27. Интеллектуальность Самоорганизующейся Smart-MES

Интеллектуальная система способна синтезировать цель, принимать решение к действию, обеспечивать действие для достижения цели, прогнозировать значения параметров результата действия и сопоставлять их с фактическими данными, образуя обратную связь, корректировать цель или управление. Для этого она обладает запасом знаний и располагает методами решения задач.

Производственная деятельность в Генерирующей компании содержит два основных процесса.

1) Обеспечение выработки электроэнергии и тепла каждой электростанцией в соответствии с их графиком поставки при нулевом перерасходе топлива. Нами доказано, что оптимизация ресурсов в данном процессе играет меньшую роль, чем ликвидация элементарного человеческого фактора в перерасходе топлива, которая может быть достигнута только получасовыми расчётами фактических и нормативных ТЭП в реальном времени с мониторингом перерасхода топлива на БЩУ.

2) Прогнозирование закупки топлива для каждой электростанции в соответствии с планами поставки электроэнергии и тепла. В данном случае для снижения штрафных санкций следует точно рассчитать размеры необходимого топлива с разбивкой по календарному графику.

Производственный процесс электростанции описывается следующим образом:

B = f (Э, Q), (1)

где: B – количество топлива, т.у.т.;
Э – количество электроэнергии, МВт•ч;
Q – количество тепла, Гкал.

При оптимальном производственном процессе и при нулевом перерасходе топлива каждой паре (Э, Q) на получасовом отрезке соответствует строго определенное количество топлива (B).

Имея базу знаний с набором различных сочетаний (Э, Q, B) за получасовые интервалы и план поставки (Э, Q), система Smart-MES мгновенно рассчитает (B) за любой период. В данном случае удельные расходы топлива и другие сложные расчёты для планирования и прогнозирования вообще не нужны.

То же самое касается и текущего производственного процесса. Также по базе знаний, но с иным набором сочетаний (Э, Q, Ri) по графику поставки (Э, Q) cистема выберет оптимальный набор режимов работы оборудования (Ri – тепловые нагрузки котлов, электрические нагрузки турбоагрегатов и др.) В данном случае нет необходимости решать оптимизационные задачи по загрузке оборудования и не требуются высококвалифицированные технологи для управления электростанцией. Достаточно только в реальном времени с помощью Smart-MES контролировать перерасход топлива.

Обучение или формирование базы знаний Smart-MES происходит в текущем производственном процессе. На получасовых интервалах при нулевом перерасходе топлива и при оптимальной загрузке оборудования производится фиксирование данного среза (Э, Q, B, Ri) в базе знаний. Для полного цикла обучения системы, естественно, потребуется один год из-за различных сезонных потребностей электроэнергии и тепла.

На практике процесс управления электростанцией с использованием Smart-MES выглядит следующим образом. На БЩУ электростанции мониторинг Smart-MES представляет в реальном времени графики и значения минутных и получасовых перерасходов топлива. Если присутствует минутный перерасход топлива, то оперативно вносятся изменения в производственный процесс. Если отсутствует на получасовом отрезке перерасход топлива, и данный производственный срез отсутствует в базе знаний системы, то он автоматически записывается в базу. Перечень технологических параметров среза заранее настраивается. В переходных режимах (день, ночь) процесс фиксирования среза также производится после установки нулевого значения перерасхода топлива.

При переходе из одной производственной ситуации в другую (изменение необходимого количества выработки электроэнергии и тепла) из базы знаний в мониторинге Smart-MES выведется несколько советующих вариантов среза (набор технологических параметров) оперативному персоналу БЩУ с целью облегчения быстрого принятия управляющего воздействия. Если подходящего варианта нет, то запускается динамический оптимизатор для поиска оптимальной загрузки оборудования. В процессе обучения необходимость пользоваться оптимизатором постепенно сократится.

Таким образом, интеллектуальная Smart-MES, используя график поставки электроэнергии и тепла, с помощью базы знаний безошибочно будет подсказывать наилучшие решения в конкретных производственных ситуациях, а мониторинг текущего перерасхода топлива в реальном времени будет способствовать его экономии. А это уже наивысший уровень организации управления электростанцией.

Электростанция работает энергоэффективно, когда фактический перерасход топлива за каждый получас и, следовательно, за месяц, полностью отсутствует. Сейчас ни на одной электростанции не известен точный фактический перерасход топлива, который должен получаться только интегральным исчислением из получасовых ТЭП [4]. А тот перерасход топлива, который фигурирует в месячных отчетах, далек от действительности, т.к. месячные расчёты перерасхода топлива производятся по неверным методикам, включая искаженные нормативные графики полиномами. При этом перерасход топлива не следует путать с его пережогом, который диктуется технологией.

Почему-то, когда речь заходит о программном обеспечении для расчёта ТЭП электростанций, то вопрос о необходимости наличия интеллектуальных возможностей даже не рассматривается. Поэтому на всех электростанциях существуют бездарные и методологически неверные расчёты ТЭП, которые не только не приносят никакой пользы и прибыли, а наносят явный вред, скрывая огромные резервы увеличения энергоэффективности ТЭЦ и ГРЭС.

Каждый скажет, что без навигатора можно обойтись, если конечно хорошо знаешь местность. А если не знаешь? А если слепой? А если не подозреваешь, где пробки, а нужно срочно? Так вот система Smart-MES на электростанции это тот же навигатор. Таким образом, система снабжает эксплуатационный персонал интеллектуальным дополнительным зрением, без которого сейчас он просто орудует в потьме со свечкой в руках.

Понятие «интеллект» и учёные, да и неучёные трактуют все по-своему. Чёткого единого определения нет, да и быть не может. Если нет даже ясного понимания, как мыслит сам человек. Обычно говорят, что этот учёный обладает большим интеллектом, т.к. он очень много знает. А вот про рабочего алкаша так не скажут, хотя он обеспечил своими рационализациями благополучие завода. Но если нет конкретного определения интеллекта для человека, то его тем более не может быть и для системы.

Не будем здесь приводить всё многообразие высказываний на тему интеллекта вообще и искусственного в частности. А выскажу своё лаконичное определение: Интеллект характеризуется наличием динамической памяти знаний у системы. Вы только понаблюдайте за тигром, как он готовится к нападению. Ну, разве ж это из-за отсутствия интеллекта? Да, у каждого он свой, у кого-то больший или меньший. Но это всё равно интеллект.

Интеллект человека условно подразделяется на поведенческий и на созидательный. Поведенческий интеллект ориентирован на обслуживание самого себя, а созидательный на обслуживание других. Поведенческий интеллект является базой для созидательного интеллекта. Интеллект обязательно включает три составляющих: базу знаний (память), обучение и использование. В этом случае обучение происходит постоянно.

А сейчас докажем, что Smart-MES обладает интеллектом. Для этого у неё должны быть все составляющие интеллекта, как у человека, т.е. должно быть наличие поведенческого и созидательного механизма, причём каждый должен иметь базу знаний, и иметь возможность обучения и использования этих знаний в реальном времени.

Поведенческий механизм Smart-MES включает адаптационный аппарат, основанный на компиляции текстовых проектов технологических задач для формирования базы знаний алгоритмов расчёта и всех настроек. Это и есть обучение Smart-MES для выполнения различных поведенческих функций: формирование экранных форм и отчётов, выполнение расчётов и аналитики. Такое обучение происходит в процессе функционирования Smart-MES. Этим достигается полное постоянное тождество математической модели реальному производственному процессу на электростанции.

Созидательный механизм Smart-MES включает аппарат формирования базы знаний получасовых технологических срезов режимов оборудования с заданными параметрами выработки электроэнергии и тепла при нулевом перерасходе топлива. Автоматическое обучение и предоставление оптимальных режимов оборудования осуществляется в реальном времени. Здесь созидательный механизм базируется на поведенческом механизме Smart-MES.

Как видим, эта конструкция Smart-MES полностью соответствует конструкции интеллекта человека. Следовательно, Smart-MES обладает интеллектом. Возражение, что интеллект человека создаёт нечто новое, т.е. обладает творчеством, также легко парируется. Только здесь следует учесть одну тонкость, что композитор, обучаемый музыке, может сочинять в основном различную, но музыку, а никак не проектировать заводы.

Творчество Smart-MES заключается в том, что она, используя базу знаний о технологических срезах, может точно прогнозировать объёмы необходимого топлива за любой период. Никакими расчётами такую точность не осилить. Это полностью творчество самой Smart-MES. Здесь, как и в музыке, могут быть удачные варианты и не очень.

А сейчас насчёт инновационного прорыва. Как уже было сказано, что в настоящее время на всех электростанциях всех Генерирующих компаний эксплуатационный персонал в части колоссального перерасхода топлива управляет этими электростанциями вслепую, обеспечивая самый нерациональный расход топлива. Необходимо ли им экономить топливо или совсем не нужно выполнять директивы Президента РФ по увеличению энергоэффективности электростанций это уже на совести менеджмента Генерирующих компаний.

Но Smart-MES за счёт своего интеллекта способна создать условия для полной ликвидации повсеместно существующего огромного перерасхода топлива. Игнорирование данного факта наносит вред не только инвесторам, не только имиджу Минэнерго РФ, но и всей России в целом.

Однако, в письме из Департамента оперативного контроля и управления в электроэнергетике Минэнерго России №10-2382 от 22.10.2013 за подписью Заместителя директора Бобылева П.М. говорится, что для внедрения разработанных технологий на MES-Системе «MES-T2 2020» следует участвовать в тендерах. Так же сообщается, что Минэнерго согласно Закону №135-ФЗ не имеет права осуществлять действия, нарушающие условия конкуренции.

Таким образом, Минэнерго, ответственное за экономию энергоресурсов, просто элементарно самоустранилось от признания наличие разработанной интеллектуальной инновационной технологии экономии топлива на тепловых электростанциях, которая легко может воспрепятствовать дальнейшему бесконтрольному растранжириванию топлива, размеры которого эквивалентны ежегодным потерям в 100 миллиардов рублей.

Вопрос же с тендером звучит просто смешно, т.к. интеллект по недоразумению приравняли к болтам и гайкам. Это равносильно, как если бы в прошлом между различными счётами с костяшками объявили бы тендер. А тут предстал перед ними всеми современный компьютер. Так его просто забросали бы костяшками из-за дремучести. Нет уж, лучше мы терпеливо подождём, когда нас вежливо пригласят для осуществления инновационного прорыва.

Ну и зачем вообще интеллект нужен в расчётах ТЭП? Вопрос странный, но законный. Например, вы какого специалиста предпочтёте принять к себе на работу: с интеллектом или без? И здесь возникает иной вопрос: Переплата за интеллект оправдана или нет? Наверное, дворнику за особый интеллект никто переплачивать и не будет. Но неужели менеджмент Генерирующих компаний действительно считает, что автоматизации расчётов ТЭП электростанций место только на дальних задворках? А не пора ли ценнейший инструментарий, каким являются правильные и оперативные расчёты ТЭП, включая и перерасход топлива, использовать во благо для получения дополнительной прибыли. Вот тут то без интеллекта не обойтись.

Интеллект обязательно оперирует с памятью. В нашем случае, если при определённом составе работающего оборудования и плане поставки электроэнергии и тепла единожды с помощью различных оптимизационных механизмов и высокой квалификации эксперта, были установлены наилучшие режимы работы оборудования при нулевом перерасходе топлива, то при подобной ситуации, зачем же повторно длительно искать это лучшее решение? Не проще ли его просто извлечь из памяти?

А теперь представьте, что для всевозможных производственных ситуаций в памяти со временем накопилась вся информация об оптимальной загрузке ресурсов, тогда этот высококвалифицированный эксперт для рутинного оперативного управления электростанцией просто уже не нужен, и он может быть использован в ином качестве на высшем уровне. А электростанция успешно будет продолжать функционировать с максимальной энергоэффективностью. С использованием этой же памяти тогда уже просто будет элементарно достоверно прогнозировать и закупку топлива на любой период.

Мы говорим, что внедрим систему Smart-MES с интеллектом. Нам отвечают, что нас устраивает MS Excel с подгонкой результатов. Мы говорим, что на электростанции очень большой перерасход топлива и доказываем это. Нам отвечают, что вы не технологи и в этом не разбираетесь. Мы говорим, что Генерирующие компании с помощью нашей системы смогут легко увеличить ежегодную прибыль с каждой электростанции на 300 миллионов рублей. Нам отвечают, что все электростанции различные и этого просто быть не может. В общем, полнейший диссонанс! А в это время на электростанциях упорно клепают разработки с идеологией позавчерашнего дня.

Вот вы зайдите на любую электростанцию и спросите какова величина текущего перерасхода топлива, например, с начала месяца с разбивкой по дням и по получасам? Ни один специалист этого не скажет, т.к. просто этот учёт традиционно не ведётся. И так по всей России. Эксплуатационный персонал в части текущего перерасхода топлива управляет электростанцией просто вслепую. А весь этот перерасход скрытно включается в тарифы. В месячных же отчётах фигурирует не огромный перерасход топлива, а его экономия, вследствие элементарной подгонки.

Естественно, это убогое мировоззрение быстро не поменяется, т.к. оно внедрялось в умы многими годами совместно с MS Excel, который этого просто не умел, и не будет уметь.

В научных кругах идёт негласное соревнование в части понятийного определения интеллектуальности и самоорганизации для компьютерных программных систем, но которых с наличием у них этой интеллектуальности и самоорганизации в природе ещё нет, кроме нашей Smart-MES.

Но я – инженер позволю себе поспорить с учёными и напрочь опровергнуть их определения, которые ими рассматриваются в оторванности друг от друга. Я же интеллектуальность и самоорганизацию рассматриваю только в тесной взаимосвязи и считаю, что без интеллектуальности нет самоорганизации, а без самоорганизации нет интеллектуальности. Поэтому, если есть самоорганизация, то есть и интеллектуальность.

Приведу определения интеллекта и самоорганизации из Википедии. Интеллект – качество психики, состоящее из способности адаптироваться к новым ситуациям, способности к обучению на основе опыта, пониманию и применению абстрактных концепций и использованию своих знаний для управления окружающей средой. Самоорганизация – процесс упорядочения элементов одного уровня в системе за счёт внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия. Но разве ж способность адаптироваться и процесс упорядочения не одного и того же порядка?

Скажем, взрослый человек, безусловно, обладает интеллектом и самоорганизацией, а вот младенец ими не обладает. И для того, что бы он обладал ими, его надо долго учить. Но в младенце уже заложены механизмы восприятия этого учения. В результате обучения и самоорганизации появляется интеллект.

Почему-то вводится понятие - искусственный интеллект, когда нет естественного интеллекта, т.к. интеллект это приобретённые свойства мозга, т.е. механизма, способного запоминать и оперировать этими знаниями. И в данном случае нет никакой разницы или это биологический мозг, или это компьютер с программой, способной обучаться. Поэтому наличие термина «Искусственный интеллект» это самая основная ошибка учёного мира.

Ведь ещё никто не доказал, что если компьютерную систему обучать 20 лет так же, как младенца, и вложить в неё столько же динамической информации, то она не будет способна создавать нечто новое.

А сейчас приведу лишь два из множества туманных определений учёных:

1) В книге «Информодинамика или Путь к Миру открытых систем» [14] сказано: «Интеллект – это, прежде всего, процесс. Когда знание перестает быть процессом, а контекст предопределён – интеллект исчезает».

Но как же интеллект может исчезать? Ведь он или есть, или его нет. Другое дело, что можно говорить об уровне и качестве интеллекта, т.к. у всего живого, если был процесс обучения, то интеллект обязательно есть, и он никуда не исчезает. Также и у информационных систем, можно говорить только об уровне интеллекта.

2) В лекции «Информация и самоорганизация систем» сказано: «Система является самоорганизующейся, если она без целенаправленного воздействия извне обретает информационную или функциональную структуру. Пример. Одна макроструктура (лед) при нагревании переходит в другую макроструктуру (жидкость) с совершенно другими свойствами».

Вот так здорово! Элементарную физику приравняли к самоорганизации. Но без интеллекта не может быть самоорганизации. А это всего лишь естественные физические, биологические и прочие процессы на уровне микро- и макромира.

В общем, каждый учёный в своей диссертации и в своих статьях старается преподнести новый понятийный материал, касающийся интеллектуальности и самоорганизации компьютерных информационных систем, причём в отрыве друг от друга. Но как можно давать эти понятия, не имея у себя за спиной ни малейшего опыта разработки подобных систем. Ведь страшны не сами понятия, а те финансируемые Государством направления, которые возглавляют эти учёные, придавая неверный вектор развитию информационных технологий. А это сродни диверсии, т.к. из-за этого отечественная IT-наука топчется на месте.

Получается очень странная картина, что эти все доктора и кандидаты наук нас IT-разработчиков с огромнейшим опытом поучают, как надо разрабатывать систему, и какая система считается интеллектуальной, а какая самоорганизующейся.

Вернёмся снова к младенцу и представим, что его 20 лет держали в замкнутом пространстве и только кормили. И что его биологический мозг будет что-то соображать? Абсолютно нет. Поэтому, в основе интеллектуальности и самоорганизации лежит обучение. Так, когда же появляется эта самая интеллектуальность? Она появляется сразу же после первых уроков обучения, когда биологический или искусственный мозг начинает получать информацию, когда его внутренние механизмы самоорганизации эту информацию укладывает по полочкам, когда появляется обратная реакция по результатам этого обучения.

Поэтому учёным следует не муссировать бесполезные определения искусственного интеллекта, а ввести количественные понятийные его меры. Например: Младенец, Дитя, Школьник, Студент, Инженер, Учёный, Академик. И всем сразу станет ясно, что, допустим, данная система обладает интеллектом Школьника. Ведь почему-то в компьютерной графике давно ушли от двух-цветного представления мира, т.е. чёрное и белое. И это дало резкий прорыв в развитии. А в таком важном деле, как информатизация, наука застряла именно только в этих рамках – есть интеллект или нет интеллекта.

Ведь если система имеет возможность обучаться, то ей подвластны уровни интеллекта большие, чем у человека. Вот скажем, если человек обучился на инженера-горняка, то можно его быстро переобучить на инженера-архитектора? Да, никогда. А вот систему можно.

Именно такой и является наша Интеллектуальная Самоорганизующаяся Система Smart-MES. Она, как и человек, обучается через Текст. В исходном состоянии – это младенец, но через несколько секунд после обучения она уже обладает интеллектом. При необходимости она снова мгновенно может стать младенцем и быть готовым к восприятию иного интеллекта.

Внутренний машинный код интеллекта Smart-MES после обучения заранее абсолютно не известен, т.к. она его создаёт сама посредством самоорганизации. Ограничений по уровню обучения система не имеет. В неё может быть заложен Текст любого размера. Пока наша система ориентирована для непрерывных производств. Но по данной технологии самоорганизации очень легко создать Smart-MES и для дискретных производств.