Нормирование электропотребления с применением BPwin технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

НОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ BРWIN ТЕХНОЛОГИЙ

В.Ф. Бабак - докт. техн. наук, проф.

Т.А. Шестопалова - доцент

Annotation

The article includes brief description of both power consumption and power expenses standardization analysis using methods of computer structurally functional analysis of large information systems.

Основная часть

Компьютерные технологии открывают широкие возможности для анализа и решения множества сложных проблем в энергетике и энергопотреблении. Энергетическая составляющая затрат существенно влияет на себестоимость выпускаемой продукции, поэтому управление этой составляющей через систему нормирования энергопотребления является одной из важнейших компонент, определяющих эффективность производства.

Система оценки нормирования и энергопотребления предприятия может быть представлена в виде сложной информационной системы со своей настраиваемой базой данных статистически определяемых нормативов и норм расхода электроэнергии различными компонентами технологических процессов. И в этом плане применение больших информационных систем вполне оправдано и актуально.

Структурный анализ и структурное проектирование информационной системы (ИС) могут рассматриваться как подход, охватывающий класс формальных методов, используемых для анализа, моделирования и проектирования систем в терминах деятельностей (функций или работ). В дополнение к моделям деятельности, структурный анализ включает создание информационных моделей данных (IDEFlx) и потоковых диаграмм (STD), отражающих поведение системы во времени.

При структурном анализе и проектировании большое значение имеет тот факт, что в проекте отдельно выделяются и анализируются выполняемые функции и отдельно - используемые данные, как неотъемлемая часть бизнес-процесса. В реализациях моделей функции и данные соединяются, образуя целостные представления, отражающие действительное положение вещей.

Часто модели первоначально разрабатываются, чтобы формально отразить и задокументировать текущую ситуацию и деловые процессы, имеющие место в той или иной организации. Эти модели известны под именем как есть (AS IS-models). В последующем эти модели преобразуются, в так называемые, правильные (конструктивные) - модели как должно быть (TO BE-models). Они также используются как контрольные точки отсчета, в которых модели как должно быть и как есть сопоставляются, чтобы убедиться в правильности текущих решений.

Для проведения анализа бизнес-деятельности организаций фирмой Logic Work (ныне Computer Associates International Itc.) разработана инструментальная система моделирования BРwin, поддерживающая несколько методологий проектирования, таких как IDEF0 - метод функционального моделирования; IDEF3 - метод расширенного интеллектуального моделирования (capture method); DFD - метод конструирования диаграмм потоков данных.

BРwin технология предназначена для описания существующих бизнес-процессов организации, представления состояния ее дел как есть (AS IS), а также для проведения реинженеринга, при котором создается модель оптимально функционирующей организации, в которой все функционирует как должно быть (ТО ВЕ).

IDEF0-моделирование - метод или техника анализа сложных систем, состоящих из множества взаимосвязанных функций или деятельностей. Техника моделирования имеет чисто функциональную ориентацию. Функции системы анализируются независимо от объектов, которые исполняют эти функции. Идея уплотнения (упаковки) функций внутри системы может быть выполнена как некоторый аспект процесса конструирования, как часть функционального анализа. Чисто функциональная перспектива дает возможность четко отделить источники значений (входы и выходы) от источников исполнения (функциональности).

IDEF0 является наиболее подходящим методом для анализа и логического проектирования как производственных процессов (бизнес-процессов), так и поддерживающих эти процессы информационных систем. Метод IDEF0 применяют на ранних стадиях выполнения проекта.

Методология IDEF0 предполагает построение иерархической системы диаграмм - единичных описаний фрагментов деятельности системы. Она предлагает начать моделирование организации с построения целостного представления системы и ее взаимодействия с окружающим миром. Это представление известно как контекстная диаграмма (система), которая разбивается на подсистемы, и каждая из них описывается отдельно. Затем каждая подсистема разбивается на более мелкие подсистемы, и такое разбиение продолжается до тех пор, пока система не будет описана с требуемой степенью подробности. После каждого этапа разбиения (декомпозиции) модель организации должна пройти экспертизу. Это позволяет уже на этапе моделирования построить модель, адекватно отражающую истинное положение вещей в организации.

Методологию IDEF3, известную как проектирование потоков работ, можно рассматривать как развитие методологии IDEF0. Это развитие направлено на то, чтобы создать такие средства моделирования, которые бы были доступны для понимания экспертами любой предметной области, и явились бы для них рабочими инструментами при формулировке начальных требований к проектируемой системе.

Методология DFD, изначально созданная для анализа и формирования потоков данных в программных системах, является удобным средством детализации движения информационных потоков как внутри организации, так и внутри ее отдельных функциональных модулей.

Моделирование по методологии IDEF0 BРwin позволяет переключаться на любой ветви процесса как на нотацию IDEF3, так и на DFD.

BРwin, как было сказано выше, поддерживает несколько методологий проектирования (IDEF0, IDEF3, DFD) и организована на основе и по подобию SADT методологии, развитием которой является методология функционального моделирования, зафиксированная стандартом IDEF0 (Icam DEFinition).

С помощью методологии SADT разрабатывается модель, которая состоит из диаграмм, фрагментов текстов и глоссария, имеющих ссылки друг на друга. Диаграммы - главные компоненты модели, все функции ИС и интерфейсы на них представлены как блоки и дуги. Место соединения дуги с блоком определяет тип интерфейса. Управляющая информация входит в блок сверху, в то время как информация, которая подвергается обработке, показана с левой стороны блока, а результаты выхода - с правой. Механизм (человек или автоматизированная система), который осуществляет операцию, представляется дугой, входящей в блок снизу (рис. 1).

Одной из наиболее важных особенностей методологии SADT является постепенное введение все более высоких уровней детализации по мере создания диаграмм, отображающих модель.

На рис. 2 показано развитие SADT-модели. Здесь приведены четыре диаграммы и их взаимосвязи. Каждый блок модели "развернут" на диаграммах следующего уровня декомпозиции. По сути, каждая последующая (дочерняя) диаграмма иллюстрирует "внутреннее строение" блока на родительской диаграмме.

Рис. 1 Функциональный блок и интерфейсные дуги

Рис. 2 Структура SADT-модели. Декомпозиция диаграмм

Построение SADT-модели начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Поскольку единственный блок представляет всю систему как единое целое, имя, указанное в блоке, является общим и представляет контекст анализируемой функции. Это верно и для интерфейсных дуг - они также представляют полный набор внешних интерфейсов системы в целом.

Затем блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на следующей диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Такая декомпозиция выявляет полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами. Затем каждая из этих подфункций может быть декомпозирована подобным образом для более детального представления.

Во всех случаях каждая подфункция может содержать только те элементы, которые входят в исходную функцию. Кроме того, модель не может опустить какие-либо элементы, т.е., как уже отмечалось, родительский блок и его интерфейсы обеспечивают контекст. К нему нельзя ничего добавить и из него не может быть ничего удалено.

Модель SADT представляет собой серию диаграмм с сопроводительной документацией, которые разбивают сложный объект на составные части в виде блоков. Детали каждого из основных блоков также показаны в виде блоков на других диаграммах. Каждая детальная диаграмма является декомпозицией блока из более общей диаграммы. На каждом шаге декомпозиции более общая диаграмма называется родительской для более детальной диаграммы.

Дуги, входящие в блок и выходящие из него на диаграмме верхнего уровня, являются точно теми же самыми, что и дуги, входящие в диаграмму нижнего уровня и выходящие из нее, потому что блок и диаграмма представляют одну и ту же часть системы.

Каждый блок на диаграмме имеет свой номер. Блок любой диаграммы может быть далее описан диаграммой нижнего уровня, которая, в свою очередь, может быть детализирована с помощью необходимого числа диаграмм. Таким образом, формируется иерархия диаграмм.

Для того чтобы показать положение любой диаграммы или блока в иерархии, используются номера диаграмм. Например, А2 является диаграммой, которая детализирует блок 1 на диаграмме А2. Аналогично, А2 детализирует блок 2 на диаграмме А0, которая является самой верхней диаграммой модели. На рис. 3 показано типичное дерево диаграмм.

Рис. 3 Иерархия диаграмм

Рис. 4 Главное окно BPwin

Для реализации модели SADT разработан стандарт IDEF0, поддерживаемый инструментальной системой, разработанной корпорацией Interface (рис. 4). Настройка инструментов BPwin может быть выполнена из главного меню или с помощью кнопок, расположенных на главной панели инструментов. Для того чтобы приступить к работе над проектом, следует позаботиться об отображении на экране некоторых из перечисленных ниже инструментов или средств, поддерживающих процесс моделирования:

Model Explorer - навигатор по моделям BPwin;

BPwin Toolbox - блоки инструментов;

Standard Toolbar - стандартная панель инструментов;

ModelMart Toolbar - инструментальная панель хранилища моделей;

Status Bar - строка статуса.

Рис. 5 Дерево диаграмм существующей методики определения удельного расхода электропотребления для многономенклатурного производства c неизменным ассортиментом для состояния дел как есть (AS IS)

Посредством инструментальной системы моделирования BРwin была разработана модель анализа существующей методики определения удельного расхода электропотребления для многономенклатурного производства c неизменным ассортиментом для состояния дел как есть (AS IS), дерево диаграмм которой приведено на рис. 5. Родительская диаграмма модели показана на рис. 4 и 6, а на рис. 7 и 8 приведены дочерние диаграммы некоторых блоков. Анализ методики в виде схем BРwin выявил ряд недостатков: трудоемкость решения задачи без применения компьютерных технологий; большое количество несопоставимых методик, применяемых для определения электропотребления во вспомогательном производстве, что приводит к усложнению базы данных; невозможность применения этой методики для многономенклатурного производства с изменяемым ассортиментом; низкая точность расчетов.

энергопотребление стандартизация информационный система

Рис. 6 Родительская диаграмма "Нормирование электропотребления производства с неизменным ассортиментом"

Рис. 7 Дочерняя диаграмма блока "Разбиение продукции на группы"

Рис. 8 Дочерняя диаграмма блока "Определение технологической нормы электропотребления"

На основании этого анализа и сформировалось представление о слабости традиционной методики, и была сформулирована идея компьютерного нормирования электропотребления.

На предприятиях легкой промышленности, как правило, применяются различные технологические процессы. Для определения удельных расходов электроэнергии на них используются различные исходные данные, причем с применением индивидуальных алгоритмов расчета, что в условиях производства делает практически невозможным планирование электропотребления. Все это указывает на необходимость разработки универсальной методики определения удельных расходов электроэнергии с применением компьютерного моделирования, позволяющей объединить различные технологические процессы в единый алгоритм. Другой особенностью таких предприятий является то, что на них часто изменяется ассортимент выпускаемой продукции, поэтому постоянно присутствует проблема прогнозирования удельных расходов электроэнергии для новой продукции и, следовательно, приобщение ее к соответствующей группе с одинаковым электропотреблением. В гибком быстроизменяющемся производстве должна работать универсальная, простая в использовании и максимально достоверная методика распределения ассортимента выпускаемой продукции на группы с единым электропотреблением и с привлечением компьютерного анализа факторов, от которых зависит электропотребление.

Посредством системы функционального моделирования BРwin на основе предлагаемой методики определения удельного расхода электропотребления для многономенклатурного производства с изменяемым ассортиментом разработана конструктивная модель для состояния дел как должно быть (ТО ВЕ). Дерево диаграмм (Node Tree) этой модели приведено на рис. 9, а на рис. 10-12 показана иерархия диаграмм предлагаемой методики нормирования электропотребления. Из сравнения диаграмм (рис. 5 и рис. 9) видно, что по вновь разработанной методике в отличие от существующих для вспомогательного и технологического оборудования расчет электропотребления выполняется лишь по одной формуле, что значительно упрощает расчет.

Ранее указывалось, что модели как должно быть (TO BE-models) и как есть (AS IS-models) сопоставляются, чтобы убедиться в правильности текущих решений. Анализ такого сопоставления показал, что применение современных компьютерных технологий и разработанной методики расчета норм электропотребления делает возможным определение удельного расхода электроэнергии для многономенклатурного производства с изменяемым ассортиментом; увеличивает точность расчетов, позволяет прогнозировать электропотребление на стадии проектирования, ускоряет и значительно упрощает расчеты, делает их доступными для обслуживающего персонала.

На основании изложенной выше методики разработана программа (НРЭАн), которая позволяет определить удельный расход электроэнергии для любого производства легкой промышленности, для любого ассортимента, а также при его изменении.

Программа может быть рекомендована к использованию на стадии проектирования, либо при изменении ассортимента, а результат ее расчета является прогнозируемой нормой электропотребления по любому виду продукции.

Рис. 9 Дерево диаграмм предлагаемой методики определения удельного расхода электропотребления для многономенклатурного производства c изменяемым ассортиментом для состояния дел как должно быть (ТО ВЕ)

Рис. 10 Исходная диаграмма нормирования электропотребления производства с изменяемым ассортиментом

Рис. 11 Родительская диаграмма нормирования электропотребления производства с изменяемым ассортиментом

Рис. 12 Дочерняя диаграмма блока "Определение расхода электроэнергии"

Литература

1. Вендров А.М. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем, http://www.citforum.ru/,Internet,1999.

2. Марка Д.А., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. М.: Мета Технология, 1993.

3. Маклаков С.В. Моделирование бизнес-процессов с BPwin 4.0 - М.: Диалог-Мифи, 2002. 224 с.

4. Шестопалова Т.А., Юриков В.А. Удельные расходы электрической энергии в условиях рыночной экономики // Материалы 3-й научн. конф. КРСУ. Бишкек, 1996. С. 46.

5. Аккозиев И.А., Шестопалова Т.А., Юриков В.А. Математическая модель электропотребления в легкой промышленности // Проблемы и перспективы интеграции образования. Материалы международн. научн.-теоретич. конф. Бишкек, 1998. С. 4.

Размещено на Allbest.ru