Анализ требований к информационно-коммуникационным технологиям для корпоративных сетей, поддерживающих солнечные электростанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ требований к информационно-коммуникационным технологиям для корпоративных сетей, поддерживающих солнечные электростанции

Аннотация: создание солнечных электростанций воспринимается во всем мире как источник возобновляемой энергии. Полный жизненный цикл (ПЖЦ) этих станций длится несколько десятилетий и включает три основных этапа: 1) проектирование и разработка; 2) строительство и ввод в эксплуатацию; 3) долгосрочную эксплуатацию и техническое обслуживание [1]. В документе представлены результаты ранних этапов разработки требований, в основном сфокусированных на анализе предметной области, выявлении требований и проверке/согласовании заинтересованных сторон. Он определяет высокие требования к информационно-коммуникационным технологиям (ИКТ) для этой среды посредством анализа этапов её жизненного цикла, основных сущностей, заинтересованных сторон и базовой функциональности [2]. Эта статья завершается обобщением результатов по пяти классам требований ИКТ.

Ключевые слова: солнечные электростанции, анализ требований к ИКТ, виртуальные организации.

Abstract: the creation of solar power plants is perceived all over the world as a source of renewable energy. The total life cycle (TLC) of these stations lasts for several decades and includes three main stages: 1) design and development; 2) construction and commissioning; 3) long-term operation and maintenance [1 ]. The paper presents the results of the early stages of requirements development, mainly focused on domain analysis, requirements identification, and stakeholder verification/agreement. It identifies high information and communication technology (ICT) requirements for this environment by analyzing its lifecycle stages, core entities, stakeholders, and underlying functionality [2]. This article concludes with a summary of the results for the five classes of ICT requirements.

Keywords: solar power plants, ICT requirements analysis, virtual organizations. наземная солнечная электростанция коммуникационный

Вступление

Три основных фактора стимулировали рост производства возобновляемой энергии в последнее десятилетие: 1) основной источник энергии, ископаемое топливо, быстро истощается, но спрос на энергию растет огромными темпами; 2) сжигание ископаемого топлива привело к выбросу огромных объемов парниковых газов (ПГ), включая CO2, который считается причиной глобального потепления, изменения климата и экологических бедствий; 3) политическая нестабильность в странах, которые являются основными производителями ископаемого топлива.

Основная цель этапа анализа требований к проектированию солнечной электростанции и заключалась в том, чтобы выявить множество требований к ИКТ высокого уровня для решений, которые помогут упростить сотрудничество между вовлеченными предприятиями и заинтересованными сторонами в отрасли и ПЖЦ-менеджмент солнечных установок [3]. В этом направлении процесс сбора информации был сосредоточен на рассмотрении необходимых совместных инноваций, совместного создания и массовой настройки продуктов и программных систем с расширенными услугами для удовлетворения потребностей заинтересованных сторон.

Этапы развития солнечных электростанций

В данной статье рассматривается объем крупных наземных солнечных электростанций (от 1 МВт до 40 МВт). Полный жизненный цикл (ПЖЦ) крупных электростанций состоит из трех основных этапов:

1. Этап №1 - проектирование и инжиниринг, обычно длится от 3 до 6 месяцев;

2. Этап №2 - включает в себя строительство и ввод в эксплуатацию, обычно продолжительностью от 3 до 6 месяцев;

3. Этап №3 - представляет собой эксплуатацию и техническое обслуживание завода, обычно продолжительностью от 20 до 25 лет.

Заинтересованные стороны в солнечной энергетике

В окружающей среде солнечных электростанций определены различные заинтересованные стороны, которые либо подвергаются воздействию, либо оказывают влияние на эту область [4]. Многим из этих заинтересованных сторон необходимо объединить усилия, в то время как другие заинтересованы только в получении информации об определенных характеристиках установок (конфигурации, производительности и т. д).

Категории идентифицированных заинтересованных сторон включают в себя: фирмы, занимающиеся разработкой проектов, подрядчики, кредитные организации, государственные учреждения, страховые компании, инвестиционные фирмы-собственники, коммунальные компании, производители оборудования, разработчики программных систем, компании, предоставляющие бизнес-услуги и т. д. Эти заинтересованные стороны обычно участвуют в создании нескольких солнечных батарей расположенных в разных географических регионах. В то же время на каждом предприятии оборудование и устройства, системы контроля и управления, бизнес-услуги и т. д., предоставляются разными специализированными предприятиями, которым часто приходится работать совместно.

Необходимость совместной разработки расширенных функций

Солнечная энергия - это молодая отрасль, в которой поддерживающие предприятия, например, разработчики систем эксплуатации и технического обслуживания, должны постоянно вводить новшества и предлагать новые услуги в ответ на выявленные потребности и/или проблемы, поднятые различными заинтересованными сторонами. Таким образом, в рамках данного анализа требований, помимо общих требований кИКТ, упомянутых выше, были выявлены и проанализированы потребности в предоставлении расширенных услуг и функций в этой отрасли. В основном они связаны с совместным созданием, совместными инновациями и функциями массовой настройки с привлечением клиентов. В этом разделе рассматривается реальный пример, демонстрирующий необходимость инноваций посредством совместной разработки в рамках совместных сетей. Речь идет о солнечной электростанции, построенной немецкими компаниями в пустыне в Гуджарате, Индия. Заказчик на этом заводе поднял вопрос о том, что солнечные панели часто покрываются пылью, что препятствует их эффективному производству электроэнергии. Среди основных проблем были: поиск необходимой чистой воды в пустыне и обучение местного персонала на месте безопасной чистке панелей (которые генерируют 1000 В постоянного тока), избегая при этом поражения электрическим током. Чтобы найти инновационное решение, потребовалась группа компаний, частично в Германии, а частично в Индии, для сотрудничества в разработке новой полуавтоматической системы очистки. Необходимые знания для этого нововведения включали: 1) инструменты для механической очистки с щетками и зажимами; 2) чувствительные химические вещества, чтобы не повредить панели или окружающую среду; 3) сбор использованной воды из различных источников; 4) переработка использованной воды; 5) системы контроля для измерения пыли до и после очистки; 6) устройство проверки безопасности для людей, очищающих панели; 7) разработка мультимедийных обучающих инструментов (с аудио, видео и текстом). Разработанный подход использует сточные воды из близлежащих домов и промышленных предприятий для повторного использования для очистки пылящих панелей и проектирования нового специализированного оборудования.

После того, как эта полуавтоматическая система очистки будет разработана и протестирована на разных объектах, с различными требованиями, он будет предлагаться на рынке с функциями массовой настройки, чтобы соответствовать требованиям на разных заводах. Это означает, что в будущем клиенты смогут купить это уборочное оборудование и удаленно загрузить программное обеспечение необходимое для того, чтобы настроить систему очистки в соответствии с их конкретными потребностями и предпочтениями и стать частью их услуг по эксплуатации и техническому обслуживанию.

Анализ и синтез основных выявленных требований

Область солнечных электростанций включает в себя множество сложностей, которые могут быть решены с помощью разработок на основе ИКТ. Основные выявленные требования анализируются и классифицируются по четырем классам требований, которые рассматриваются ниже. Эти синтезированные требования проверены экспертами в области солнечных электростанций [5].

* Класс требований 1- Сетевое взаимодействие между вовлеченными организациями заинтересованных сторон

Принимая во внимание разнообразие вовлеченных заинтересованных сторон и их необходимое взаимодействие и обмен информацией, требуется создание официальных сетей долгосрочного стратегического альянса, которые будут служить базовой инфраструктурой для их сотрудничества. Некоторые формы неформальных сетей уже существуют в этой отрасли, но необходимо создать так называемые СРВО (среды распространения виртуальных организаций) для поддержки совместной деятельности в этой отрасли. Альянс СРВО объединяет и поддерживает сотрудничество между независимыми и в основном небольшими организациями, например теми, которые предоставляют необходимое оборудование,бизнес -услуги,

программные системы и т. д., с лицами, принимающими решения, и даже с клиентами, когда они включены в цикл инноваций. В настоящее время этим заинтересованным сторонам необходимо сотрудничать для решения различных задач, от простого предоставления услуг до совместного строительства и даже до увеличения потенциала превращения потребностей клиентов в инновации. В рамках такого СРВО можно динамически создавать ряд целевых виртуальных организаций (ВО), каждая из которых нацелена на выполнение конкретной совместной задачи группой предприятий, например, совместное строительство или ввод в эксплуатацию, или определенное совместное создание инновационной деятельности.

Создавая СРВО, заинтересованные стороны-члены могут вместе: 1) захватить более крупный рынок и больше возможностей; 2) снизить индивидуальные затраты, сосредоточив внимание каждого только на своей основной компетенции; 3) повысить индивидуальные способности принимать риски путем распределения своих прибылей и убытков.

Исследования СРВО до сих пор касались ряда вспомогательных инструментов ИКТ. Среди них базовые функции, которые определены как необходимые для области солнечной энергетики, включают следующее:

1. Каталог профилей участников, определяющих, кто есть кто в СРВО и каковы их компетенции;

2. Установление доверия на основе результатов работы среди заинтересованных сторон СРВО;

3. Глоссарий и/или онтология терминов/концепций для определения общей терминологии, относящейся к области энергетики;

4. Общий набор основных инструментов для целенаправленного сотрудничества между членами СРВО, включая: инструмент выбора наиболее подходящего партнера для создания так называемых ВО, а также инструмент переговоров для записи соглашений об ответственности, обязательствах и распределении прибылей и убытков.

В случае сложных продуктов с расширенным сервисом каждая из вышеупомянутых функций должна быть тщательно исследована и разработана.

* Класс требований 2 - Инфраструктура для совместной работы и совместной разработки

В настоящее время ИКТ используются минимально для сотрудничества в энергетической сфере. Необходимое сотрудничество осуществляется с помощью простых средств связи, таких как телефон, факс и электронная почта. И хотя это крайне необходимо, не существует общей структуры ИКТ, где можно было бы поддерживать необходимое совместное использование и сотрудничество, то есть структуры, в которой совместные услуги могут разрабатываться, предоставляться, направляться и предлагаться в качестве полного решения для клиентов. Для этого необходимо разработать вспомогательную инфраструктуру ИКТ, которая будет адаптирована к выявленным потребностям. Инфраструктура предпочтительно должна быть основана на стандартах де-факто, обеспечивая базовую платформу для совместного использования и инструменты, с помощью которых информация/знания, а также программные системы могут быть легко предоставлены и эффективно извлечены и доступны для любого авторизованного пользователя в любом географическом месте.

Ниже приведены основные требования к этой необходимой инфраструктуре совместного использования и ее инструментам поддержки:

1. Коммуникационнаяинфраструктура должнаобеспечивать:

экономическиэффективноерешение,сохранение

безопасности/конфиденциальности, доступ авторизованных пользователей, простотуиспользования различными заинтересованными сторонами, своевременную передачу сенсорных данных (в псевдореальном времени);

2. Инфраструктура взаимодействия должна поддерживать: совместное использование информации, обнаружение и составление компонентов программного обеспечения в поддержку разработки интегрированных бизнес-услуг;

3. Мультимедийная инфраструктура должна поддерживать совместное проектирование нескольких пользователей.

*Класс требований3 - Общая информация ипрограммные системные активы (в рамках СРВО)

После ввода в эксплуатацию связанные с энергетикой СРВО постепенно создаютбольшой наборинформационных активовна этапе

эксплуатации/технического обслуживания своих жизненных циклов, были определены десять основных таких сущностей, знания о которых необходимо хранить и передавать СРВО, которые составляют виртуальный мешок информации/ресурсов (ВМИР). Эти объекты включают в себя: оборудование, службы поддержки, заинтересованные стороны, историю заказов, брошюры, продукты, исторические сенсорные данные, полученные знания, сеть СРВО на основе продукта и сети ВО. Помимо ВМИР, в этой области были созданы инновационные программные системы, которые можно использовать совместно и интегрировать в дополнительные решения с добавленной стоимостью. Но для целей совместного использования необходимо разработать инновационные подходы для формализации синтаксиса, семантика и поведение программных модулей - например, применение формализмов, таких как UMLдля семантики, WSDLдля синтаксиса и автоматов ограничений для поведения, чтобы сделать их машиночитаемыми, необходимыми для их обнаружения. Такая система в принципе применяется для:1) повышения возможностей и производительности различного оборудования на заводе (например, усовершенствованных систем мониторинга, улучшающих оборудование камеры); 2) управление работой заводов (например, систем обработки событий) необходимо для их открытия и, возможно, их полуавтоматического объединения в интегрированные системы.

В дополнение к требованию для информационной системы для организации и хранения этих информационных ресурсов в СРВО, чтобы они могли быть использованы в сообществе, другие механизмы и инструменты ИКТ с удобными интерфейсами и редакторами должны поддерживать:

1. Поиск, извлечение и обновление активов;

2. Защитаконфиденциальности активов сообщества при обеспечении авторизованного совместного доступа;

3. разработка стимулов для внесения вклада в общий пакет активов сообщества и поддержка их поставщиков.

* Класс требований 4 - полуавтоматические средства поддержки принятия решений на основе обучения, помогающие заинтересованным сторонам

На предприятиях требуется непрерывный сбор, мониторинг и анализ огромного количества исторической информации и знаний, а также данных с датчиков. Необходимо создать инструменты, помогающие пользователям решать сложные задачи принятия решений в этой среде и стремящиеся частично автоматизировать процесс принятия решений. Заинтересованные стороны в этой области выражают неуверенность и нуждаются в информации при принятии некоторых решений в этой области. В то же время на заводах существует большой объем исторических данных со многими важными параметрами, обработка которых может помочь в принятии точных решений. Для помощи заинтересованным сторонам определена разработка следующих двух систем на основе машинного обучения:

Полуавтоматический вспомогательный инструмент для повышения производительности электростанции и прогнозирования неисправностей - изучение данных о прошлых отчетах о ремонте и обнаружение их взаимосвязи с прошлыми собранными данными о производительности, полученными с помощью датчиков мониторинга.

Заключение

В данной статье представлены результаты анализа требований кИКТ, которые были выполнены на территории солнечной электростанции. В нем описаны основные этапы жизненного цикла солнечных электростанций и определены основные роли различных заинтересованных сторон в этой области. В нем также обсуждается необходимость поддержки сложных функций в этой области, например совместных инноваций между географически разнесенными организациями. Затем основные выявленные требования к ИКТ анализируются и синтезируются, что подтверждается экспертами в данной области.

Использованные источники:

1. Методические указания по оценке жизненного цикла фотоэлектрической электроэнергии,

http://www.clca.columbia.edu/IEA_Task12_LCA_Guidelines_

12_1_11_Latest.pdf

2. Росс, Д., Шоман, К.: Структурированный анализ для определения требований. IEEE

Транзакции по программной инженерии 3 (1), 6-15 (1977).

3. Решение проблем, связанных с эксплуатацией и обслуживанием солнечных фотоэлектрических систем (2010г.),

http ://www.smartgridnews .com/artman/uploads/1 /

1021496AddressingPVOaMChallenges7 -2010_1_.pdf

4. Нусейбе, Б., Истербрук, С.: Разработка требований: дорожная карта. В: Proc.

5. Афсарманеш, Х., Тхамбурадж, В.: Подробные требования к варианту использования GloNet и глоссарию доменов. Проект ЕС GloNet (285273) - Результат 1.1, Глобальная корпоративная сеть, ориентированная на сотрудничество, ориентированное на клиента (2012 г.).

Размещено на Allbest.ru