Výrobní IS

Výrobní IS je určen pro plánování a bilancování energetické výroby. Skládá se z několika subsystému, které datově navazují na datový sklad TID.

 

Schéma Výrobního IS 

 

Výrobní informační systém se skládá z jednotlivých subsystémů:

 

 

Subsystém Výrobní charakteristiky (VC)

Subsystém Výrobní charakteristiky umožňuje sledovat parametry jednotlivých zařízení s ohledem na časovou osu. Smyslem je zadat data pouze jednou a mít je k dispozici centrálně. Jedná se tedy o model provozovny nebo soustavy, který se může s časovou osou měnit.

 

Příklad hiearchického popisu organizační struktury

 

 

Účel aplikace
  • Evidence libovolných entit (objektů) a sledování jejich charakteristik (vlastností) a vazeb
    • Využití: např. pasportizace zařízení
  • Centrální uložení dat a následné využití (bilance, fakturace i řízení údržby)
  • Datová základna pro další aplikace

 

Příklad praktického použití objektů

 

Název objektu, jeho identifikace: SP_K1
Druhy objektů: Kotel
Vlastnosti druhu objektu:
    • Druh kotle
    • Hltnost
    • Jmenovitý výkon
    • Výstupní teplota

 

 

  

 

Označení Druh Hltnost [t/h] Jmenovitý výkon [MW] Výstupní teplota [°C]
SP_K1 Parní 210 116 510
SP_K28 Parní 100 79 510
SP_K29 Parní 100 79 510
 

Ukázka aplikace

 

 

Subsystém Plánování výroby a Příprava provozu (PR)

Subsystém Plánování výroby a Příprava provozu slouží pro podporu procesů a tvorbu:

  • Plánování provozu
  • Přípravy provozu
  • Očekávané skutečnosti

 

Na obrázku je schéma, které zobrazuje součásti celé přípravy provozu:

 

 

Ze zadaných vstupních dat (z kalendáře hodnot a z VC) se ve výpočetním modelu počítají různé varianty přípravy provozu, které jsou ukládány do vlastní databáze (PR). Po porovnání jednotlivých variant je možné schválit výslednou variantu a tím ji uložit do TID jako schválenou.

Ukládání se provádí pro různé časové úrovně:

  • Roční plánování – možné schválit variantu do TID jako plán výroby, přípravu provozu nebo očekávanou skutečnost
  • Měsíční příprava – možné schválit do TID jen jako přípravu provozu
  • Týdenní příprava - možné schválit do TID jen jako přípravu provozu
  • Denní příprava - možné schválit do TID jen jako přípravu provozu

 

Schvalování se provádí od roční úrovně až po denní úroveň, která data přípravy provozu více zpřesňuje. Na obrázku je zobrazení schválených měsíčních dat pro různé druhy (je vidět, že roční plán není tak přesný, jako příprava provozu, která byla vytvořena měsíčně):

 

Subsystém přípravy provozu se skládá z několika pomocných modulů:

Kalendář hodnot

Slouží pro zadávání vstupních dat vybraného roku. Data je možné zadávat na měsíční úrovni, denní úrovni nebo hodinové úrovni. Z vyšších úrovní je hodnota automaticky rozložena do nižších úrovní podle nastavení zadávané veličiny.

Rozložení měsíce na dny – rovnoměrně nebo podle zvolené veličiny (např. klouzavý průměr).
Rozložení dne na hodiny – rovnoměrně nebo podle denního diagramu veličiny (viz aplikace Denní diagramy).
 

Kalendář hodnot má dalších mnoho funkcí ke zjednodušení naplnění vstupních dat přípravy provozu (například kopírování dat ze skutečnosti, z minulých let plánů, z jiných variant plánů, atd.).

 
Denní diagramy

Tento pomocný modul slouží k nastavení denního diagramu u některých vstupních veličin.

Denní diagram je tvořen pro 3 různá období (letní, zimní a přechodné) a v každém období ještě na pracovní dny a nepracovní dny. Jedna vstupní veličina má tedy 6 denních diagramů, podle kterých se rozkládají data ze dnů na hodiny.

 
Regresní funkce

Slouží pro výpočet regresních funkcí z historických denních hodnot nebo pro ruční zadávání regresních funkcí. Pomocí regresních funkcí lze naplánovat jednotlivé odběry v závislosti na teplotě.

Regresní funkce jsou tvořeny pro topnou, letní a přechodnou sezónu.

 
Výpočetní model

Výpočetní model je „srdce“ programu. Ze zadaných vstupních dat a ze zadaných parametrů jednotlivých zařízení vypočítá všechny potřebné veličiny na hodinové úrovni a automaticky je agreguje do vyšších úrovní.

Výpočetním modelem se dají namodelovat veškeré výpočetní situace od jednoduchých operací až po cyklické výpočty. Je tedy možné modelem provádět optimalizační úlohy (například výpočet minimální ceny tepla, výpočet maximální dodávky elektřiny, atd.).

Výpočetní model aplikace lze řešit i různými externími výpočetními modely. Lze tak používat paralelně i několik modelů, kdy si uživatel po přípravě vstupních údajů zvolí podle požadavku na přesnost a podrobnost řešení model, kterým chce úlohu přípravy provozu řešit. Lze tak např. u denních příprav využít výhodu dynamického řešení (u rozlehlých teplárenských soustav s velkými přenosovými vzdálenostmi), např. využitím modelu DYMOS, a zpřesnit tak výpočet.

 

Výpočetní model obsluhuje dvě aplikace:

  • Nastavení výpočtu – umožňuje uživateli nastavit si vlastní algoritmy výpočtu, tvořit nové modely výpočtů, ukládat modely výpočtů, načítat modely výpočtů a mazat modely výpočtů. 
  • Kontrolní výpočet – umožňuje uživateli zkontrolovat algoritmy výpočtů na živých datech a krokovat výpočty (vstupy dat: náhodné vstupy, ruční vstupy nebo vstupy z vybrané varianty).

 

Poznámka:

Pro optimální využití výpočetního modelu aplikace je potřeba zavést potřebná měření jako například:

  • měření dodávek tepel odběratelům
  • měření svorkové výroby
  • měření odběrů, kondenzace a protitlaků TG
  • měření průtoku přes ohříváky
  • a další měření, která by byla blíže specifikována v analýze výpočetního modelu

Je to z důvodu kontroly dat se skutečností a pro přesnější výpočty.

 
Příprava provozu

Tato aplikace vede uživatele v jednotlivých krocích k tvorbě plánu a přípravy provozu. Je možné si zakládat různé varianty plánů / přípravy a upřesňovat vstupní parametry, čímž se dosáhne přesnějších výsledků plánování.

Kroky plánování:

  1. Zajištění vstupních parametrů
  2. Požadavky na výrobu tepla
  3. Požadavky na výrobu elektřiny
  4. Požadavky na spotřebu uhlí
  5. Požadavky na provoz kotlů
  6. Výpočet výsledků modelu

 

 
Reporty plánování výroby a přípravy provozu

Reporty slouží k zobrazení požadovaných výstupních sestav. Jsou tři typy výstupních sestav:

  1. Porovnávací – porovnávají se dva druhy hodnot (například plán / skutečnost),
  2. Detailní – možnost nahlížet až do hodinových hodnot,
  3. Měsíční – pouze měsíční hodnoty.

Data se načítají z TID a je možné vybírat ze všech druhů hodnot, tj.:

  • Skutečnost,
  • Plán výroby,
  • Příprava provozu,
  • Očekávaná skutečnost.

 

Ukázka zobrazení porovnávací výstupní sestavy:

 

Subsystém Bilance výroby (BV)

Provozní deník

Prostřednictvím této aplikace jsou sledovány prvotní technologické hodnoty na jednotlivých zařízeních ve výrobně.

Úlohou Provozního deníku je kontrola hodinových údajů přicházejících z řídicího systému a zajištění hodinových nebo vyšších vstupů ručních. Využitím provozního deníku v elektronické podobě se podstatně usnadňuje příprava bilančních podkladů, které tak vznikají průběžně a kontrolovaně v hodinové úrovni dat, navíc se tak zajišťují i hodnoty mimo automatizovaný sběr dat.

Jedná se o zachování stávajících ručně psaných listů (s přihlédnutím ke sjednocení), které jsou převedeny do podoby MS Excel. Data budou standardně přenášena z ŘS do Technologické informační databanky (po ukončení každé celé hodiny), následně potom budou načtena obsluhou do aplikace Provozní deník.

Ukázka základního formuláře

 

Formulář pro zobrazení zodpovědné osoby, předání směny a poznámek k zařízení

 

Součástí Provozního deníku je i následující:

  • rozdělení zařízení do skupin (včetně hlídání oprávněných přístupů, tzn. možnosti editace jednotlivých zařízení)
  • evidence poznámek k jednotlivým zařízením
  • plánování obsazení směn dle Směnového kalendáře (se zabudovaným harmonogramem)
  • denní pokyn směnového vedoucího pro naplánované směny
  • informace o předávání směn

 

Ovládání aplikace je prostřednictvím jednoduchého „Panelu nástrojů“

 

Oprávnění uživatelů:

Uživatelé jsou načteni dle přiděleného práva v eSADA. Oprávnění k jednotlivým zařízením jim je přiděleno přímo na formuláři „Obsazení osobami“ prostřednictvím přiřazení skupiny zařízení dle číselníku.

Skupina zařízení, ke které se uživatel během načtení přihlásil, je otevřena v editačním režimu, ostatní zařízení jsou otevřena jen v režimu prohlížení a jsou editována jinými zaměstnanci aktuální směny.

 

Energetická bilance

Základním modulem systému pro bilancování bude modul Bilance výroby (BV). 

Před počátkem zpracování bilancí bude třeba zajistit vstupy hodnot z ručních vstupů (pokud je implementována aplikace Provozní deník, zajišťuje tyto vstupy Provozní deník).

K zadávání hodnot slouží bilanční podklady, které budou načítat a ukládat data do TID. Data bude možné načítat průběžně za zvolený měsíc a případně i verifikovat. Verifikace dat bude možná na denní nebo měsíční úrovni. Data bude možné uzavírat ke zvolenému dni nebo za celý měsíc, nebude tak možné již uzavřené data verifikovat. Hodnoty bude zadávat tepelný technik zdroje, případně jiní pověření pracovníci.

Ukázka bilančních podkladů

 

Žluté buňky jsou editační, je tedy možné verifikovat denní hodnoty nebo celkovou měsíční hodnotu. Bílé buňky nelze editovat, to znamená, že jsou buď vypočtené, nebo již uzavřené.

Po zajištění bilančních podkladů již následuje zpracování bilance. Energetik zdroje provede načtení dat z TID do aplikace Energetické bilance. Podle dostupných bilančních podkladů se zpracuje energetická bilance. Může se tak zpracovávat i předběžná energetická bilance, měsíční bilance, roční bilance nebo fiskální rok.

 

Bilanci výroby lze členit na dvě části:

1) Bilanční podklady

  • KOTELNA – hodnocení provozu kotlů
  • STROJOVNA – hodnocení provozu turbogenerátorů
  • PAROVODY – hodnocení provozu tepelných sítí
  • PALIVO – pohyb a spotřeba paliv
  • ELEKTŘINA – hodnocení výroby spotřeby el. energie
  • MĚŘÍCÍ MÍSTA – měřící místa a korekce tepel na měřících místech

2) Energetická bilance

  • ENERGETICKÁ BILANCE – Energetická bilance
  • LISTY 01-12 – Archivní listy pro ukládání jednotlivých měsíčních bilancí s průběžnými ročními energetickými bilancemi
  • RK – Roční Energetická bilance.

 

Tabulky v části Bilancí výroby mají převážně charakter oficiálních tiskových výstupů energetických bilancí. Tepelný technik pak dokončí zpracování bilancí daného měsíce a následně provede uzávěrku. Bilance výroby obsáhne tyto základní listy (dle požadavku zákazníka bude ještě možné v rámci nich zakomponovat některé zažité interní tabulky):

  • Palivová bilance – vyhodnocení hospodaření s palivy
  • Kotelna – sledování bilančních parametrů kotelny – kotle
  • Strojovna – sledování bilančních parametrů strojovny
  • Bilance teplárenství – sledování výroby a distribuce tepla
  • Bilance elektřiny – sledování výroby a spotřeby elektřiny
  • THN – technicko-hospodářské normy
  • THU – technicko-hospodářské ukazatele

V rámci měsíční uzávěrky se poté uskuteční přenos výstupních hodnot, vypočtených nebo jinak upravených v sešitu Bilance výroby, případně v části Bilanční podklady do TID. Proces přenosu zajišťuje energetik zdroje, protože data lze do TID předat ihned po dokončení měsíční uzávěrky, kterou provádí právě on.

Uživatelem těchto tabulek potom bude nejen tepelný technik, ale i ostatní pracovníci, kteří se problematikou bilancování výroby zabývají nebo výsledky bilancí výroby využívají.

 

 

Subsystém Bilance ekologie (BE)

Popis procesu

Problematika emisí se rozpadá na tři základní procesy:

  1. Kontinuální měření emisí
  2. Jednorázové měření emisí
  3. Odpady


Problematika kontinuálního a jednorázového měření je ve výsledku v podstatě shodná a liší se jen způsobem získávání dat a jejich zpracováním. Výsledkem obou procesů jsou emise znečišťujících látek a následné určení poplatků.

Oblast odpadů se zabývá evidencí odpadů a vytvářením hlášení o nakládání s odpady.

Snímané veličiny emisí

Pro Zemní plyn (ZP)

  • TZL - Tuhé látky (výpočet z em.fa)
  • SO2 - Oxid siřičitý (výpočet z em.fa)
  • NOx - Oxidy dusíku (kontinuálně)
  • CO - Oxid uhelnatý (kontinuálně)
  • CO2 - Oxid uhličitý (výpočet z em.fa)
  • TOC - Organické látky (výpočet z em.fa)


Pro Uhlí (U)

  • TZL - Tuhé látky (kontinuálně)
  • SO2 - Oxid siřičitý (kontinuálně)
  • NOx - Oxidy dusíku (kontinuálně)
  • CO - Oxid uhelnatý (kontinuálně)
  • CO2 - Oxid uhličitý (výpočet z em.fa)
  • TOC - Organické látky (výpočet z em.fa)

Výpočet emisí a poplatků za emise

Výpočet emisí a poplatků za jednotlivé emise bude prováděn prostřednictvím TID a hodnot načtených z TID. Zobrazen prostřednictvím tabulky MS Excel.

Výpočty:

  • Výpočet [emise SO2 v t/rok] je součinem hodnot [spotřeba paliva/1000000] × [emisní faktor/1000].
  • Výpočet [emise TZL v t/rok] je součinem hodnot [spotřeba paliva/1000000] × [emisní faktor/1000].
  • Výpočet [emise TOC v t/rok] je součinem hodnot [spotřeba paliva/1000000] × [emisní faktor1000].
  • Výpočet [využití kapacity v %] je podílem hodnot [vyrobené teplo] / ([provozní hodiny] × [jmenovitý výkon] × 3,6) × 100.
  • Výpočet [emisí v t] je součinem hodnot [spotřeba paliva/1000000] × [emisní faktor].
  • Výpočet [poplatků] je součinem [emise v t/rok] × [sazby].

Skutečné produkce CO2 po provozech

Skutečné produkce CO2 budou sledovány jednotlivě za každý sledovaný provoz.

Hodnoty potřebné pro výpočet budou načítány z TID. Hodnoty vypočtené budou zpětně uloženy do TID. V rámci TID proběhne i validace nově uložených hodnot.

Výpočty:

  • Výpočet [produkce CO2 za jednotlivé provozy] je součinem hodnot [spotřeba plynu] × [výhřevnost] × [emisní faktor] × [oxidační faktor].

Plánované produkce CO2 po provozech

Plánované produkce CO2 budou sledovány souhrnně za všechny provozy.

Hodnoty potřebné pro výpočet budou načítány z TID a následně sumarizovány. Hodnoty vypočtené budou zpětně uloženy do TID. V rámci TID proběhne i validace nově uložených plánovaných hodnot. Plánované hodnoty budou moci být prostřednictvím TID následně porovnávány se skutečností.

Výpočty:

  • Výpočet [produkce CO2 za jednotlivé provozy] je součinem hodnot [spotřeba plynu] × [výhřevnost] × [emisní faktor] × [oxidační faktor].
  • Výpočet [produkce CO2 celkem] je kumulací příslušných emisí ze všech vypočtených zdrojů.


SW koncepce Bilance ekologie v rámci eSADA


Data potřebná pro výpočty konečných hodnot sledovaných emisí budou z příslušných aplikací a ukládána do databáze (datového skladu) Technologické informační databanky.

 

 

Subsystém Chemická laboratoř (CH)

Samostatný subsystém eSADA – „Chemická laboratoř“ sleduje kvalitativní ukazatele (a některé kvantitativní ukazatele) komodit vstupujících do procesů výroby elektřiny a tepla. Jedná se především o:

  • Palivo – uhlí
  • Produkty spalování - struska, popílek
  • Vody CHÚV a CHKP
  • Ostatní pomocné vstupy do výroby - vápno
  • Produkty výroby – hnojiva, stavební složky

Evidence vzorků

Chemické laboratoř jako taková je povinna registrovat v knize vzorků jednotlivé rozbory (resp. vzorky pro ně). K tomuto slouží v rámci řešení eSADA aplikace Evidence vzorků. Nad evidovaným vzorkem poté může být proveden příslušný rozbor.

Tato kniha je společná pro všechny komodity. Číselná řada může být vedená v rámci kalendářního roku nebo v nekonečné řadě, dále potom v číselné řadě jedné komodity nebo napříč všemi komoditami. U některých zákazníků byla rovněž aplikována historicky zažitá metodika číslování vzorků zákazníka (vazbou na víceúrovňové číselníky).

Variantou je i automatické zakládání vzorků v Evidenci vzorků přímo z aplikace Rozboru vzorků, tedy bez nutnosti, aby laborant vzorek nejprve evidoval a poté prováděl rozbor. Opět závisí na zavedených procesech Laboratoře.

Z pohledu realizace je Evidence vzorků dodávána jako standardní aplikace s nastavením číselníků dle uživatele v rámci implementace. Rozbory vzorků a Evidence chemikálií jsou zpracovávány dle analýzy procesů. SW aplikace jsou připraveny tak, aby kopírovaly procesy zavedené u uživatele – samozřejmě při zachování principů ukládání dat do TID.

Rozbory

Jedná se o detailní rozbory komodit, jako jsou např:

  • Vody – CHÚV
  • Palivo – uhlí
  • Popílek a struska
  • Oleje
  • Kaly


Požadované rozbory budou specifikovány v rámci analytických prací.

Údaje jednotlivých rozborů jsou následně přehledně zpracovány formou sestav (přehledové reporty vzorků). Dále jsou výsledky s časovým razítkem (např. denní rozbor paliva) oficiálně ukládány do TID k dalšímu využití (např. v rámci výpočtů bilancí). Podmínkou je, aby výsledné hodnoty rozborů byly zařaditelné v časových úrovních TID. Uložení výsledků tak umožňuje další využití výsledků v řešení eSADA.

Podružné údaje, jako jsou váhy misek, vzorků, spálených vzorků, poznámky ke vzorkům atp., do hierarchie TID ukládány nejsou, ale zůstávají uložený s vazbou na daný vzorek (pod číslem v již zmíněné Evidenci vzorků).

 

Další možností je sledování vod CHÚV. Zde už je možnost časové zařaditelnosti (hodinové, dvouhodinové, čtyřhodinové údaje), proto aplikace využívá ukládání dat přímo do hierarchie CHÚV.

V poslední době se u řady zákazníků, vzhledem k tomu, že tyto rozbory mají úzce vázány na směny, osvědčilo zařazení těchto rozborů k Provoznímu deníku. Takže se to řeší samostatnou aplikací Rozbory CHÚV nebo je tato aplikace zaintegrována jako součást/list Provozního deníku.

V tomto směru způsob technického řešení této problematiky určí analýza projektu.

 

Evidence chemikálií

Pomocná aplikace k subsystému „Chemická laboratoř“, která zajišťuje sledování vybraných definovaných chemikálií z pohledu:

  • Dodávky/nákupu chemikálie
  • Spotřeby chemikálie
  • Skladového stavu chemikálie


Dodávka je zadávána ručně do aplikace, spotřeba je potom zadávána buď ručně, případně automaticky z procesů Rozborů vzorků nebo Sledování vod CHÚV a dalších procesů (vazbou na konkrétní „spotřební“ veličiny chemikálie v TID).

Skladové stavy jsou potom podporovány korekcí stavu skladu pro podporu inventury chemikálie.

Lze doplnit i výpisem pro požadavek nákupu chemikálií při podlimitním stavu jako podkladu objednávky.

Naši klienti a reference

Na základě dlouhodobých zkušeností se spolehlivými službami a odbornými znalostmi společnosti EG – Expert, nejen v oblasti IT, mohu říci, že spolupráce významným dílem přispívá k zefektivnění využití dat sbíraných v elektroenergetické přenosové soustavě ČR.

Petr Spurný, DiS, ČEPS, a.s.