2.5. Организационная иерархия

Отличительной чертой любой организационной системы слу­жит наличие у ее элементов (центров) активного целенаправленного поведения. Смысл активности — стремление ЛПР или РЭ (УВК) предвидеть (прогнозировать) работу собственных управля­ющих органов и других подчиненных элементов. Последующая стратегия поведения активных элементов определяется с учетом данного прогноза.

Однако стремление отдельных подсистем нижнего уровня к до­стижению собственных локальных целей в некоторых случаях мо­жет препятствовать решению главной задачи оптимизации, сто­ящей перед системой в целом.

Например, поддержание стабильной тепловой нагрузки и элек­трической мощности отдельным энергоблокам и ТЭС по сообра­жениям надежности и экономичности препятствует их участию в компенсации пиков и провалов графика электрической нагрузки энергосистемы, что является необходимым в целях стабилизации частоты сети в пределах ЭС и служит требованием глобального оптимума.

В приведенном примере имеет место так называемый межуровневый конфликт целей управления.

В другом случае, когда действия какой-либо подсистемы, на­правленные на достижение собственной цели, препятствует реше­нию задачи оптимизации, стоящей перед другой смежной подсис­темой, находящейся в пределах одного и того же уровня, возни­кает внутриуровневый конфликт.

Например, АСР экономичности процесса горения в топке котла, воздействующая на расход воздуха в топку с целью минимизации тепловых потерь, в определенных случаях (изменчивость паровой нагрузки, качества топлива и др.) влияет на показатели качества работы АСР температуры первичного или вторичного перегрева пара.

Возможность разрешения межуровневых и внутриуровневых конфликтных ситуаций, неизбежно возникающих в процессе уп­равления сложной системой, состоит в иерархическом подходе к организации управления, которое предусматривает:

возложение только на одну из подсистем, считаемую главной, права принятия решений, непосредственно направленных на до­стижение глобальной цели;

вертикальное соподчинение подсистем, наделенных правом принимать решения;

разделение (разграничение) функций управления между под­системами, расположенными на одном и том же уровне.

Каждый центр (звено) организационной иерархии — опреде­ленным образом функционирующая человеко-машинная система и имеет, если это необходимо, свою собственную организацион­ную структуру. Например, диспетчерский пост управления ТЭС, оснащенный комплексом ЭВМ и функционирующий под руковод­ством дежурного инженера станции, имеет в своем подчинении посты управления энергоблоками.

Г

(2.31)

лавным принципом организационной иерархии считают вза­имное расположение центров (звеньев) в соответствии с установ­ленным приоритетом принятия решений по управлению. Его фор­мализуют следующим выражением:

S_j = {S, >},

где S — заданное семейство управляемых подсистем S_j, j J; J — конечное множество значений индекса j ={j =1, 2, ..., m}; > — упорядочивающее отношение в J такое, что при m > m-1 подси­стема S_m имеет приоритет по отношению к S_m-1.

Например, S₁ = {S_j, j J₁ J }, где J₁ служит подмножеством J и низшим уровнем организационной иерархии в семействе управ­ляемых подсистем S, если J₁ — минимальный элемент в множе­стве J.

Аналогично S_k = {S_i,i_k J_k J} считают k-м уровнем, если Jk —

минимальный элемент в множестве

(J – (J₁ J₂ J₃ …J_k-1)),

где J₁ J₂ J₃ … означает, что J₁ входит в J₂, J₂ — в J₃ и т.д.

Иерархию {S, >} считают многоуровневой, если для любого ее члена S_j найдется по крайней мере один, расположенный непос­редственно над S_j, обладающий приоритетом принятия решений.

Каждый промежуточный центр S_j при выполнении порученных ему функций по управлению должен обладать определенной сво­бодой действий и правом принятия решений относительно того, каким способом эти функции выполняют.

Применительно к ЭС центры (звенья, эшелоны) организацион­ной иерархии образуют, например, блочные и общестанционные операторские посты, а также центральный пост районного диспет­черского управления [1,21].

Однако это не значит, что при создании новых АСУ ТП элек­тростанций, энергосистем или же других крупных автоматизиро­ванных технологических комплексов следует исходить только из сложившейся структуры управления. Необходимо прежде всего придерживаться системного подхода к проблеме автоматизирован­ного управления в целом и к основной задаче, которую система должна решать. Для этого используют категории математической страты, дерева целей, слоя принятия решений и организационного звена (центра) управления. Задания элементам, образующим ор­ганизационную иерархию {S, >}, определяют по отношению к по­ставленным целям (подцелям) и решаемым задачам оптимизации, возникающим на соответствующем уровне.

При таком подходе вертикальная декомпозиция обобщенной МИС, построенной с соблюдением принципов целевой и органи­зационной иерархии, показана на рис. 2.6. Горизонтальную де­композицию МИС в пределах одного и того же уровня по органи­зационным признакам осуществляют на основе принципа агреги­рования (объединения) однотипных объектов в группы и разгра­ничения функций управления между отдельными группами, на­пример организацией обособленных постов централизованного уп­равления однотипным оборудованием сложных ТЭС (пиковых во­догрейных котлов, фильтров химической очистки воды и т.п.).

Не существует однозначного соотношения между видами ис­пользуемых понятий иерархии, т.е. между стратами, слоями и звеньями организационной иерархии {S, >}. Каждый решающий элемент или ЛПР, входящие в МИС, в принципе могут использо­вать многоуровневый и многослойный подходы для решения соб­ственных локальных подпроблем, как это показано на рис. 2.6. Ес­ли в МИС, составленной из математических страт или слоев при­нятия решений, на каждом уровне формально есть один элемент, то в организационной структуре этой же системы на каждом уров­не может быть несколько элементов или звеньев, образующих соб­ственную внутриуровневую иерархию.

Каждый промежуточный центр управления, входящий в МИС, имеет дело в первую очередь с подчиненной системой. Его опера­тивный персонал управляет только "своим" технологическим про­цессом и находится в неведении относительно решений, принятых на других центрах одного и того же уровня. Оперативный персо­нал вышестоящего центра должен координировать работу взаимо­связанных подсистем, расположенных ступенью ниже, по их укрупненным показателям. Его задача оказать такое влияние на подчиненные системы, чтобы достигнуть экстремума глобальной целевой функции в процессе управления.

Рис. 2.6. Организационная и функциональная структуры многоуровневой АСУ

Однако на практике может оказаться, что эффективность рабо­ты системы в целом будет все же неудовлетворительной. Тогда вы­шестоящий центр может изменить целевую функцию (критерий управления) для нижестоящих звеньев, т.е. осуществить критериальное управление. Функция критериального управления, как уже отмечалось, может быть возложена на автоматическое уст­ройство, входящее в состав подсистемы самоорганизации.

В связи с тем, что центры верхнего уровня всегда имеют дело с укрупненными подсистемами, проблему принятия решения рас­сматривают здесь как более сложную, а математические модели верхних страт всегда имеют больше неопределенностей по сравне­нию с нижними. Например, на верхнем уровне управления ЭС во­зникает необходимость учета дополнительных источников внеш­них возмущений (дополнительных неопределенностей) по кана­лам межсистемных связей и других факторов.

Другая особенность управления на верхнем уровне ЭС состоит в увеличении времени, необходимом для принятия решения. Это объясняется тем, что информация, поступающая в вышестоящий центр, изменяется медленнее, чем технологические параметры от­дельных источников энергии, так как в большинстве случаев она представляет собой агрегированные переменные (например, сум­марные электрические мощности энергоблоков, значения удель­ных расходов топлива и т.п.).

Разумеется, что вышеописанное относится к стационарным про­цессам, протекающим сравнительно медленно. При выполнении команд вышестоящего центра по внеплановому изменению на­грузки или в обстоятельствах, близким к предаварийным, реше­ния должны приниматься безотлагательно, а действия по управ­лению совершаться незамедлительно.

Сложившейся иерархии автоматизированных технологических комплексов по организационным признакам противостоит децен­трализация или полная автономия управления, когда отдельные подсистемы, имеющие общую цель, не имеют единого координи­рующего центра, обладающего приоритетом принятия решений по управлению. Децентрализацию управления в таком понимании по отношению к электроэнергетическим системам и ТЭС скорее мож­но представить как исключительно неблагоприятную ситуацию. Последняя может сложиться лишь в случае крупномасштабных отказов энергооборудовакин. сопровождаемых нарушением запла­нированных обменов электрической мощностью источников, а следовательно, отключением части потребителей и нанесением значительного экономическою и социального ущербов.