«Электронный город»: Информатизация в ОАО «Теплоэнерго», Нижний Новгород
Д.Ю. Лакеев
начальник проектного офиса
ОАО "Теплоэнерго", г. Нижний Новгород
июнь 2014 г.
ОАО «Теплоэнерго» – крупнейшая теплоснабжающая организация Нижнего Новгорода с долей на рынке отпуска тепловой энергии конечным потребителям более 50%. Кроме ОАО «Теплоэнерго» есть еще две крупные теплоснабжающие организации: ООО «Теплосети», в ведении которой находятся тепловые сети от Автозаводской ТЭЦ, обеспечивающее теплоснабжение Автозаводского и частично Ленинского районов города, а также другая крупная теплоснабжающая организация, ООО «Нижновтеплоэнерго» - две котельных общей мощностью около 180 Гкал/ч.
ОАО «Теплоэнерго» сегодня - это 130 котельных, 1900 км тепловых сетей, которые включают в себя трубопроводы теплоносителя, трубопроводы ГВС и небольшое количество паропроводов. Все котельные газифицированы, последние мазутные и угольные котельные мы ликвидировали в 2010 году, переключив объекты, соответственно, на новые газовые котельные.
На предприятии всегда занимались гидравлическими расчетами, так как всегда существовало понимание того, что гидравлические режимы – это основополагающая информация для эксплуатации сетей, причем любого «снабжающего» предприятия, как «тепло-», так и «водо-». В 1995 году предприятием была приобретена широко известная специалистам «карагандинская» программа, она и до сих пор, может быть, у кого-то работает. С этого момента гидравлику считали на данной программе, которая работала в среде DOS. Это была достаточно неплохая программа для своего времени, но она обладала значительным недостатком – отсутствием полноценной графической составляющей. Работа производилась таким образом: осуществлялся набор данных в систему в табличном виде, выполнялся расчёт, а схемы тепловых сетей отрисовывались параллельно, как правило, в AutoCAD, то есть прямой связи между схемой сетей и гидравлическим расчетом не было. При этом основной проблемой было отсутствие в предприятии единой системы хранения данных. Схемы тепловых сетей велись одновременно в нескольких подразделениях. Например, в группе расчетов гидравлических режимов велись свои расчётные схемы сетей, в теплосетевых районах велись свои схемы, в ПТО – третьи, и иногда таких схем было до четырех-пяти, и они все могли отличаться друг от друга, так как не было их постоянного мониторинга, синхронизации схем между подразделениями, отсутствовал единый подход при их ведении и актуализации.
С конца 90-х годов предприятие для себя поставило задачу собрать это все воедино. Учитывая, что к этому моменту DOSовская программа уже морально устарела, появилась идея перейти на что-то более современное. К сожалению, долгое время до реализации эта идея не доходила. В первую очередь было определено основное требование: система должна быть комплексной, т.е. создана на базе единой платформы и объединять в себя как графическую, так и технологическую составляющие.
Также параллельно с разработкой основных требований к будущей системе решалась еще одна основная задачи – убеждение руководства в том, что такая система действительно необходима предприятию. Дело осложнялось тем, что без практического применения подобной системы, просто на словах было достаточно сложно объяснить необходимость её приобретения и внедрения, потому что для любого предприятия, эксплуатирующего инженерные сети, первоочередные задачи – это эксплуатация, ремонты и модернизация эксплуатируемых объектов. До систем информационного обеспечения, которые, на мой взгляд, обязательны и необходимы для каждого предприятия, руки не у всех доходят, и осознание такой необходимости, к сожалению, есть не у всех.
Наконец в 2003 году руководством предприятия было принято решение о необходимости информатизации в данной области. На тот момент мы уже какое-то время отслеживали рынок и знали, что есть три основных разработчика и, соответственно, три системы. Это ГИС «Zulu», ИГС «CityCom-ТеплоГраф» и ГИРК «ТеплоЭксперт». Проанализировав и сравнив эти три системы, мы приняли для себя решение остановиться на ИГС «CityCom-ТеплоГраф». Почему было принято такое решение? Во-первых, это была единственная система с неограниченным количеством рабочих мест для одной серверной лицензии, что для нас было немаловажно, так как мы изначально планировали привлечь к работе все подразделения предприятия. Вторым аргументом в пользу «CityCom» стал тот факт, что система комплексная, она позволяла не останавливаться только на гидравлических расчетах, а решать массу других производственных задач и вовлечь в работу с ней все подразделения предприятия. На момент принятия решения, кроме ИГС «CityCom-ТеплоГраф», не было ни одной системы на рынке, которая позволяла бы одновременно вести весь комплекс производственных задач, обеспечивающих работу теплоснабжающего предприятия.
Таким образом, в 2003 году предприятием была приобретена ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в составе только Базового комплекса (графическое представление сетей и паспортизация) и подсистемы «Гидравлика», без диспетчерских и иных функций. И... на этом все остановилось. То есть, систему-то приобрели, но не было ни людей, ни соответствующих компьютеров (компьютеры как были 286, 386 машины с DOSом, которые работали с «карагандинской» программой, так и остались) . Главным образом по этим причинам все «замерло» на долгих пять лет, и следующий этап внедрения - интенсивная работа по освоению «ТеплоГрафа» началась только в 2007 году.
В 2007 году произошел перелом в осознании предприятием острой необходимости создания комплексной информационно-расчетной системы. Под эту работу был создан отдельное подразделение в составе 6 сотрудников, которое с 2007 года и по настоящее время занимается созданием и сопровождением информационной системы на платформе ИГС «CityCom-ТеплоГраф», и больше ни на какие работы он не привлекается. Мы считаем, это одним из ключевых условий: под внедрение такого рода систем в предприятии должно создаваться специальное целевое подразделение, причем не из одного - двух человек, а желательно больше.
Рис. 1. Фрагмент плана города в ИГС "CityCom-ТеплоГраф"
Основная задача при начале работ была – построить полноценную информационно-расчетную модель системы теплоснабжения, координатно привязанную к масштабному плану города, чтобы было понятно, где в точности расположены сети, и чтобы система в максимальной степени отражала реальное положение дел. В качестве основы мы, по договору с Администрацией города, получили слои зданий, границ кварталов и гидрографии. Начали работу с того, что провели полную адресацию всех зданий, входящих в область деятельности нашего предприятия, и стали наносить сети теплоснабжения, начиная с магистральных. В частности, мы начали описывать крупнейший источник в Нагорной части города – Нагорная ТЭЦ с установленной мощностью 660 Гкал, и потом постепенно, по мере завершения описания магистралей, выходили на квартальные сети, а затем сети ГВС. В результате мы к 2010-2011 году вышли на полное описание сетей. Сразу же, по мере описания законченных фрагментов сетей, решалась задача перехода с расчетов гидравлических режимов на «карагандинской» программе во вновь созданную среду электронного моделирования в «ТеплоГрафе». В 2010 году мы вышли на гидравлические режимы в новой системе по двум основным крупным источникам и части котельных, а к концу 2013 года в нашей электронной модели уже поддерживаются гидравлические расчеты всех сетей от всех котельных, которые эксплуатируются предприятием, а также расчеты тепловых сетей от сторонних источников, в количестве около 30.
Мы не остановились на достигнутом, так как для целей эксплуатации системы теплоснабжения важны не только гидравлические режимы. Эксплуатирующим службам крайне важно понимать, где и как в точности расположены сети. Наша электронная модель в части ее графического представления полностью соответствует реальности. Если вы, посмотрев в «ТеплоГрафе», увидите, что тепловая камера расположена на какой-то улице между определенными зданиями, то, приехав на место, вы обнаружите эту тепловую камеру в точности на этом месте. Местоположение сетей в модели соответствует действительности, что очень удобно при планировании и проведении ремонтов.
Рис. 2. Схема тепловых сетей
В период становления системы с 2007 до 2009 года в предприятии эту систему мало кто воспринимал всерьез, все продолжали работать «по старинке». Но по мере наполнения системы выверенной и достоверной информацией отношение резко изменилось. На данный момент в предприятии больше 100 пользователей ИГС «CityCom-ТеплоГраф». Системой пользуются ежедневно во всех подразделениях. Если в первые два года 90% времени уходило на занесение информации, и лишь 10% времени – на решение прикладных задач, то сейчас уже ситуация прямо противоположная. На занесение информации приходится не более 20% производственных трудозатрат отдела, остальное время занимает решение содержательных прикладных задач: получение различных справочных данных, отчетных документов, моделирование режимов, аналитика и т.д. В частности, моделирование различных аварийных ситуаций. В 2013 году были введены в действие новые требования по обязательному наличию электронного моделирования аварийных ситуаций, и «ТеплоГраф» позволяет решать эту задачу естественным образом.
В настоящее время в рамках дальнейшего развития ИГС «CityCom-ТеплоГраф» на предприятии внедряется диспетчерский функционал системы, - в частности, подсистема регистрации и ведения журнала повреждений на тепловых сетях, - а также подсистема описания и регистрации балансовых участков сетей и кадастрового учета объектов недвижимости.
Рис. 3. Подсистема "Повреждения"
На 2014 год поставлена задача выйти на планирование капитальных ремонтов, чтобы осуществлять их по принципу реальной разумной и достаточной необходимости, на основе информации, накопленной в системе (места повреждений, последние ремонты и т.д.). Система уже сейчас позволяет видеть участки, на которых происходили повреждения, анализировать причины и характер этих повреждений, и, соответственно, принимать решение о необходимости включения их в план ремонтов. В систему в обязательном порядке заносится вся исполнительная документация по перекладке тепловых сетей. На данный момент в системе содержится исполнительная документация с 2005 года, и, учитывая, что в архиве нашего предприятия есть документация по перекладкам с 2000 года, в ближайшем будущем данная информация также появится в системе.
Большое достоинство созданной на предприятии информационной системы состоит в том, что эта система «живая», то есть она не остановилась в своем развитии на каком-то промежутке времени, а продолжает постоянно совершенствоваться, как в части функциональности, так и в части содержания и наполнения. Система обновляется ежедневно, в частности, в ней регистрируются и считаются гидравлические режимы для перспективных подключений. Например, планируемые участки застройки: для них при запросе технических условий рассчитываются гидравлические режимы, и, соответственно, технические условия выдаются только после анализа гидравлических режимов, которые будут иметь место с учетом каждого конкретного планируемого подключения.
Рис. 4. Зоны перспективной застройки на плане города
Была реализована наша давняя цель – расчет гидравлики с учетом тепловых потерь. Старая «карагандинская» программа могла считать только «простую» гидравлику, не учитывающую тепловые потери. В ИГС «CityCom-ТеплоГраф» мы вместе с разработчиками эту задачу решили, и сейчас система позволяет выполнять, наряду с классическим гидравлическим расчетом, расчет с поправкой на остывание теплоносителя за счет тепловых потерь через изоляцию вдоль трассы трубопровода. В результате - есть возможность рассчитать реальную температуру теплоносителя для каждого потребителя. Соответственно, известен и расчётный расход теплоносителя, который необходим для обеспечения тепловых нагрузок потребителя.
Достаточно много задач возникает в связи с тем, что различные организации и ведомства, имеющие на своём балансе котельные, в одностороннем порядке отказываются от своих обязательств по теплоснабжению коммунальных объектов. В качестве примера: за последние шесть лет мы переключили 254 объекта (жилые дома, детские сады, школы и т.д.) от 24 ведомственных котельных на свои сети. Все переключения (включая предварительные трассировки теплотрасс-перемычек) предварительно были смоделированы в ИГС «CityCom-ТеплоГраф», т.к. созданная система позволяет с высокой точностью без выезда на местность рассчитать необходимые гидравлические режимы и основные материально-технические затраты по переключению объектов.
Подытоживая изложенное, могу с уверенностью утверждать, что созданная на предприятии информационно-графическая система позволяет ежедневно решать широкий круг производственных задач, в числе которых разработка гидравлических режимов работы тепловых сетей является важным, но далеко не единственным направлением. Ограничение потребности в создаваемых на предприятиях теплоснабжения информационных системах, базирующихся на ГИС-технологиях, только лишь задачами теплогидравлических расчетов и моделирования режимов не может являться разумным решением. Существует масса эксплуатационных задач, которые поддаются качественной информатизации, и которые целесообразно решать в совокупности с расчетными задачами. Комплексная информационно-расчетная система теплоснабжающего предприятия, построенная на адекватном инструментарии и наполненная достоверной информацией, а главное – качественно внедренная в интересах эксплуатирующих служб, является совершенно незаменимым и необходимым производственным инструментом ежедневного использования.
начальник проектного офиса
ОАО "Теплоэнерго", г. Нижний Новгород
июнь 2014 г.
ОАО «Теплоэнерго» – крупнейшая теплоснабжающая организация Нижнего Новгорода с долей на рынке отпуска тепловой энергии конечным потребителям более 50%. Кроме ОАО «Теплоэнерго» есть еще две крупные теплоснабжающие организации: ООО «Теплосети», в ведении которой находятся тепловые сети от Автозаводской ТЭЦ, обеспечивающее теплоснабжение Автозаводского и частично Ленинского районов города, а также другая крупная теплоснабжающая организация, ООО «Нижновтеплоэнерго» - две котельных общей мощностью около 180 Гкал/ч.
ОАО «Теплоэнерго» сегодня - это 130 котельных, 1900 км тепловых сетей, которые включают в себя трубопроводы теплоносителя, трубопроводы ГВС и небольшое количество паропроводов. Все котельные газифицированы, последние мазутные и угольные котельные мы ликвидировали в 2010 году, переключив объекты, соответственно, на новые газовые котельные.
На предприятии всегда занимались гидравлическими расчетами, так как всегда существовало понимание того, что гидравлические режимы – это основополагающая информация для эксплуатации сетей, причем любого «снабжающего» предприятия, как «тепло-», так и «водо-». В 1995 году предприятием была приобретена широко известная специалистам «карагандинская» программа, она и до сих пор, может быть, у кого-то работает. С этого момента гидравлику считали на данной программе, которая работала в среде DOS. Это была достаточно неплохая программа для своего времени, но она обладала значительным недостатком – отсутствием полноценной графической составляющей. Работа производилась таким образом: осуществлялся набор данных в систему в табличном виде, выполнялся расчёт, а схемы тепловых сетей отрисовывались параллельно, как правило, в AutoCAD, то есть прямой связи между схемой сетей и гидравлическим расчетом не было. При этом основной проблемой было отсутствие в предприятии единой системы хранения данных. Схемы тепловых сетей велись одновременно в нескольких подразделениях. Например, в группе расчетов гидравлических режимов велись свои расчётные схемы сетей, в теплосетевых районах велись свои схемы, в ПТО – третьи, и иногда таких схем было до четырех-пяти, и они все могли отличаться друг от друга, так как не было их постоянного мониторинга, синхронизации схем между подразделениями, отсутствовал единый подход при их ведении и актуализации.
С конца 90-х годов предприятие для себя поставило задачу собрать это все воедино. Учитывая, что к этому моменту DOSовская программа уже морально устарела, появилась идея перейти на что-то более современное. К сожалению, долгое время до реализации эта идея не доходила. В первую очередь было определено основное требование: система должна быть комплексной, т.е. создана на базе единой платформы и объединять в себя как графическую, так и технологическую составляющие.
Также параллельно с разработкой основных требований к будущей системе решалась еще одна основная задачи – убеждение руководства в том, что такая система действительно необходима предприятию. Дело осложнялось тем, что без практического применения подобной системы, просто на словах было достаточно сложно объяснить необходимость её приобретения и внедрения, потому что для любого предприятия, эксплуатирующего инженерные сети, первоочередные задачи – это эксплуатация, ремонты и модернизация эксплуатируемых объектов. До систем информационного обеспечения, которые, на мой взгляд, обязательны и необходимы для каждого предприятия, руки не у всех доходят, и осознание такой необходимости, к сожалению, есть не у всех.
Наконец в 2003 году руководством предприятия было принято решение о необходимости информатизации в данной области. На тот момент мы уже какое-то время отслеживали рынок и знали, что есть три основных разработчика и, соответственно, три системы. Это ГИС «Zulu», ИГС «CityCom-ТеплоГраф» и ГИРК «ТеплоЭксперт». Проанализировав и сравнив эти три системы, мы приняли для себя решение остановиться на ИГС «CityCom-ТеплоГраф». Почему было принято такое решение? Во-первых, это была единственная система с неограниченным количеством рабочих мест для одной серверной лицензии, что для нас было немаловажно, так как мы изначально планировали привлечь к работе все подразделения предприятия. Вторым аргументом в пользу «CityCom» стал тот факт, что система комплексная, она позволяла не останавливаться только на гидравлических расчетах, а решать массу других производственных задач и вовлечь в работу с ней все подразделения предприятия. На момент принятия решения, кроме ИГС «CityCom-ТеплоГраф», не было ни одной системы на рынке, которая позволяла бы одновременно вести весь комплекс производственных задач, обеспечивающих работу теплоснабжающего предприятия.
Таким образом, в 2003 году предприятием была приобретена ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в составе только Базового комплекса (графическое представление сетей и паспортизация) и подсистемы «Гидравлика», без диспетчерских и иных функций. И... на этом все остановилось. То есть, систему-то приобрели, но не было ни людей, ни соответствующих компьютеров (компьютеры как были 286, 386 машины с DOSом, которые работали с «карагандинской» программой, так и остались) . Главным образом по этим причинам все «замерло» на долгих пять лет, и следующий этап внедрения - интенсивная работа по освоению «ТеплоГрафа» началась только в 2007 году.
В 2007 году произошел перелом в осознании предприятием острой необходимости создания комплексной информационно-расчетной системы. Под эту работу был создан отдельное подразделение в составе 6 сотрудников, которое с 2007 года и по настоящее время занимается созданием и сопровождением информационной системы на платформе ИГС «CityCom-ТеплоГраф», и больше ни на какие работы он не привлекается. Мы считаем, это одним из ключевых условий: под внедрение такого рода систем в предприятии должно создаваться специальное целевое подразделение, причем не из одного - двух человек, а желательно больше.
Рис. 1. Фрагмент плана города в ИГС "CityCom-ТеплоГраф"
Основная задача при начале работ была – построить полноценную информационно-расчетную модель системы теплоснабжения, координатно привязанную к масштабному плану города, чтобы было понятно, где в точности расположены сети, и чтобы система в максимальной степени отражала реальное положение дел. В качестве основы мы, по договору с Администрацией города, получили слои зданий, границ кварталов и гидрографии. Начали работу с того, что провели полную адресацию всех зданий, входящих в область деятельности нашего предприятия, и стали наносить сети теплоснабжения, начиная с магистральных. В частности, мы начали описывать крупнейший источник в Нагорной части города – Нагорная ТЭЦ с установленной мощностью 660 Гкал, и потом постепенно, по мере завершения описания магистралей, выходили на квартальные сети, а затем сети ГВС. В результате мы к 2010-2011 году вышли на полное описание сетей. Сразу же, по мере описания законченных фрагментов сетей, решалась задача перехода с расчетов гидравлических режимов на «карагандинской» программе во вновь созданную среду электронного моделирования в «ТеплоГрафе». В 2010 году мы вышли на гидравлические режимы в новой системе по двум основным крупным источникам и части котельных, а к концу 2013 года в нашей электронной модели уже поддерживаются гидравлические расчеты всех сетей от всех котельных, которые эксплуатируются предприятием, а также расчеты тепловых сетей от сторонних источников, в количестве около 30.
Мы не остановились на достигнутом, так как для целей эксплуатации системы теплоснабжения важны не только гидравлические режимы. Эксплуатирующим службам крайне важно понимать, где и как в точности расположены сети. Наша электронная модель в части ее графического представления полностью соответствует реальности. Если вы, посмотрев в «ТеплоГрафе», увидите, что тепловая камера расположена на какой-то улице между определенными зданиями, то, приехав на место, вы обнаружите эту тепловую камеру в точности на этом месте. Местоположение сетей в модели соответствует действительности, что очень удобно при планировании и проведении ремонтов.
Рис. 2. Схема тепловых сетей
В период становления системы с 2007 до 2009 года в предприятии эту систему мало кто воспринимал всерьез, все продолжали работать «по старинке». Но по мере наполнения системы выверенной и достоверной информацией отношение резко изменилось. На данный момент в предприятии больше 100 пользователей ИГС «CityCom-ТеплоГраф». Системой пользуются ежедневно во всех подразделениях. Если в первые два года 90% времени уходило на занесение информации, и лишь 10% времени – на решение прикладных задач, то сейчас уже ситуация прямо противоположная. На занесение информации приходится не более 20% производственных трудозатрат отдела, остальное время занимает решение содержательных прикладных задач: получение различных справочных данных, отчетных документов, моделирование режимов, аналитика и т.д. В частности, моделирование различных аварийных ситуаций. В 2013 году были введены в действие новые требования по обязательному наличию электронного моделирования аварийных ситуаций, и «ТеплоГраф» позволяет решать эту задачу естественным образом.
В настоящее время в рамках дальнейшего развития ИГС «CityCom-ТеплоГраф» на предприятии внедряется диспетчерский функционал системы, - в частности, подсистема регистрации и ведения журнала повреждений на тепловых сетях, - а также подсистема описания и регистрации балансовых участков сетей и кадастрового учета объектов недвижимости.
Рис. 3. Подсистема "Повреждения"
На 2014 год поставлена задача выйти на планирование капитальных ремонтов, чтобы осуществлять их по принципу реальной разумной и достаточной необходимости, на основе информации, накопленной в системе (места повреждений, последние ремонты и т.д.). Система уже сейчас позволяет видеть участки, на которых происходили повреждения, анализировать причины и характер этих повреждений, и, соответственно, принимать решение о необходимости включения их в план ремонтов. В систему в обязательном порядке заносится вся исполнительная документация по перекладке тепловых сетей. На данный момент в системе содержится исполнительная документация с 2005 года, и, учитывая, что в архиве нашего предприятия есть документация по перекладкам с 2000 года, в ближайшем будущем данная информация также появится в системе.
Большое достоинство созданной на предприятии информационной системы состоит в том, что эта система «живая», то есть она не остановилась в своем развитии на каком-то промежутке времени, а продолжает постоянно совершенствоваться, как в части функциональности, так и в части содержания и наполнения. Система обновляется ежедневно, в частности, в ней регистрируются и считаются гидравлические режимы для перспективных подключений. Например, планируемые участки застройки: для них при запросе технических условий рассчитываются гидравлические режимы, и, соответственно, технические условия выдаются только после анализа гидравлических режимов, которые будут иметь место с учетом каждого конкретного планируемого подключения.
Рис. 4. Зоны перспективной застройки на плане города
Была реализована наша давняя цель – расчет гидравлики с учетом тепловых потерь. Старая «карагандинская» программа могла считать только «простую» гидравлику, не учитывающую тепловые потери. В ИГС «CityCom-ТеплоГраф» мы вместе с разработчиками эту задачу решили, и сейчас система позволяет выполнять, наряду с классическим гидравлическим расчетом, расчет с поправкой на остывание теплоносителя за счет тепловых потерь через изоляцию вдоль трассы трубопровода. В результате - есть возможность рассчитать реальную температуру теплоносителя для каждого потребителя. Соответственно, известен и расчётный расход теплоносителя, который необходим для обеспечения тепловых нагрузок потребителя.
Достаточно много задач возникает в связи с тем, что различные организации и ведомства, имеющие на своём балансе котельные, в одностороннем порядке отказываются от своих обязательств по теплоснабжению коммунальных объектов. В качестве примера: за последние шесть лет мы переключили 254 объекта (жилые дома, детские сады, школы и т.д.) от 24 ведомственных котельных на свои сети. Все переключения (включая предварительные трассировки теплотрасс-перемычек) предварительно были смоделированы в ИГС «CityCom-ТеплоГраф», т.к. созданная система позволяет с высокой точностью без выезда на местность рассчитать необходимые гидравлические режимы и основные материально-технические затраты по переключению объектов.
Подытоживая изложенное, могу с уверенностью утверждать, что созданная на предприятии информационно-графическая система позволяет ежедневно решать широкий круг производственных задач, в числе которых разработка гидравлических режимов работы тепловых сетей является важным, но далеко не единственным направлением. Ограничение потребности в создаваемых на предприятиях теплоснабжения информационных системах, базирующихся на ГИС-технологиях, только лишь задачами теплогидравлических расчетов и моделирования режимов не может являться разумным решением. Существует масса эксплуатационных задач, которые поддаются качественной информатизации, и которые целесообразно решать в совокупности с расчетными задачами. Комплексная информационно-расчетная система теплоснабжающего предприятия, построенная на адекватном инструментарии и наполненная достоверной информацией, а главное – качественно внедренная в интересах эксплуатирующих служб, является совершенно незаменимым и необходимым производственным инструментом ежедневного использования.