке, Х1. Передается с первого уровня управления.

Соответствующий трехмерный массив XI. (потребление 1-го вида энергии) имеет вид:

XI

X V ..X 1и

■X11,

,т1[І ]■■

X V

X 1т

■ ■XI

І*"

.X1

І,т1[ І ]■■

■X 1т

..XI

т2,т1[ І ]

(1)

где j (номер строки) - производственный цех; т2 -количество производственных цехов; к (номер столбца) - производственная установка; т1[]] -количество установок; Х1..к - количество затраченной в процессе производства энергии (для і-го вида энергии в j-м цехе на к-й установке). Каж-

Таблица1

Матрица энергопотребления цеха

Установка 1 Установка 2 Установка m1[j]

Цех1 Х1 і,1,1 Х1 і,1,2 Х1 і,1,к Х1і,1, т1 [)] Размерность определяется видом энергии (і)

Цех2 Х1 і,2,1 Х1 і,2,2 Х1 і,2,к Х1 і,2, ті[і]

Цех3 Х1 і,з,1 Х1 і,з,2 Х1 і,з,к Х1 і,3, т1[)]

Цех4 Х1 і,4,1 Х1 і,4,2 Х1 і,4,к Х1 і,4, т1[]]

Х1 ¡у,1 Х1 ¡у,2 Х1 ¡у,к Х1 і,), т1[)]

Цех т2 Х1 і,т2,1 Х1 і,т2,2 Х1 і,т2,і Х1 і,ш2,т1[і]

Рис. 2. Блок-схема алгоритма расчетов на втором уровне управления

Рис. 3. Блок-схема алгоритма расчетов на третьем уровне управления

Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова ♦ № 1, 2011

229

Таблица2

Матрица потребления энергии предприятием

Подразделения Размерность

Цех1 Цех2 Цех3 Цех m2

Вид энергии О - тепловая энергия Х21Л X2L2 Х20 Х21л Х21,т2 Гкал

W электроэнергия X22.1 Х22.2 Х22,з Х2^ Х22,т2 кВт*ч

Т - топливо Х2з,1 Х2з,2 Х2з,з Х2ц Х2з,т2 тонна (мз )

М - вода X 2 Х24.2 Х24з Х24, Х24,т2 мз

Х2л X2j? Х2П Х2Н Х2^т2

п-й вид энергии Х2а1 Х2,2 Х2аз Х2п,| Х2ат2

дый элемент массива X1 имеет свою размерность в зависимости от вида энергии (i).

Матрица энергопотребления цеха представлена в таблице 1.

Трехмерный массив, характеризующий потери различных видов энергии в каждом цехе на каждой установке, XP1. Передается с первого уровня управления. Трехмерный массив, характеризующий потенциал сбережения различных видов энергии в каждом цехе на каждой установке, Ptll. Передается с первого уровня управления. Матрицы потерь энергии и потенциала энергосбережения аналогичны по структуре матрице энергопотребления (табл. 1). Рассчитываем потребление энергии различных видов в цехе по всем установкам:

m1[ j]

Х2j = £Х1^ . (2)

k=1

X2ij - суммарное потребление i-го вида энергии в j-м цехе по всем установкам. Каждый элемент массива имеет свою размерность в зависимости от вида энергии. Аналогично рассчитываем XP2ij - суммарные потери i-го вида энергии в j-м цехе по всем установкам и Ptl2. - суммарный потенциал сбережения i-го вида энергии в j-м цехе по всем установкам.

На третьем уровне управления рассчитываются параметры энергопотребления для предприятия в целом. Матрица энергопотребления предприятия приведена в таблице 2.

Модули автоматизации работы на втором и третьем уровнях аналоговой модели управления энергоэффективностью [1] включают расчеты реляционных моделей энергопотребления, потерь энергии и потенциала энергосбережения на

всех уровнях управления. Блок-схема реализации алгоритма расчетов на втором уровне управления представлена на рисунке 2.

Блок-схема реализации алгоритма расчетов на третьем уровне управления представлена на рисунке 3.

При разработке программы, соответствующей приведенному алгоритму мы руководствовались современным требованием, заключающемся в необходимости разработки дружественных для пользователей интерфейсов, основанных на знании о том, какая информация нужна потребителям информационных систем.

Выводы

1. На основе анализа предметной области и потребностей пользователей разработана инфо-логическая модель системы управления энергоэффективностью предприятия.

2. С использованием методов реляционного моделирования разработан алгоритм информационной поддержки принятия управляющего воздействия в системе управления энергоэффективностью.

Библиографический список

1. Каравайков В.М. Система управления энергоэффективностью текстильного производства // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 2003. - .№4.

2. Каравайков В.М. Организация энергетического менеджмента текстильного предприятия. -Кострома: Костромской гос. технол. ун-т, 2003. -175 с.

3. Саукап Рон. Проектирование реляционных систем баз данных. - М.: Русская редакция, 1998.

Текст научной работы на тему «Информационная поддержка принятия решения при управлении энергоэффективностью предприятия»