CC BY
3УДК 658.26:681.518
Жданов В. Г., Логачева Е. А.
Zhdanov V. G., Logacheva E. A.
ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ЭНЕРГОСЛУЖБ ПРЕДПРИЯТИЙ
THE OPTIMIZATION PROBLEMS OF THE MANAGEMENT OF ENERGY SERVICES COMPANIES
Главная идея построения автоматизированного рабочего места (АРМ) руководителя электротехнической службы (ЭТС) предприятия заключается в автоматизированной обработке информации. Для чего необходимо создание персональных баз данных, а при необходимости - локальных сетей АРМ на базе персональных ЭВМ. Различные подходы в решении этой задачи объясняются спецификой и индивидуальными особенностями конкретного производственного процесса. Одни и те же задачи, реализуемые на ЭВМ, на разных предприятиях имеют индивидуальные алгоритмы и используют различный математический аппарат.
Рассматривая ЭТС как объект с непрерывно-дискретным производственным процессом, в котором процесс обслуживания электрооборудования осуществляется отдельными законченными операциями, согласование деятельности участков должно обеспечить непрерывный и ритмичный технологический процесс. Согласованность достигается составлением графика технических обслу-живаний и ремонтов, контролем хода его выполнения, своевременной коррекцией графика в непрерывно изменяющихся условиях производства. При этом используются структурные схемы, которые наглядно демонстрируют взаимосвязи основных задач, реализуемых в АРМ.
Предлагается разработка автоматизированного рабочего места руководителя электротехнической службы посредством постановки задач принятия решения. Качество функционирования АРМ как организационной структуры во многом определяется постановкой задач принятия решения. Задачи принятия решения представляют собой задачи распределения ресурсов между рядом объектов. Решение оптимизационных задач распределения ресурсов между объектами позволяет минимизировать эксплуатационные затраты энергослужбы.
Ключевые слова: автоматизированная система управления; автоматизированное рабочее место; задача принятия решения; эксплуатационные затраты; электротехническая служба.
The main idea of building an automated workplace (AWP) of the Manager electrical services (ETS) of the enterprise lies in the automated processing of information. Which requires the creation of personal databases, and if necessary - Ethernet workstation-based personal computers. Various approaches to the solution of this problem is explained by the specificity and individual features of a specific production process. The same tasks that are implemented on computers of different enterprises have individual algorithms and use different mathematical tools.
Considering ETS as an object with continuous-discrete production process in which the process of maintenance of electrical equipment carried by the individual complete operations, the coordination plots shall ensure continuity and smooth the process. Consistency is achieved by scheduling of maintenance and repairs, monitor progress of its implementation, timely correction of graphics in continuously changing conditions of production. Using block diagrams, which illustrate the relationship of the main tasks to be implemented in (AWP).
Proposes the development of an automated workplace of the head of the electrical service through the setting of objectives of the decision. The quality of the AWP as the organizational structure is largely determined by the formulation of the decision. The objectives of the decision are problems of distribution of resources between a number of objects. The solution of optimization problems of resource allocation between facilities to minimize operating costs of power service.
Key words: automated control system; workstation; the task of the decision; operating costs; electrical service.
Жданов Валерий Георгиевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 8-928-306-90-26 E-mail: jdanov.valery@ yandex.ru
Логачева Елена Анатольевна -
кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 8-928-632-10-73 E-mail: elena.logacheva2010@yandex.ru
Zhdanov Valery Georgievich -
Ph.D. in Technical Sciences, Docent of Department of Electricity Supply and Use of Electrical Equipment Stavropol State Agrarian University Tel.: 8-928-306-90-26 E-mail: jdanov.valery@ yandex.ru
Logacheva Elena Anatolyevna -
Ph.D. in Technical Sciences, Docent of Department of Electricity Supply and Use of Electrical Equipment Stavropol State Agrarian University Tel.: 8-928-632-10-73 E-mail: elena.logacheva2010@yandex.ru
Автоматизированной системой управления (АСУ)принято считать человеко-машинную систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимых для оптимизации управленческой деятельности. Накоплен
определенный опыт построения автоматизированных систем управления в различных направлениях деятельности [1,2]. Специфика и индивидуальные особенности конкретного производственного процесса объясняют различные подходы в ре-
в
№ 2(18), 2015
Агроинженерия
37
шении этой задачи. Одни и те же задачи, реализуемые на ЭВМ, на разных предприятиях имеют индивидуальные алгоритмы и используют различный математический аппарат.
В электроэнергетике основное внимание сосредоточено на разработке АСУ предприятий электрических сетей и их структурных подразделений. Особый интерес представляет создание АСУ энергетических служб предприятий. Здесь чаще всего используется концепция децентрализованной обработки информации, создания локальных баз данных, предназначенных для решения задач планирования и управления, то есть АРМ специалистов и административно-управленческого персонала.
АРМ специалиста - это организационно-технологический и программно-технический вычислительный комплекс, основная цель которого - «гибкая» автоматизация функций непрограммирующих пользователей в реальном масштабе времени на базе персональной ЭВМ [1,2,3].
Основная концепция построения АРМ заключается в автоматизированной обработке информации на рабочем месте руководителя ЭТС, создании персональных баз данных, при необходимости локальных и глобальных сетей АРМ на базе персональных ЭВМ.
Опыт показывает, что на первых этапах внедрения АРМ сохраняется бумажная технология взаимодействия с подразделениями. Поэтому АРМ должны иметь устройства печати для формирования документов на бумажных носителях, внешнюю память для поддержания в актуальном состоянии нормативно-справочной информации и рабочих наборов данных, минимальный резервный комплект периферийных устройств ЭВМ.
При таком варианте реализации АРМ на объекте организуется центр административного доступа, куда пользователь может позвонить по телефону или сформулировать устно запрос оператору.
Разработка АРМ основана на следующих основных принципах: персонификации вычислений и самообучения непрограммирующего специалиста; автоформализации профессиональных знаний; автоматизации новых функций; безбумажной технологии; рационального сочетания распределенной, децентрализованной и централизованной обработки информации; а также модульности, системности и эрго-номичности [4].
Характерное для промышленного производства разделение труда внутри каждого предприятия приводит к технологически предметной специализации отдельных участков предприятия. Указанный подход характерен и для ЭТС как территориального, так и функционального типа. В таких условиях эффективная работа службы становится возможной лишь при тщательной согласованности деятельности всех участков. Рассматривая ЭТС как объ-
ект с дискретным или непрерывно-дискретным производственным процессом, в котором процесс обслуживания электрооборудования идет отдельными изделиями, согласование деятельности участков, агрегатов, механизмов должно обеспечить неразрывный и ритмичный технологический процесс. Для такой службы указанное согласование достигается составлением графика технических обслуживаний и ремонтов, контролем хода его выполнения, своевременной коррекцией графика в непрерывно изменяющихся условиях производства [4].
Создание АРМ связано с рядом трудностей научного и технического характера, с затратами средств и времени на его реализацию. Признавая комплексный подход в принципе правильным, следует признать и практическую целесообразность первоочередного использования тех отдельных подсистем общей системы управления, которые могут быть реализованы с наибольшим экономическим эффектом. С этой точки зрения применительно к АРМ ЭТС особо выгодной выглядит система управления эксплуатационными мероприятиями с целью повышения эксплуатационной надежности и экономичности работы электрооборудования. Для такой системы характерно взаимосвязанное решение следующих задач [4,5,6]:
- Создание информационного обеспечения АРМ - его банка данных на машинных носителях. При этом одним из необходимых направлений при разработке информационного обеспечения является использование ЭВМ для создания системы автоматизированного сбора и обработки информации о надежности и других показателях энергообъектов [7,8].
- Автоматизированное составление плана-графика проведения профилактических мероприятий по обслуживанию электрооборудования. При этом, как правило, задача заключается во временном и количественном согласовании потока материальных и трудовых ресурсов на отдельных участках предприятия и сводится к реализации алгоритмов, определяющих такую последовательность проведения эксплуатационных мероприятий, которая обеспечивает выполнение некоторых критериев, например, уменьшение процента выхода электрооборудования из строя и снижение эксплуатационных затрат.
- Оптимизация графика по числу исполнителей и маршруту следования эксплуатационных подразделений.
- Повышение оперативности управления эксплуатационно-техническими мероприятиями на основе плана-графика, заключающееся в выработке наиболее рациональных управленческих воздействий и команд по взаимосвязанной работе всех звеньев службы и своевременной выдаче этих воздействий через АРМ.
- Обоснование оптимального резервного фонда электрооборудования предприятия и необходимого материально-технического обеспечения для проведения эксплуатационных мероприятий.
- Статистическая оценка эксплуатационной надежности электрооборудования.
Структурная схема решения указанных задач приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема взаимосвязи основных задач, реализуемых в АРМ
Качество функционирования АРМ как организационной структуры во многом определяется постановкой задач принятия решения. Задачи принятия решения представляют собой задачи распределения ресурсов между рядом объектов. Пусть имеется т ресурсов, каждый /-й ресурс - в количестве ¿¿(1 = 1,ш). Эти ресурсы нужно использовать для производства п видов профилактических работ. Для производства единицы ]-го вида работы необходимо а у единиц /-го вида ресурса. Требуется определить, сколько какого вида работ следует произвести, чтобы объем производства профилактических работ был наилучшим для принятого критерия оптимальности [6,7].
Обозначим количество производимого ]-го вида работы х], тогда для /-го вида ресурса можно записать "
^ а1] х] < Ъ1 1=1
где левая часть неравенства - требуемый ресурс; правая часть - располагаемый.
Распространяя приведенную зависимость на т видов ресурсов, запишем
Е;=1 аи х] <Ь1 (1 = 1, т) (1)
Если объем производимыхпрофилактических работ ограничить предельными значениями, то можно записать
^ < X] < Ц (у = 1^) (2)
где В] - соответственно минимальное и
максимальное предельно допустимое значение объема профилактических работ ]-го вида.
В зависимость (1) введем дополнительные переменные уу > 0. Запишем
£"=1 ачх] +У1 = Ь (1 = 1, т) (3)
В реальных задачах суммарное количество основных х] = 1,п) и дополнительных
в
№ 2(18), 2015
Агроинженерия
39
переменных уь = 1,т) всегда больше, чем число зависимостей т, поэтому система (3) имеет бесчисленное множество решений. Из этого бесчисленного множества следует выбрать одно - оптимальное, то есть наилучшее в некотором принятом смысле. Этот смысл определяется критерием, который назначается исходя из цели решаемой задачи.
Ресурсы всегда используются для получения некоторого результата. Поэтому в задачах распределения ресурсов возможна только одна из двух взаимно исключающих постановок: при заданных ресурсах максимизировать получаемый результат; при заданном результате минимизировать потребные ресурсы [8,9,10]. Первая постановка аналитически может быть записана так: Е = СуХу ^ тах-, а.цХ]< Ьг (1 = 1,т);
(4) й1<х]<0] () = 1,п),
где х] - величина, которую нужно определить в результате решения задачи, такой величиной является объем профилактических работ; Ь/ - количество заданного; 1-го ресурса; с] - величина, показывающая, какой вклад в результат дает единица производимых работ х]; а/]- норма расхода ресурса, то есть величина, показывающая, какое количество /-го ресурса необходимо для выполнения единицы ]-го вида работ.
Решение задачи дает нахождение таких значений х], которые обеспечивают получение при заданных ресурсах максимального результата.
Литература
1. Алиев Т. М., Алиев Р. А., Халдей З. В. Автоматизация информационных процессов в интегрированных АСУ промышленными предприятиями : учеб. пособие. М. : Энергоиздат, 1981. С. 141.
2. Хорольский В. Я., Жданов В. Г. Автоматизация информационных процессов энергослужб предприятий : моногр. Ставрополь : АГРУС, 2004. 107 с.
3. Глушков В. М., Лозинский А. С., Погребин-ский С. Б. Обработка информационных массивов в автоматизированных системах управления : учебник. Киев : Наукова думка, 1970. - 304 с.
4. Жданов В. Г Повышение надежности и экономичности работы электрооборудования сельскохозяйственных предприятий на основе специализированного автоматизированного рабочего места руководителя электротехнической службы : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Зерноград, 2006. 19 с.
5. Хорольский В. Я., Жданов В. Г, Логачева Е. А. Математическое моделирование
Вторая постановка задачи распределения ресурсов при тех же обозначениях будет иметь вид:
Е = Y,í=iYij=iaijxj ^min; Yij=icjxj — ^зад' dj < xj < Dj (j = 1/ñ),
(5)
где Язад - минимально допустимое значение потребного результата.
Решение задачи (5) позволяет найти значения xj, обеспечивающие минимальное использование ресурсов, при которых можно получить требующийся результат Язад.
Использование ЭВМ в качестве органа переработки информации существенно расширяет границы системы управления за счет:
- возможности анализа альтернативных вариантов организации процесса обслуживания электрооборудования и выбора наилучшего из них;
- возможности управления процессом эксплуатации на основе не только непосредственно изменяемых параметров, но и косвенных параметров, получаемых по определенным алгоритмам и программам;
- прогнозирования хода технологического процесса эксплуатации электрооборудования на основе математических моделей и выбора таких решений по управлению, которые целесообразны не только в момент их принятия, но и в последующем;
- статистического моделирования возможных ситуаций и случайных исходов при нарушении технологических процессов из-за отказов электрооборудования;
- запоминания проведенных эксплуатационных мероприятий и создания в перспективе самонастраивающихся систем управления.
References
1. T. M. Aliev, R. A. Aliev, Chaldea Z. V. Automation of information processes in the integrated management information system industrial enterprises : proc. the allowance. Moscow: Energoizdat, 1981. P. 141.
2. Khorolsky V. I., Zhdanov V. G. Automation of information processes of power services companies: Monogr. Stavropol: SSAU «AGRUS», 2004. 107 P.
3. Glushkov, V. M., Lozinski A. S., Pogrebinsky S. B. Processing data in automated control systems : a tutorial. Kyiv.: Naukova Dumka, 1970. - 304 p.
4. Zhdanov V. G. Improving the reliability and efficiency of electrical equipment agricultural enterprises on the basis of specialized automated workplace of the head of electrical services : author. dis. ... candidate. tech. Sciences. Zernograd, 2006.19 p.
5. Khorolsky V. I., Zhdanov V. G., Logacheva E. A. Mathematical modeling of optimization problems for automated management of energy services agricultural enterprises :
задач оптимизации автоматизированного управления деятельностью энергетических служб сельскохозяйственных предприятий : учеб. пособие. Ставрополь : Ветеран, 2014. С. 116.
6. Логачева Е. А., Жданов В. Г Программный комплекс для ЭВМ по планированию ремонта электрооборудования // Моделирование производственных процессов и развитие информационных систем : сб. науч. статей по материалам 2-й Между-нар. науч.-практ. конф. (Ставрополь, 1516 ноября 2011 г.) / СтГАУ. Ставрополь, 2011. С. 65-67.
7. Жданов В. Г., Логачева Е. А., Кравцов А. В. Математическая модель задачи управления процессом технического обслуживания и ремонта электрооборудования сельскохозяйственных предприятий // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве : сб. науч. тр. по материалам 75 науч.-практ. конф. электроэнергетического факультета. (Ставрополь, 2011 г.) / СтГАУ. Ставрополь, 2011. С. 109-115.
8. Логачева Е. А. Оценка опасности сельскохозяйственных СВЧ технологий и меры по ее снижению : автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб. : Пушкин,1995. 17 с.
9. Аникуев С. В., Федосеева Т. С. Анализ организационной и функциональной структуры автоматизированной системы управления районами электрических сетей // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве : сб. науч. тр. по материалам 78-й науч.-практ. конф. (Ставрополь, март-май 2014 г.) / СтГАУ. Ставрополь, 2014. С. 16-18.
10. Вероятностно-статистическая оценка аварийных выключений в городских электрических сетях / С. В. Аникуев, В. Я. Хо-рольский, Т. С. Федосеева, И. К Шари-пов // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. Режим доступа: http://www.science-education.ru/120-17054 (дата обращения: 15.03.2015).
proc. allowance. Stavropol: LLC «Veteran», 2014. P. 116.
6. Logacheva E. A., Zhdanov V. G. Software package for computers for planning repair of an electric equipment // Simulation of production processes and development of information systems : collected papers. articles in the proceedings of the 2nd Intern. nauch.-practical. Conf. (Stavropol, 15-16 November 2011) / SSAU. Stavropol, 2011. P. 65-67.
7. Zhdanov V. G., Logacheva E. A., Kravtsov A. V. Mathematical model of the problem management process maintenance and repair of electrical equipment agricultural enterprises // Methods and technical means of improving the efficiency of use of electrical equipment in industry and agriculture: collected papers. Tr. according to the materials of 75 scientific.-practical use. Conf. the electricity Department. (Stavropol, 2011) / SSAU. Stavropol, 2011. P. 109-115.
8. Logacheva E. A. Risk assessment of agricultural microwave technologies and measures for its reduction: author. dis. ... candidate. tech. Sciences. St. Petersburg Pushkin.,1995. 17 P.
9. Anikuev S. V. Fedoseeva T. S. Analysis of the organizational and functional structure of the automated control system of electric power networks: Methods and means of increase of efficiency of use of electrical equipment in industry and agriculture: SB. nauch. Tr. according to the materials of 78 nauch.-practical. Conf. ( Stavropol, March-may 2014) / SSAU . Stavropol, 2014. P. 16-18.
10. Anikuev S. V., Khorolsky V. J., Fedoseeva T. S., Sharipov I. K. Probability and statistical evaluation of emergency shutdowns in urban electrical networks// Modern problems of science and education. - 2014. - №. 6; URL: http://www.science-education.ru/120-17054. (reference date: 15.03.2015).
