Статья Зверева Н.В., Уханова А.С., Прудского М.В., опубликованная в журнале «НДТ», рассказывает о десятилетнем пути цифровизации пермского водоканала. Начав с автоматизации бизнес-процессов, предприятие постепенно перешло от базового учёта и планирования к сложным информационным решениям.
Накопленные данные потребовали нового подхода – анализа топологических связей в системах водоснабжения и водоотведения. Итогом трансформации стала разработка отраслевого программного продукта с центральным элементом – геосервисом, который стал современным интерфейсом для работы с данными.
НДТ&VodaNew знакомит с кратким обзором публикации.
Стратегия цифровизации
Компания ООО «Новая городская инфраструктура Прикамья» («НОВОГОР-Прикамье») – одна из первых частных компаний в современной России, взявшая в управление водоканал большого города. В 2003 г. было заключено арендное соглашение, которое в 2013 г. было преобразовано в долгосрочную концессию.
С этого момента можно начать и отсчет процесса цифровой трансформации водоканала г. Перми. Именно тогда было принято решение о создании нового программного продукта, который должен был заменить 13 разрозненных информационных систем и обеспечить комплексный процесс организации работы в авариных ситуациях. На рынке специализированных программных продуктов для предприятий отрасли водоснабжения и водоотведения (ВиВ) в том момент не было, также важно было сохранить накопленные методики и практические подходы к цифровому управлению производственными активами водоканала.
Стратегия цифровизации производства компании «НОВОГОР-Прикамье» и ГК «Российские коммунальные системы» (РКС), в которую входит водоканал г. Перми, – разработка и калибровка методологий, выстраивание эффективных бизнес-процессов, после чего ведется непосредственно создание и внедрение программных решений. Именно поэтому мы можем ответственно говорить именно про цифровую трансформацию.
ПромАктив
Первая очередь создания комплексного решения управления производственными активами ГК «РКС» под названием «ПромАктив» включала в себя следующие функциональнее задачи:
- учет объектов с их типизацией и требуемой детализацией по элементам;
- оптимизация работы центральной диспетчерской службы и лаборатории;
- повышение мобильности ремонтных бригад;
- учет данных по режимам работы оборудования и расхода ресурсов;
- учет расхода воды и перекачки сточных вод.
Новая информационная система внедрена в эксплуатацию с начала 2015 г., это решение в несколько модифицированном виде продолжает эффективно работать и в настоящее время. В основе его лежат разработанные и обновляемые технологические карты производства работ на объектах и мобильное приложение для ремонтных бригад.
Проект первой очереди был заявлен как экономически эффективный. Одним из первых измеримых и ощутимых эффектов от внедрения проекта стало сокращение объема технических потерь за счет увеличения скорости реагирования на инциденты. За 10 лет эксплуатации системы объем эффекта составляет более 5,5 млн м3.
Запустив автоматизированный учет аварийных и плановых ремонтов, приступили ко второй очереди цифровизации, в рамках которой были решены следующие задачи:
- формирование годовой производственной программы и контроль ее реализации автоматизированными методами;
- централизованное хранение технической документации по работе с подрядчиками ПИР/СМР;
- управление процессом технологического присоединения;
- учет потребления электроэнергии и про его прогнозирование для закупки на оптовом рынке электроэнергии.
Вторая очередь была существенно сложнее с точки зрения методологии, постановки задач к системе и работы с нормативно-справочной информацией. В ходе ее реализации:
- разработан классификатор и проведена полноценная паспортизация объектов – детализация с уровня инвентарных номеров к отдельным агрегатам и элементам сетевой инфраструктуры;
- упорядочены параметры ремонтных циклов и межремонтного обслуживания;
- созданы «чек-листы» осмотров оборудования;
- определены механизмы контроля бюджетных и ресурсных ограничений производственной программы;
- выстроен цифровой бизнес-процесс реализации мероприятий технологического присоединения, а также создания и хранения документов, связанных с ним;
- создан энергограф потребления мощности по точкам поставки и распределения по объектам, позволяющий осуществлять планирования закупок на оптовом рынке (ОРЭМ).
К сожалению, водоканалы живут в постоянном недостатке финансовых ресурсов, расходы на производственные программы ограничены тарифом, поэтому всегда приходится искать компромисс между требуемым объемом работ и бюджетными ограничениями. В таких условиях сформировать оптимальный набор мероприятий производственной программы «НОВОГОР-Прикамье» помогает ПромАктив. Именно эта задача решалась в рамках третьей очереди цифровой трансформации производства.
Взяв за базовую идею методы расчета индекса технического состояния (ИТС) в энергетике, создали методологии и цифровые инструменты оценки состояния единиц оборудования и рисков аварий инфраструктуры ВиВ, а также приоритизации объектов ремонта для включения их в производственную программу. Целевой функцией процесса формирования эффективной производственной программы является минимизация ущерба от недопоставки ресурсов.
На сегодняшний день общий регламентированный бизнес-процесс формирования производственной программы состоит из 5 этапов, включающих в себя 55 отдельных шагов. Все процедуры подробно описаны в инфографике с зонами ответственности и чек-листами.
Цифровая трансформация – это постоянное улучшение, нельзя стоять на месте. В рамках такой идеологии корректируются и дополняются функциональные блоки ПромАктива – от небольших модификаций, до создания новых цифровых бизнес-процессов. При этом столкнулись с тем, что простых задач не осталось, создание нового цифрового бизнес-процесса – это, в первую очередь, разработка методологии, которая потом отлаживается в ходе внедрения.
В настоящее время ПромАктив – это самая большая по функциональности, количеству пользователей и объему данных информационная система ГК «РКС». Централизованное решение, развернутое в общем центре обработки данных, глубоко встроено в информационную среду холдинга и обменивается данными с учетными и технологическими информативными системами и сервисами более чем по 20-ти интеграционным потокам.
Основные качественные эффекты использования ПромАктива:
- формирование обоснованных производственных программ;
- рост производительности труда и качества работы персонала;
- снижение рисков и рост эффективности управления производственными активами;
- повышение прозрачности и управляемости технологического присоединения.
За 10 лет эксплуатации системы в «НОВОГОР-Прикамье» накоплен огромный объем данных (более 360 тыс. обращений, более 1 млн выполненных работ, почти 15 млн ед. электронных материалов и пр.), позволяющих выстроить не только систему текущего управления производственным процессом, но и перейти к новому этапу – предикативной аналитике.
Центр автоматизированного управления производством
Традиционные инструменты анализа данных не позволяют в полной мере обрабатывать большие объемы собранной информации. Для повышения качества принимаемых управленческих решений требуется специализированный инструмент, обеспечивающий работу с пространственным представлением данных в отношении систем водоснабжения и водоотведения, как накопленных ранее, так и поступающих в режиме реального времени.
Таких решений класса ГЕО BI для предприятий ВиВ на рынке нет, поэтому пришлось опять создавать самим. В помощь выбрали экспертов по построению решений пространственной аналитики – компанию «Бюро Информационных Технологий», и с этим разработчиком сейчас приближаемся к завершению создания программного комплекса «Центр автоматизированного управления производством» (ЦАУП).
ЦАУП собирает и гармонизирует информацию из нескольких источников:
- производственные данные из ПромАктива;
- данные датчиков и расходомеров из систем телеметрии;
- информация об объектах сети из ГИС-систем;
- данные из биллинговых систем;
- информация из учетных бухгалтерских систем.
ЦАУП помогать решает следующие типы задач:
- Анализ инцидентов и заявок.
Обеспечивается сквозная аналитика всех инцидентов, позволяющая не только фиксировать проблемы, но и определять причины их возникновения и системно управлять надежностью и качеством услуг водоснабжения и водоотведения (рис. 3):
- определение наиболее уязвимых и аварийно-опасных участков сетей;
- ретроспективный анализ причин, частоты и последствий аварий на сетях и оборудовании;
- сквозная визуализация на электронной карте инцидентов, затронутых объектов потребления, текущего статуса и качества сетей;
- комплексный анализ всех инцидентов, произошедших в пределах заданной пользователем территории, включая кластеризацию событий на карте для выявления скрытых закономерностей;
- мониторинг и визуализация фактов и зон отключения абонентов от систем водоснабжения и водоотведения.
Балансовые показатели системы водоснабжения составляются для выделенных зон, на базе полигонального и топологического анализа сетей и информации по расположению потребителей. Основой данных для расчета являются системы диспетчеризации приборов учета, системы телеметрии, данные по производственным расходам ПромАктива. Накопленные данные из систем коммерческого и технического учета проверяются на валидность использования и группируются по расчетным периодам. Особенностью работы систем диспетчеризации является накопление данных с отставанием на сутки, технический баланс рассчитывается за предыдущие сутки и по закрытию расчетного периода.
Баланс водоотведения составляется для насосных станций бассейнов канализования и очистных сооружений канализации на базе направленного графа сетевого хозяйства с учетом направлений течения стоков.
- Анализ водопотребления и приема стоков.
Сопоставление данных биллинга и картографии дает детальную аналитику для сбытового блока водоканала:
- сегментация и типизация потребителей с их последующим отображением на интерактивной электронной карте города;
- выявление объектов с аномальным потреблением услуг;
- соответствие объемов водопотребления абонента, в т.ч. из собственных источников водоснабжения, и объемов водоотведения по хозяйственно-бытовым расходам и ливневому притоку;
- мониторинг и анализ объемов и структуры водопотребления, водоотведения на основе данных видов расчета.
Кластеризация данных позволяет провести сегментацию потребителей по профилям водопотребления. Это облегчает решение ряда задач: от целевых программ снижения потерь до выявления аномалий и утечек (через наблюдение за теми, кто не вписался ни в один нормальный кластер). Кластеры являются обоснованными и понятными, поскольку построены на явных признаках (уровень, сезонность, тренд), подкрепленных известными примерами в натуре.
- Цифровая модель сетевого хозяйства.
ЦАУП создает точный цифровой двойник сетей водоснабжения и водоотведения, включающий в себя физические характеристики объектов (трубы, колодцы, станции), технологические процессы и режимы работы, логические взаимосвязи между всеми элементами системы.
Наличие цифрового двойника позволяет рассматривать сетевое хозяйство под разными углами и решать широкий спектр задач:
- отображение на карте статуса по качеству и состоянию сетей водоснабжения и водоотведения;
- постобработка данных, преобразование в граф сетей, в т.ч. анализ целостности графа и проектирование будущих версий сетевого графа;
- визуализация особенностей взаимного расположения объектов сети;
- выборки перечня сетей по различным атрибутам;
- количественный и качественный анализ сетевого хозяйства;
- определение принадлежности сетей.
- Гидравлические расчеты.
Особенность подхода, реализованного в системе ЦАУП – построение направленных графов сетевого хозяйства водоснабжения и водоотведения с сохранением исторических версий графа и наследованием атрибутов элементов для заданных периодов. Направленные графы создаются из данных топографических съемок ГИС системы автоматизированной обработкой информации, а не ручным поддержанием актуальной версии графа.
Реализованный подход к построению гидравлических моделей самотечных и напорных сетей с хранением версии графа для определенного периода позволяют получить корректные расчеты состояния сетевого хозяйства на любой интересующий период по запросу, в т.ч. моделирование исторических режимов работы и наборов нагрузок для сопоставления с набором данных по событиям и работам, проводимым на системах ВиВ. Хранение версии графов позволяет формировать модели сетей ВиВ в неограниченном количестве вариантов версий, связанных между собой по данным.
На следующих этапах автоматизации процесса технологического присоединения система ЦАУП будет автоматизировано формировать модели для каждого объекта и оценивать наличие мощности для его присоединения.
- Индикативные панели состояния сетей и сооружений.
Для обеспечения оперативного контроля и повышения управляемости насосных станций ЦАУП имеет специализированные индикативные панели состояния сетей и сооружений. Данный инструмент обеспечивает в режиме реального времени наглядную визуализацию качества предоставления услуг по территории города, ограничения их предоставления и технического состояния ключевого оборудования, используемого в системах водоснабжения и водоотведения.
Взаимодействие информационных систем ЦАУП и ПромАктив дает компании «НОВОГОР-Прикамье» возможность следующего рывка в повышении эффективности работы подразделений водоканала:
- диспетчерской службе – быстрее и корректнее определять зоны и перечень отключаемых потребителей;
- отделу технологического присоединения – в автоматизированном режиме формировать технические условия и вести детальную историю зарезервированных мощностей;
- эксплуатационным и ремонтным подразделениям – получить инструмент преактивного обслуживания насосного оборудования;
- производственным и сбытовым подразделениям – решить комплексную задачу сокращения неучтенных расходов и потерь воды.
В заключение авторы публикации поделись наколенным опытом создания и внедрения цифровых решений для РСО.
Как прочитать статью полностью см. здесь.