Самоорганизация IT-Систем для электростанций: Опыт внедрения системы Smart-MES (часть 1)

Система Smart-MES появилась как MES-Система для автоматизации управления производством электростанции в 2007 году. До этого, данная Система представляла собой Инструментальный настраиваемый программный Комплекс под названием «Технологический Офис». В 2008 году пришло осознание идеологии построения больших Систем на базе новейшей инновационной разработки «MES-T2 2007», сейчас «MES-T2 2020». Данная идеология представляет собой очень простую структуру из различного набора технологических задач в виде блоков: блок ВВОД, блок РАСЧЁТ, блок ОТЧЁТ. При этом, естественно, каждая задача, входящая в какой-либо блок, имеет свой ввод данных в экранную форму, расчёт показателей и печать отчётов, которые создаются автоматически.

Система Smart-MES вообще не имеет какого-либо фиксированного набора технологических задач. Все необходимые задачи индивидуально для каждой электростанции пишутся в виде текстовых Проектов, а вся система автоматически настраивается при компиляции этих Проектов. Для ускорения начального создания Проектов, в Комплексе есть инструментальное средство «Создатель Системы», позволяющее для конкретной электростанции сгенерировать базовую конфигурацию из расчётов фактических и нормативных ТЭП (Технико-Экономические Показатели) по методикам электроэнергетики. При компиляции Проектов также автоматически создаются DLL-программы для скоростного расчёта.

Основная задача, обеспечивающая успешное внедрение Комплекса, заключается в оптимальном распределении всех технологических задач по трём блокам: Ввод, Расчёт, Отчёт. При этом непременно будет некоторая избыточность числа показателей. Но такое разбиение суточных и месячных задач позволяет максимально автоматизировать процесс обработки информации. В данном случае блок Ввод отвечает за импорт данных из других Систем нижнего уровня и за ручной ввод данных. Блок Расчёт представляет собой одну общую DLL-программу, автоматически сгенерированную из всех Проектов, предназначенных для расчётов. Блок Отчёт выполняет аналитические функции и представляет общие отчёты в различных разрезах.

В чём же было наше заблуждение на предыдущих стадиях при адаптации Комплекса ПТО (Производственно-Технический Отдел) на электростанциях? Мы просто по неопытности шли на поводу у технологов электростанций, которые нам предоставляли существующие расчёты в MS Excel и желали бы видеть результат в подобном виде. Но, если с MS Excel технологи общались десяток лет и к ней прикипели, то реализация этих же расчётов на иной системе воспринималась ими просто в штыки. Т.е. образно говоря, вместо того, чтобы система имела один вход и один выход, у нас получалось, что система имеет множество входов и множество выходов, в которых Пользователь просто запутывался. Казалось бы, всё настолько автоматизировано и всё так просто, при эксплуатации же система получалась неудачно сконфигурированной.

Поэтому порядок реализации был изменен в соответствии с выше описанными блоками.

Нами выработан свод положений, которые должны быть зафиксированы в Договоре на внедрение программного Комплекса ПТО для расчёта фактических и нормативных ТЭП электростанции на системе Smart-MES.

До сих пор, из-за нашей неопытности и непременного желания всем и во всём угодить, внедрение Комплекса ПТО проводилось при умолчании в Договоре ниже приведённых позиций, что приводило к размытым результатам и постоянным наступлениям «на грабли» при наших доброжелательных инициативах. Огромные возможности Smart-MES для реализации задач управления электростанцией, в которых можно просто утонуть при непременном росте аппетита ПТО электростанции без финансового обеспечения, остаются без должного внимания со стороны Генерирующих компаний.

Обязательные пункты Договора:

1. Заказчик должен всячески содействовать Разработчику системы.

Мы слышали следующие высказывания сотрудников ПТО: Это делать не будем, некогда, заняты, это не обязаны за низкую зарплату.

2. Заказчик предоставляет всю необходимую и достоверную информацию с реальными расчётами для контрольного примера при сдаче Комплекса ПТО.

Мы встречались с ситуацией проверки результатов расчёта на текущих данных, а не когда выданы материалы 8 месяцев назад. За это время заказчик так изменил первоначальные расчёты в MS Excel, что говорить о правильности расчётов новой системой не приходится.

3. Обучение персонала ПТО производится с первого этапа: Поставка и обследование.

Мы были озадачены нежеланием обучаться работе на Комплексе до окончательной его сдачи. Ну, а в конце на это уже нет времени.

4. Нормативные графики энергетических характеристик оборудования должны быть достоверными.

Мы увидели огромное расхождение (до 30%) утверждённых нормативных графиков с текущими результатами по макросам MS Excel.

5. Входные сигналы автоматизированных средств сбора данных должны быть достоверными.

Мы познакомились с автоматизированными средствами сбора данных, у которых текущие значения отличаются от номинальных до 4-х раз.

6. Исполнитель не несёт ответственности за неполную и недостоверную предоставленную электростанцией информацию.

Мы осознали свою беспомощность при требовании электростанцией правдивых расчётов при неверной входной информации. Нами было предложено и реализовано использование поправочных коэффициентов, прекрасно осознавая нелепость ситуации.

7. На первом этапе составляется конкретный перечень задач и отчётов без возможности дальнейших дополнений на последующих этапах.

Мы почувствовали неуёмный аппетит при осознании неограниченных возможностей Системы при мизерном финансировании.

На внедрение Программы выделяются конкретные деньги и, в основном, очень недостаточные. За конкретные деньги должна быть выполнена и конкретная работа, очень конкретная, а не вообще, вроде - должно быть реализовано всё. А это «всё» должно быть чётко оговорено в начале заключения Договора на внедрение Комплекса ПТО.

Ниже приводится обоснование полного отсутствия отличий внедрения системы Smart-MES для реализации расчётов ТЭП на любых электростанциях: ТЭЦ, ГРЭС, ГЭС и АЭС.

Выработка электроэнергии и тепла на электростанциях относится к сфере непрерывных производств, а программный Комплекс Smart-MES изначально разрабатывался для автоматизации расчётов ТЭП именно непрерывных производств, но с уклоном на электроэнергетику. А такой уклон вызван тем, что Генеральный директор Фирмы ИнформСистем Чернов В.Ф. более 10 лет непосредственно работал на атомных электростанциях в России и за рубежом.

Непрерывное производство характеризуется тем, что каждый показатель каждого оборудования рассчитывается по своей уникальной формуле, а таких показателей несколько тысяч. Этот тип задач кардинально отличается от задач типа «Склад», «Бухгалтерия» и т.п., так как не имеют понятия о выполнении однотипных операций над множеством записей, т.е. вообще нет отбора.

А сейчас рассмотрим структуру различных электростанций с единым принципом работы, т.е. воздействие двигательной энергии на турбину. Источником этой двигательной энергии является: для ТЭЦ и ГРЭС - энергетический паровой котёл, для АЭС - атомный реактор, для ГЭС - река. То есть, с точки зрения принципа «Чёрного ящика» - есть вход и есть выход, а что происходит внутри этого ящика для расчёта общестанционных ТЭП не столь важно. Естественно, расчёт ТЭП атомного реактора отличается от расчёта ТЭП энергетического котла, но и расчёты по каждому типу турбин отличаются, как и расчёты котлов зависят от типа топлива. К тому же, сочетание оборудования на всех электростанциях отличается.

Из всего выше сказанного, очевидно, что невозможно создать единую математическую модель хотя бы для какого-нибудь круга электростанций. Все электростанции, а их более 300, имеют уникальную технологию и, следовательно, свою и только свою математическую модель расчёта ТЭП работающего оборудования.

Когда Генерирующие компании попадают под обаяние крупных фирм с наличием у них якобы готовых расчётов по котлам и турбинам, то это похоже на то, когда скульптор для своего творения выбирает заранее заготовленные руки и ноги. Творческая Система должна лепиться из куска податливой глины.

В качестве талантливого скульптора и высококачественной глины в данном случае представляется система Smart-MES без каких-либо жёстко зашитых расчётов по котлам и турбинам, но с удобным и гибким инструментарием по быстрому конструированию любых уникальных систем для любой электростанции. И здесь структура и размеры не играют значения.

Коротко напомним о выше описанной реализации. Все задачи формулируются на простом META-языке в виде текстовых Проектов, а вся система автоматически настраивается с этих Проектов.

Нами определен новая длительность и структура этапов внедрения системы Smart-MES для реализации расчётов ТЭП ПТО (Комплекс ПТО) на электростанциях с общей их продолжительностью в 12 месяцев.

К ниже приведённой простой схеме внедрения Комплекса ПТО мы шли довольно долго, претерпевая, естественно, неудачи. Разработав самонастраиваемое инструментальное средство, мы полагали, что электростанции с первых минут внедрения активно примут в нём участие. Но электростанции не хотели оценивать по достоинству наши мощные инновации и оставались к ним равнодушными, что нас не могло не ставить в тупик.

Казалось бы, мы всё делаем правильно, учитывая, что я сам в атомной энергетике работал длительное время. Создали удобный и простой инструмент для технолога ПТО, но что-то мы постоянно упускаем, наверное, просто обычный человеческий фактор.

Итак, Договором предусматривается внедрение Комплекса ПТО в 4-е этапа с ниже приведенными длительностями отдельных этапов:

1) Поставка (покупка) системы Smart-MES и обследование (сбор информации по существующим задачам, нормативным графикам и импорту данных) - 1 месяц;

2) Адаптация программного Комплекса ПТО в виде отдельных задач (составление Проектов задач и заведение с оцифровкой нормативных графиков) - 5 месяцев;

3) Увязка всех задач ПТО в систему с импортом данных и сдача Комплекса ПТО в опытную эксплуатацию - 3 месяца;

4) Опытная эксплуатация Комплекса ПТО персоналом электростанции, подготовка журналов, настройка аналитики и сдача системы в промышленную эксплуатацию - 3 месяца.

Под адаптацией Комплекса ПТО к условиям конкретной электростанции понимается написание Комплекса Проектов с расчётами фактических и нормативных ТЭП и заведение энергетических характеристик оборудования в графическом виде с их последующей оцифровкой. Вся система расчётов автоматически настраивается при компиляции этих Проектов.

Увязка задач в систему обеспечивает функционирование Комплекса ПТО с одним входом. Это значит, что автоматизированный и ручной ввод данных реализуется в одном АРМе, формируя тем самым единую основу исходных данных. Все остальные АРМы просто информационно состыкованы с этими исходными данными.

Опытная длительная эксплуатация позволит персоналу ПТО полномасштабно освоить работу на программном Комплексе, ежесуточно решая задачи ТЭП на реальных данных.

Звонят мне как-то с электростанции и задают странный вопрос: Сколько стоит ваша Программа? Я задаю встречный вопрос: Вам нужна Программа, которая только рассчитывает ТЭП или система Smart-MES, которая дополнительно к расчёту ТЭП, способствует получению прибыли в 300 миллионов рублей? Встречный мой вопрос явно поставил в тупик моего собеседника. Он видимо не ожидал услышать того, что программа ещё может и приносить прибыль. Но если Smart-MES легко позволяет получить такую огромную прибыль, то вопрос цены внедрения этой системы является вообще десятой важности.

Был у нас один случай с близлежащей Тюменской ТЭЦ-1. Нам они предложили реализовать расчеты ТЭП за 1,5 миллиона рублей, мол, больше не выделяют. К тому моменту нам необходимо было отработать MES-Систему, да к тому же ранее мы не сталкивались с ПГУ. Мы и согласились за эту мизерную сумму, как говориться, из-за спортивного интереса, учитывая, что ТЭЦ рядом. Естественно, мы легко реализовали получасовые расчёты фактических и нормативных ТЭП. Но вот незадача, по окончанию договора выяснилось, что предоставленные нам нормативные графики отличаются от макросов, заложенных у них в MS Excel. А входные сигналы из средств сбора данных АСКУЭ и АСКУТ вообще не соответствуют номинальным значениям. На наше же предложение, совместно довести всё до ума, т.е. исправить огрехи самой ТЭЦ, по дополнительному соглашению, не нашло понимание. Вот и повисло всё в воздухе, так и не дойдя до реального полномасштабного внедрения.

Таким образом, с 2010 года мы больше не участвуем в реализации просто пустых и никому не нужных месячных расчётов ТЭП. Мы внедряем только беззатратную технологию экономии топлива электростанций на системе Smart-MES, естественно, через оперативные расчёты ТЭП. Мы также больше не участвуем в конкурсах на автоматизацию расчётов ТЭП, если электростанции всё равно, какая программа будет внедрена. Мы сотрудничаем только с теми, кто желает внедрить именно нашу инновационную систему Smart-MES и непременно желает от этого получить максимально возможную дополнительную прибыль.

Хоть и существует пословица, что на халяву и уксус сладок, однако Генерирующие компании на халяву желают получить совсем не кислый уксус, а именно сладкую высококачественную «конфетку» для автоматизации расчётов ТЭП электростанций. Почему же процветает в электроэнергетике эта самая халявная «конфетка»? Всё элементарно просто. Финансирование выделяет Руководство, которому никакого дела нет до этой самой автоматизации расчётов ТЭП, так как в существующем её виде в настоящее время она никакой пользы не приносит, не говоря уже о прибыли. А требование, чтобы это была именно «конфетка», выдвигают сотрудники ПТО и IT, которые к финансам не имеют ну никакого отношения и влияния.

Вот несколько наглядных примеров из нашей неутешительной практики.

Свердловская ТЭЦ. Как-то решили мы облагодетельствовать местную ТЭЦ и внедрить Комплекс ПТО на MES-Системе совершенно бесплатно. В руководстве ТЭЦ противников не было. Ну, мы быстро и реализовали расчёты нормативных ТЭП по их расчётам в MS Excel, завели нормативные графики и стали сверять результаты расчёта. Они не идут. Сделали дополнительную возможность расчёта по их полиномам, вместо реальных нормативных графиков. Расчёты пошли. Указали им, что их полиномы не соответствуют последним нормативным графикам.

Но тут нас опешил неожиданный выпад руководительницы группы учёта ПТО, которая нам заявила, что с нами прекращает все контакты из-за своей низкой зарплаты. Мы бегом к начальнику ПТО с этой новостью. На что он нам только и заявил, что, мол, скоро она перебесится, а нам следует подождать. Но нам ничего не оставалось делать, как ретироваться восвояси. И, естественно, дальнейшую данную миссию мы прекратили вообще. Наш порыв не оценили… Вот если бы ТЭЦ заплатила 10 млн.руб., то руководство обязательно проявило бы политическую волю для успешного завершения всей этой работы.

Тюменская ТЭЦ-1. (уже говорил, но повторю) Из ПТО ТЭЦ нас уломали реализовать автоматизацию расчётов ТЭП за 1,5 млн.руб. при действующей минимальной цене в 5 млн.руб. Мы согласились, но об этом в дальнейшем сильно пожалели, т.к. ТЭЦ, которой мы пошли на неимоверные уступки и с душой взялись за дело, просто затерроризировала нас угрозами, якобы мы чего-то там не завершили.

Но мы непросто реализовали все расчёты фактических и нормативных ТЭП согласно договору и предоставленным материалам, а бесплатно провели по просьбе ТЭЦ мощнейшую модернизацию всего программного обеспечения для получасовых расчётов ТЭП в реальном времени с оперативной аналитикой, чего у нас ранее реализовано не было. Но вместо благодарности получили «по ушам» из-за вынужденной приостановки работ по вине самой же ТЭЦ.

После завершения нами работы выяснилось, что предоставленные нам нормативные графики не соответствуют макросам в Excel, а входные сигналы не соответствуют номинальным значениям. На наше предложение продолжить совместную работу для исправления недочётов самой ТЭЦ по дополнительному соглашению последовал отказ. Ну, тогда нам пришлось просто откланяться…

Каширская ГРЭС. Мы выиграли конкурс «Программирование нормативно-технической документации по топливоиспользованию ОАО «Каширская ГРЭС–4» в 2006 году» на сумму 200 тыс.руб., как единственный участник, видимо таких простаков за такую мизерную сумму кроме нас не нашлось. Мы, естественно, всё реализовали в срок согласно договору на нашем программном комплексе. Но ведь это только нормативные ТЭП.

Мы пошли к директору ГРЭС и всё пояснили, что для того, чтобы система работала, дополнительно необходимы: расчёт фактических ТЭП и затрат на собственные нужды и потерь электроэнергии и тепла, что по договору совсем не предусмотрено и для этого нужен отдельный договор. Он заверил нас, что это легко решит.

Но к нашему удивлению опять был объявлен конкурс на внедрение нашего программного Комплекса «Технологический Офис». Его мы опять выиграли, но его утверждение надолго застряло в ОГК, который так и не утвердили.

Резюме. Таким образом, мы больше перестали судьбу испытывать и за дешёвые контракты, естественно, не берёмся. Мы также полностью перестали участвовать в конкурсах на автоматизацию расчётов ТЭП, т.к. поняли, что электростанциям не нужен прогресс. Поняли также, что пока Генерирующим компаниям и не нужна дополнительная ежегодная прибыль в 300 миллионов рублей с каждой электростанции.