Podejścia metodologiczne projektowania ZSBE mogą być mapowane na podstawie ogólnych zasad projektowania systemów adaptowanych w różnych obszarach działal-ności zróżnicowanych grup społecznych. System bezpieczeństwa energetycznego, jak każdy inny system, to zbiór powiązanych funkcjonalnie i fizycznie obiektów, opisanych odpowiednimi procesami, które wymuszane są pod wpływem sygnałów wejściowych, generując na wyjściu sygnały wyjściowe zwane odpowiedziami. Prezentowana uogól-niona definicja, którą można również adaptować jako uogólnioną definicję systemu bezpieczeństwa energetycznego, pozwala wnioskować i przyjąć założenie słuszności mapowania podejść metodologicznych z innych obszarów projektowania systemów.
W praktyce stosowane są dwa zasadnicze podejścia metodologiczne: diagnostyczne i prognostyczne. Podejście diagnostyczne polega na modernizacji istniejącej struktury systemu i dopasowaniu do wymagań otoczenia wewnętrznego oraz zewnętrznego.
2 L. Kiełtyka, R. Kucęba, Design and Analysis of Intelligent System of Electro-energetic Blocks Motion Management, Inter-national Conference on Engineering Optimization, Rio de Janeiro, Brazil, June 1–5, 2008.
Analiza i projektowanie systemów bezpieczeństwa energetycznego
Tabela 1. Cykl projektowania ZSBE – opis poszczególnych faz
Etapy realizacji projektu
Umowne
ozna-czenie Zadania cząstkowe
Założenia
projektowe Z
Określenie przedmiotu i podmiotu projektu; Wygenerowanie grupy obiektów przedmiotowo-podmiotowych w projekcie; Określenie prze-widywanych rezultatów projektowych i wdrożeniowych w odniesieniu do poprawy bezpieczeństwa energetycznego; Określenie znaczenia projektu z punktu jego utylitarności.
Cele
projektu C
Uzyskanie obiektywnego, opartego na rzetelnej analizie opisu bieżą-cego stanu zarządzania bezpieczeństwem energetycznym w ściśle okre-ślonym środowisku projektowym. Informacje dotyczące stanu obecnego umożliwiają określenie optymalnych metod modyfikacji lub wdrożenia nowego systemu wspierającego poprawę bezpieczeństwa energetycz-nego. Bezpośrednio realizacja tej fazy projektowej umożliwia określenie m.in. funkcji celu dla ZSBE oraz opracowanie harmonogramu rzeczo-wego i finansorzeczo-wego wdrożenia ZSBE lub jego składowych.
Analiza
obiektowo--procesowa A
Określenie i zdefiniowanie podejścia metodologicznego projektowania ZSBE; Opracowanie specyfikacji funkcjonalnej i środowiskowej; Opra-cowanie projektu infrastruktury fizycznej (implementacyjnej); Opraco-wanie prognozy efektów wdrożenia ZSBE, w tym poszczególnych jego składowych; Opracowanie harmonogramu wdrażania ZSBE.
Genero-wanie warunków decyzyj-nych D
Określenie i zdefiniowanie atrybutów decyzyjnych awl oraz wartości (decyzji) ywp opisujących poszczególne obiekty ZSBE; Określenie i
opra-cowanie zbioru funkcji definiujących przykładowe rzeczywiste warunki decyzyjne w odniesieniu do opracowanej funkcji celu; Określenie zbioru i klasyfikacja asocjacji pomiędzy projektowanymi obiektami.
Formuło-wanie i ge-nerowanie baz wiedzy
Ww
Formułowanie i generowanie baz wiedzy z zakresu definiowanych rze-czywistych warunków decyzyjnych, opisujących wybrany zakres po-prawy bezpieczeństwa energetycznego.
Projekt
i wdrożenie P
Opracowanie modeli funkcjonalno-implementacyjnych ZSBE wraz z ich opisem; Zestawienie serii diagramów przepływu danych; Zesta-wienie serii diagramów asocjacji pomiędzy obiektami ZSBE; Opraco-wanie słownika systemu opisującego poszczególne obiekty, przepływy i asocjacje – stanowiące dziedzinę działania systemu ZSBE; Wdrażanie składowych systemu wg określonego harmonogramu.
Weryfi-kacja W
Określenie i analiza porównawcza rzeczywistych wartości decyzyjnych z modelowanymi wartościami decyzyjnymi – propozycja zastosowania mierników błędów ex-post.
Źródło: opracowanie własne na podstawie: L. Kiełtyka, R. Kucęba, op. cit.; R. Kucęba, Chosen Aspects of
Electricity Market Structure’s Reconversing – Functions and Place of Small Power Industry [in:] The Chal-lenges for Reconversion. Innovation – Sustainability – Knowledge Management, ed. P. Pachura, Belgium
Robert Kucęba, Leszek Kiełtyka
Z kolei podejście prognostyczne to proces analizy, projektowania i wdrażania sy-stemu od podstaw. Obydwa podejścia integrowane są poprzez stosowane metody projektowania, takie jak: sekwencyjna, ewolucyjna, przyrostowa przez cele oraz spiralna.
Wszystkie prezentowane metody charakteryzuje się tymi samymi fazami projekto-wania (punkt 2), różnica polega na realizacji funkcji celu, jej składowych oraz poszcze-gólnych obiektów wchodzących w skład projektowanej struktury ZSBE. W przypadku metody sekwencyjnej następuje chronologiczna realizacja wszystkich faz projekto-wania systemu, z uwzględnieniem wszystkich jego obiektów/podsystemów oraz reali-zacji wszystkich składowych zdefiniowanej funkcji celu.
Metoda ewolucyjna polega na określeniu harmonogramu projektowania i wdra-żania poszczególnych obiektów/podsystemów ZSBE, z uwzględnieniem harmono-gramu ich integracji funkcjonalno-fizycznej. W metodzie tej chronologicznie realizuje się wszystkie fazy projektu dla pojedynczych obiektów bądź podsystemów ZSBE (ko-lejność projektowania obiektów/podsystemów określona według założonego harmo-nogramu). Zakłada się, że projektowane obiekty/podsystemy są autonomiczne, które mogą podlegać integracji funkcjonalnej i fizycznej w ujęciu ewolucyjnego rozwoju ZSBE3.
Metoda przyrostowa przez cele polega na określeniu funkcji celu oraz jej składo-wych, które w następnym kroku są selekcjonowane i porządkowane (malejąco) we-dług wyznaczonych wag ich istotności. Wagi istotności ustalane są na podstawie przy-jętych kryteriów oceny istoty realizowanego celu cząstkowego, w odniesieniu do celu zasadniczego realizowanego przez złożenie funkcji składowych w zasadniczej funkcji celu. Po procesie selekcji następuje realizacja poszczególnych funkcji składowych celu, według wag ich istotności (malejąco). Realizacja poszczególnych celów cząstkowych wymaga określenia odpowiednich obiektów (niejednokrotnie wielodziedzinowych), które w procesie projektowania przechodzą wszystkie jego fazy, a ich weryfikacja po-lega na audycie i pomiarze „odpowiedzi” projektowanej części ZSBE, w odniesieniu do realizacji założonego celu cząstkowego. W metodzie przyrostowej przez cele poszcze-gólne elementy ZSBE projektowane są według określonego harmonogramu realizacji celów cząstkowych.
Metoda spiralna to modyfikacja metody sekwencyjnej polegająca na iteracji wszystkich jej sekwencji i faz. Cechą charakterystyczną jest realizacja kolejno poszcze-gólnych zakresów działania systemów. W tym przypadku cały system podzielony jest na etapy i dla każdego z nich opracowuje się całościowy projekt4.
Reasumując, należy zwrócić uwagę, że przy każdej prezentowanej metodzie kła-dzie się nacisk na inną kła-dziedzinę projektowanego ZSBE lub jego składowych.
Ze względu na wysoką złożoność i wymagany duży stopień korelacji pomiędzy czynnikami wejściowymi oraz wyjściowymi wpływającymi na bezpieczeństwo energe-tyczne, w przypadku projektowania ZSBE proponuje się rozdzielenie poszczególnych składowych funkcji celu i opracowanie autonomicznych, dla realizacji tych funkcji, mo-dułów realizujących poszczególne zadania (C1–C5) – patrz: rys.1. W celu zwiększenia niezawodności systemu bezpieczeństwa proponuje się z kolei zastosowanie funkcji
3 L. Kiełtyka, R. Kucęba, op. cit.; J. Kisielnicki, H. Sroka, Systemy informacyjne biznesu, Warszawa 2005.
Analiza i projektowanie systemów bezpieczeństwa energetycznego
MINIMUM zadaniowego (dla elementarnych obiektów ZSBE). Zastosowanie funkcji MINIMUM dla definiowanych elementarnych obiektów umożliwia także indywidualne dopasowanie metod i generatorów optymalizacji bezpieczeństwa energetycznego. W odniesieniu do realizacji głównej funkcji celu bezpieczeństwa energetycznego (punkt 1), proponuje się podejście prognostyczne projektowania z wykorzystaniem metody hybrydowej przyrostowo-sekwencyjnej. Na rysunku 2 przedstawiono etapy tworzenia projektu według proponowanego podejścia metodologicznego projekto-wania ZSBE.
Rysunek 2. Model zastosowanego podejścia ewolucyjno-kaskadowego projektowania ISZBE
Źródło: opracowanie własne na podstawie: L. Kiełtyka, R. Kucęba, op. cit.
Metoda hybrydowa przyrostowo-sekwencyjna umożliwia oddzielną realizację szczególnych składowych zasadniczej funkcji celu bezpieczeństwa energetycznego po-przez modelowanie i projektowanie poszczególnych autonomicznych obiektów/pod-systemów ZSBE. Wszystkie pojedyncze realizowane moduły integrowane są fizycznie i funkcjonalnie. Struktura ZSBE w każdej fazie wzrostu weryfikowana jest w odnie-sieniu do realizowanych odpowiednich składowych funkcji celu.
Podsumowanie
Prezentowane podejścia metodologiczne, metody i poszczególne fazy analizy oraz projektowania ZSBE potwierdzają, że ich podstawą jest określenie funkcji celu i jej dziedziny (funkcji składowych – procesów, obiektów i ich atrybutów wejściowych oraz wyjściowych, asocjacji pomiędzy obiektami – sygnałów sterujących). Za funkcje celu można przyjąć zasadniczy zakres, jaki obejmuje bezpieczeństwo energetyczne, a
mia-Robert Kucęba, Leszek Kiełtyka
nowicie realizowane procesy w gospodarce umożliwiające pokrycie bieżącego i per-spektywicznego zapotrzebowania odbiorców na paliwa oraz różne postacie energii bezpośredniej i finalnej. Przy realizacji tak przyjętej funkcji celu istnieje konieczność opracowania funkcji cząstkowych (składowych funkcji celu) obejmujących zakresem działania takie czynniki wpływające na poprawę bezpieczeństwa energetycznego, jak: ekonomiczne, techniczne, ekologiczne, a zarazem uwzględniając ciągłe zmiany za-chodzące w tym obszarze. Dlatego też, mówiąc o bezpieczeństwie energetycznym, należy w procesach analizy i projektowania ZSBE uwzględniać transfer wiedzy, tech-nologii i również transfer polityczny w omawianym zakresie. W szczególności wśród funkcji cząstkowych (składowych funkcji celu) należy uwzględniać realizację zasadni-czych procesów energetycznych i społecznych, które wpływają na poprawę bezpie-czeństwa energetycznego. Do tej grupy procesów zaliczyć można m.in.: stworzenie mechanizmów ekonomicznych stymulujących modernizację energochłonnych techno-logii i zmniejszających marnotrawstwo energii; priorytet dla rozwiązań prowadzących do racjonalnego zużycia i produkcji energii oraz zmniejszenie udziału paliw stałych, a zwiększenie udziału gazu, oleju i wszystkich rodzajów energii ze źródeł odnawial-nych, dywersyfikacja paliw i źródeł energii; zwiększenie podaży gazu ziemnego ze źródeł własnych i importu, uporządkowanie systemu cen energii; wprowadzenie stan-dardów użytkowania paliw i energii, opłat, podatków, preferencyjnych kredytów, rynku handlu zaoszczędzoną energią, zapewnienie działań społecznych na rzecz poszano-wania energii i rozwoju odnawialnych źródeł energii; doprowadzenie do zgodności po-lityki energetycznej z polityką ekologiczną; wprowadzenie powszechnej edukacji ener-getyczno-ekologicznej społeczeństwa.
Autorzy referatu w swoich badaniach koncentrują się na procesie dywersyfikacji paliw i źródeł energii z wykorzystaniem generacji rozproszonej i rozsianej. Zaznaczyć należy, że w procesie analizy i projektowania proponują oni prezentowaną metodę hy-brydową przyrostowo-sekwencyjną5.
Bibliografia
Kiełtyka L., Kucęba R., Design and Analysis of Intelligent System of Electro-energetic Blocks
Motion Management, International Conference on Engineering Optimization, Rio de
Janeiro, Brazil, June 1–5, 2008.
Kisielnicki J., Sroka H., Systemy informacyjne biznesu, Placet, Warszawa 2005.
Kucęba R., Chosen Aspects of Electricity Market Structure’s Reconversing – Functions and
Place of Small Power Industry [in:] The Challenges for Reconversion. Innovation – Sus-tainability – Knowledge Management, ed. P. Pachura, Institut Superieur Industriel
Pier-rard, HEC du Luxemburg, VIRTON, Belgium 2006.
Kucęba R., Wartość organizacyjna sieci powiązań informacyjnych elektrowni małych
mocy, VII Międzynarodowa Konferencja Multimedia w Biznesie, Częstochowa 2008.
5 L. Kiełtyka, R. Kucęba, op. cit.; R. Kucęba, Chosen Aspects of Electricity..., op. cit.; R. Kucęba, Wartość organizacyjna
sieci powiązań informacyjnych elektrowni małych mocy, VII Międzynarodowa Konferencja Multimedia w Biznesie,
Analiza i projektowanie systemów bezpieczeństwa energetycznego
Kwiatkowski M., Proces formułowania strategii rozwoju firmy obrotu energią elektryczną, Oficyna Wydawnicza Szkoły Głównej Handlowej w Warszawie, Warszawa 2006. Machowicz J., Wieloński A., Bezpieczeństwo energetyczne Polski, Wydawnictwo Raabe,
Warszawa 2007.
Malko J., Wilczyński A., Rynki energii – działanie marketingowe, Oficyna Wydawnicza Po-litechniki Wrocławskiej, Wrocław 2006.