Возможности интеграции ПО WebSphere с ГИС и CIM-моделью в интересах энергетических компаний

Куприяновский В.П., Esri CIS (vpkupriyanovsky@gmail.com),
Савицкий Д.В., Esri CIS (dsavitskiy@esri-cis.ru),
Щичко А.С., IBM (anton.schichko@ru.ibm.com),
Раевский М.А., Esri CIS (ingiswetrust@gmail.com),
Тищенко П.А., Esri CIS (ptischenko@esri-cis.ru)

Integration capabilities of WebSphere with GIS and CIM-model in the interests of energy companies

Длительные партнерские отношения между компаниями IBM и Esri привели к ряду решений, которые позволяют использовать преимущества ГИС (геоинформационных систем) на всех уровнях энергетического предприятия. IBM и Esri могут предложить управление пространственной информацией и аналитическими геопространственными решениями для ИТ-руководителей и руководителей крупных организаций в масштабах всего предприятия. Партнёрство может сочетать в себе сильные стороны обеих компаний.

Одним из наиболее значимых преимуществ систем на основе ГИС является возможность проведения математических расчётов, используя данные со всех доступных информационных слоёв. Это позволяет реализовать массу расчётных задач, задач моделирования и прогноза ситуации в автоматическом режиме, тем самым снижая нагрузку на персонал и повышая качество принятия решений. Более того, результаты этих расчётов могут быть использованы «на лету» и при решении оперативных задач.

Пример CIM-модели: модель данных ArcGIS для электроэнергетических сетевых компаний.

Новый этап сотрудничества IBM и Esri начался в эпоху smart-решений. Появилась общая архитектура этих решений. Что такое smart-решения? Это возможность информационно-телекоммуникационной системы (ITS) автоматически реагировать на изменения окружающего мира, которые фиксируются сенсорами и другими датчиками, получившими название smart-объектов. Рынок smart-решений в ITS наиболее динамичен и исчисляется триллионами долларов в год. Области применения: энергетика (Smart Grid), города и регионы (Smart City), системы водоснабжения, транспорта и т.д.

Интеграционные свойства систем на платформе Esri и IBM открывают более широкие возможности для пользователей, чем применение этих систем по отдельности. Практика показала, что так или иначе порядка 80% данных, необходимых для функционирования smart-энергосистем, связано с геоданными, то есть в них есть прямая или опосредованная ссылка на пространственное (географическое) местоположение объекта.

Разработанное IBM программное обеспечение WebSphere обеспечивает поддержку динамических взаимосвязанных бизнес-процессов и предоставляет высокоэффективные инфраструктуры приложений для любых бизнес-ситуаций. Свойства WebSphere работать со smart-объектами становится реальным конкурентным преимуществом, поскольку его инструменты построены на основе концепции сервис-ориентированный архитектуры (SOA) и полностью покрывают потребности при реализации интеграционных решений и решений по управлению бизнес-процессами на базе SOA. А использование в этом контексте программного обеспечения ArcGIS for Server позволяет создать корпоративный ГИС-портал и развернуть веб-сервисы для предоставления таких возможностей как картографирование, запросы и анализ на основе местоположения, создание отчетных материалов и демонстраций, содержащих карты, и т.д.

Платформа IBM WebSphere объединяет инфраструктурные и интеграционные программные средства, помогающие компаниям решать ключевые задачи современного бизнеса по требованию:

• Ускоренное внедрение инноваций – гибкая операционная среда, легко адаптирующаяся в соответствии с потребностями компании по расширению своего бизнеса.
• Повышение продуктивности – инструменты для повышения эффективности и расширения области применения бизнес-процессов. Обеспечивают доставку нужной информации нужным людям в нужное время и увеличение продуктивности персонала.
• Повышение устойчивости бизнеса – надёжная, высокопроизводительная инфраструктура приложений, обеспечивающая непрерывную поддержку современного бизнеса по требованию.

Решения IBM WebSphere для энергетических предприятий помогают интегрировать долговременные бизнес-процессы полного цикла, охватывающие несколько приложений в гетерогенных традиционных IT-средах. При помощи данного продукта появляется возможность оптимизации бизнес-процессов, таких как «от-измерения-до-оплаты», с целью сокращения операционных расходов и интеграции коммуникационных инфраструктур энергетической компании. Также существенно улучшается реагирование на спрос и управление домашним потреблением электроэнергии, что позволяет изменить модель потребительского поведения, что, в свою очередь, снизит пиковые нагрузки и потребность в больших сетевых мощностях. Кроме того, WebSphere облегчает адаптацию ведущих энергетических и IT-стандартов, основанных на интеграционных отраслевых стандартах Международной электротехнической комиссии (МЭК) – IEC 61970 и IEC 61968, а также Национального Института Стандартов и Технологии (NIST), к бизнес-процессам электроэнергетического предприятия.

Стандарты IEC 61970 и IEC 61968 являются базой для построения Общей Информационной Модели (CIM) энергетического предприятия и интеллектуальных энергосетей (smart grid). CIM является наиболее развитой и широко принятой моделью для описания электрической сети. Она содержит логическую модель данных корпоративного уровня, позволяющую снизить потребности в преобразовании данных «из-точки-в-точку», и стили визуализации приложениями элементов модели на картографической подложке. Поставщики и разработчики ГИС и связанных с нею приложений предлагают различные модели, в том числе для систем распределения электроэнергии. Такие модели могут использоваться как начальные шаблоны при развертывании реальных проектов, однако они, как правило, не являются исчерпывающими и должны быть модифицированы в соответствии с требованиями конкретного предприятия и спецификой его инфраструктуры. В этом плане, для того чтобы учесть эти особенности и обеспечить обмен информацией между ГИС и другими корпоративными системами требуется либо доработка исходной модели, либо совмещение нескольких моделей в рамках выработки некоего общего стандарта (согласованного с приведенными стандартами) под условия конкретного проекта. Синхронизация работы различных подсистем, основанная на синхронизации моделей, является важным шагом процесса реализации комплексных проектов, включающих ПО ArcGIS и WebSphere.

В двух словах, CIM определяет классы, атрибуты и их отношения с другими классами, а также группирует связанные объекты в пакеты в целях описания оборудования энергетического предприятия, топологии его сети, данных о нагрузке, профиля генерации, измерений и планирования работ. CIM не является базой данных и не определяет, каким образом хранятся данные внутри приложения. Она описывает логическую схему данных с целью построения БД для операционной системы. Общий язык используется для навигации и доступа в сложные структуры данных в базе данных приложения. Он также обеспечивает иерархическое представление данных для просмотра и доступа.

CIM в основном используется для передачи данных или обмена сообщениями и может быть расширена до надмножества существующих моделей. Кроме того, она может быть реализована в различных формах: иерархической, реляционной, объектной и т.д.

CIM предоставляет общий словарь, который используется для определения:

• интерфейсов для интеграции сервисов и приложений;
• структур данных внутри приложений;
• схем баз данных;
• структур сообщений для обмена информацией (обычно с помощью RDF и XML-схемы).

Общая архитектура совместных решений Esri&IBM для энергетической отрасли.

Общая архитектура совместных решений от Esri и IBM для энергетики

В качестве примера мобильных решений можно привести интеграцию решений ArcGIS и WebSphere, которая обеспечивает снабжение точной и актуальной информацией об активах предприятия, полученной в полевых условиях. Бандл предоставляет инструменты и шаблоны для управления мобильными бригадами, а также логистическую поддержу как в режиме реального времени, так и в offline-режиме.

Примеры внедрения ПО WebSphere в бизнес-процессы предприятий электроэнергетической отрасли

ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС»

Внедрение в ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС» («Системный оператор – Центральное диспетчерское управление Единой энергетической системы») корпоративной интеграционной транспортной системы (КИТС) на базе ПО IBM унифицировало средства обмена информацией между диспетчерскими центрами с гарантированной доставкой данных при максимальной производительности передачи и должном уровне информационной безопасности. В дальнейшем будет внедряться подсистема обработки сообщений, предназначенная для комплексной интеграции приложений и управления прикладными процессами посредством технологии dataflow на базе программно-аппаратного решения IBM Websphere DataPower.

MVV Energie AG

Задача. Компании требовалось решение для управления энергопотреблением, которое бы повысило эффективность в слежении за расходом энергии с большого количества источников.

Решение. Связавшись с IBM Global Business Services были внедрены IBM WebSphere MQ Telemetry Transport и IBM WebSphere Process Server, что позволило в реальном времени получать данные о выработке и потреблении энергии, доступных источниках и локальных резервах.

Преимущества для бизнеса:

1. Больше источников энергии для клиентов на выбор, в том числе возобновляемых и местных источников (например, солнечные батареи).
2. Более низкая стоимость и более эффективная выработка энергии за счет сокращения пикового потребления; среднее снижение стоимости энергии для клиента на 5%.
3. Снижение потерь при передаче за счет использования местных источников распределения энергии; серьезные преимущества перед конкурентами.

Energie Baden-Wu rttemberg

Задача. Компания стремилась стать более гибкой для увеличения спроса со стороны клиентов путем расширения возможностей для них, внедряя «умные» решения для энергопотребления, которые снижают ее расход в часы пиковых нагрузок.

Решение. EnBW связались с IBM Global Business Services и вместе разработали первую в своем роде систему, которая отображает текущую цену на электроэнергию и ее изменения в течение дня. В дополнение к этому система была оснащена обратной связью для более гибкой эксплуатации «умной» энергосети. В основу данного решения легли продукты: IBM WebSphere Business Events; WebSphere Enterprise Service Bus; WebSphere Message Broker for Multiplatforms; WebSphere ILOG JRules al Technology Services.

Преимущества для бизнеса:

1. При таком подходе, EnBW показывает преданность своему делу, изменяя схему энергопотребления на благо потребителей, а также окружающей среды.
2. Облегчение интеграции альтернативных источников энергии в энергосеть.
3. Расширение возможностей клиентов для того, чтобы сделать «умное» использование энергии более легким.

European Energy Corporation

Задача. Корпорация увидела возможность создания новой бизнес-модели и нового источника дохода, основанных на системе Smarter Meter, которая предоставляет анализ данных энергопотребления клиентов, стоимости тарифов энергораспределительных компаний и состояния энергосети.

Решение. В основе системы лежат WebSphere Transformation Extender; WebSphere Business Modeller; WebSphere Business Monitor; WebSphere Integration Developer; WebSphere Enterprise Service Bus; WebSphere ILOG JRules.

Преимущества для бизнеса:

1. Информация Smart Meter об используемых схемах подачи электроэнергии и ее потреблении помогает по-новому взглянуть на своих клиентов, что способствует созданию новых тарифных планов и услуг.
2. Предоставляя услуги по снабжению энергораспределительным компаниям, появляется новый источник заработка, позволяющий этим компаниям сфокусироваться на их основной роли — подаче электроэнергии.
3. Процесс смены поставщика энергии сократился с десятков минут до нескольких секунд.

New York Power Authority

Проблемы:

1. Значительные потери доходов в связи с большим количеством ошибок в измерениях, учете, выставлении счетов, их оплате и аккумуляции.
2. Четыре биллинговые системы с потоками данных и интерфейсами из десятков внешних источников приводили к дублированию счетов и снижали эффективность бизнес-процессов.
3. Сложности в существующих приложениях и системах при подключении и согласовании данных.
4. Целостность данных была под вопросом, так как оригинальные источники данных не всегда доступны.
5. Программисты были заняты поддержкой более 120 интерфейсов «точка-точка» и едва находили время для новых приложений.

Решение. Внедрение сервис-ориентированной архитектуры, основанной на IBM WebSphere Process Server, IBM WebSphere Message Broker, IBM WebSphere Adapter for SAP Software, позволила NYPA упростить связность системы и внедрить комплекс бизнес-процессов.

Преимущества для бизнеса:

1. Сокращение времени разработки новых программ и интерфейсов; дополнительные внешние интерфейсы и новые программы могут быть внедрены в систему за считанные часы, а не дни или недели как ранее.
2. Увеличение производительности IT и бизнеса — перенацеливание 15% персонала на более важные задачи.
3. Повышение уровня соответствия данных, точности выставления счетов и удовлетворенности клиентов.

Leading Chinese Energy Company

Задача. Крупная энергетическая компания в Китае искала новое решение, которое могло бы интегрировать приложения и процессы во всех подразделениях, для снижения рисков изменения управления и повышения эффективности работы приложений.

Решение. Взяв за основу IBM WebSphere Application Server Network Deployment, IBM WebSphere Process Server и IBM WebSphere Integration Developer, новое решение предоставляет стабильную и безопасную платформу для бизнес-приложений, с расширенными возможностями управления и кластеризацией.

Преимущества для бизнеса:

1. Работа с приложениями теперь более легка и эффективна.
2. Снижение рисков, связанных с изменением управления, благодаря тесной интеграции приложений и процессов.
3. Повышение степени стандартизации, удовлетворенности пользователей и качества обслуживания.

DONG Energy

Задача. Увеличение рынка, соответствие требованиям регуляторов и нужда в реинвестировании инфраструктуры, что сподвигло DONG Energy к поиску решения, позволяющего улучшить управление и более продуктивно использовать свою распределенную энергосеть.

Решение. DONG Energy объединилась с IBM для реализации Intelligent Utility Network, основанной на WebSphere ILOG JRules, Message Broker и WebSphere Application Server. Были установлены удаленные средства мониторинга и контроля, предоставляющие беспрецедентный уровень информации о состоянии сети, решение производило детальный анализ полученных данных и с помощью ILOG сверяло полученные результаты. Технология, основанная на правилах, помогает DONG реагировать в реальном времени на комплекс условий и коррелировать события для снижения вероятности возникновения аварийной ситуации. Пользователи с легкостью могут создавать, обновлять и внедрять новые бизнес-правила, которые, в свою очередь, фильтруют и интерпретируют поток данных, упрощают процесс принятия решений, сокращают время реакции, а также улучшают качество предоставляемых услуг при одновременном снижении нагрузки на оператора.

Преимущества для бизнеса:

1. Снижение времени простоя до 50%.
2. Время поиска неисправности сократилось на 33%.
3. Экономия средств благодаря нововведениям до 90%.
4. Обеспечивает конкурентное преимущество за счет повышения качества услуг благодаря более быстрым и эффективным действиям для устранения неисправностей.
5. Позволяет более полно использовать существующие активы при пиковых нагрузках, помогая компании избежать капитальных затрат на дополнительные мощности.
6. Дает возможность более эффективного долгосрочного планирования вложений на основе данных в реальном времени.

Endesa S.A.

Задача. Компания объединилась с Junta de Andalucía, чтобы создать новый план управления, который будет способствовать более широкому использованию возобновляемых источников энергии, хранения, электрических транспортных средств и бытовых устройств для повышения уровня энергоэффективности потребителей.

Решение. Была внедрена информационная система, основанная на IBM WebSphere Business Events, IBM WebSphere Application Server, IBM WebSphere Message Broker, IBM InfoSphereTM, IBM Lotus IBM Telelogic и IBM BladeCenter, позволяющая потребителям лучше управлять и контролировать свое энергопотребление.

Преимущества для бизнеса:

1. Призывает потребителей к энергосбережению, и дает им возможность контролировать затраты, информируя их относительно использования ими электроэнергии в режиме реального времени.
2. Повышает эффективность управления за счет автоматизации и интеллектуального распределения возобновляемых источников энергии и аккумуляторных батарей.
3. Помогает сократить потребление энергии на 20%, что предотвращает выброс в атмосферу около 6000 тонн СО₂.

Texas Electric Delivery Company

Задача. Техасской энергораспределительной компании требовалось удовлетворить требованиям РЭК, чтобы иметь возможность снимать более 3 млн. показаний со своей энергосети. Такая разработка была необходима для модернизации «умной сети» между потребителями и центральной ЭС с целью сократить пиковые нагрузки, ввести гибкое ценообразование в зависимости от времени дня и ускорить восстановление подачи энергии при возможных перебоях путем точной локализации неполадок.

Решение. Компания начала работу с IBM Global Business Services для разработки системы, которая позволяет в режиме реального времени отслеживать состояния сети от энергогенерирующей компании вплоть до конечного потребителя. Неотъемлемой частью этого решения являются способность предоставлять необходимые рыночные данные, возможность удаленного управления узлами сети, поддержка гибкой тарификации и коммуникации с клиентами через Web-портал. В основу решения легли IBM WebSphere DataPower и WebSphere Application Server.

Преимущества для бизнеса:

1. Разработанная «умная сеть» позволяет компании поддерживать новые нормативные требования, ввести повременную тарификацию и улучшить контроль выявления неполадок.
2. Удовлетворение требований РЭК по обеспечению потребителей информацией и возможностью контроля потребления и стоимости электроэнергии.
3. Существенная экономия на обслуживании сети и повышение уровня энергосбережения конечными потребителями.

Упрощённая архитектура для решений по мониторингу интеллектуальных энергосетей (опыт Австралии).

Таких примеров с опытом комплексного применения описанного выше программного обеспечения IBM и Esri накоплено немало.