供電企業(yè)輔助決策支持系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用研究

崔奇明，郭緒龍，李 博，許 斌

(1．鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114001;2．北京富蘭格電力技術(shù)有限公司沈陽(yáng)分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110016)

國(guó)內(nèi)外一些機(jī)構(gòu)和公司已經(jīng)對(duì)智能電網(wǎng)下信息化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和體系作了研究、制定與發(fā)布。如IBM提出了“智能電網(wǎng)”解決方案［1］，并實(shí)施了“電網(wǎng)評(píng)估與改造項(xiàng)目輔助決策系統(tǒng) (iGAP)”［2］。賽迪公司對(duì)“智能電網(wǎng)下的電力信息化體系”做了研究［3］。許多網(wǎng)省公司隨著各主營(yíng)業(yè)務(wù)重點(diǎn)信息系統(tǒng)的深化應(yīng)用，在各專(zhuān)業(yè)方面信息化程度已經(jīng)能夠基本滿(mǎn)足企業(yè)運(yùn)營(yíng)需求，而在專(zhuān)門(mén)面向地市(縣)基層供電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)綜合分析與輔助決策方面，仍缺乏全面性、規(guī)范性與實(shí)用性并重且符合基層企業(yè)實(shí)際需求的系統(tǒng)應(yīng)用。

鞍山供電公司通過(guò)對(duì)供電公司運(yùn)營(yíng)管理層面輔助決策支持系統(tǒng)基本架構(gòu)等進(jìn)行研究，從而對(duì)智能電網(wǎng)下市級(jí)供電企業(yè)輔助決策支持系統(tǒng)進(jìn)行了建設(shè)及應(yīng)用。

1 架構(gòu)與系統(tǒng)研究總體構(gòu)思

在國(guó)網(wǎng)公司ERP、PMIS、SG186營(yíng)銷(xiāo)等系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，應(yīng)研究并建設(shè)輔助決策支持功能群(其中可嵌入專(zhuān)家系統(tǒng)或具有專(zhuān)家系統(tǒng)理念)。一般應(yīng)包括:電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)輔助決策支持功能、電力調(diào)度輔助決策支持功能、生產(chǎn)輔助決策支持功能、營(yíng)銷(xiāo)輔助決策支持功能等。各輔助決策支持功能可構(gòu)成一個(gè)輔助決策支持平臺(tái)，或各功能也可分別嵌入到相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中。下面給出基于生產(chǎn)及營(yíng)銷(xiāo)的輔助決策支持系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)、功能與基本架構(gòu)等。

1.1 總體目標(biāo)

1.1.1 建立全面、規(guī)范、靈活、實(shí)用的數(shù)據(jù)模型體系

a． 基于國(guó)網(wǎng)公司企業(yè)共享數(shù)據(jù)模型 (SEGCIM)，建立符合省市公司兩級(jí)需求的企業(yè)共享數(shù)據(jù)模型。

b． 建立基于多級(jí)Cube樹(shù)的企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模型。

c． 建立基于業(yè)務(wù)規(guī)則的知識(shí)庫(kù)模型。

d． 建立相關(guān)業(yè)務(wù)模型庫(kù)和方法庫(kù)。

1.1.2 建立符合供電企業(yè)精細(xì)化管理需求的輔助決策支持平臺(tái)

a． 集成化、可定制、多粒度的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)展現(xiàn)平臺(tái)。

b． 符合業(yè)務(wù)習(xí)慣，自定義與自動(dòng)化相結(jié)合的自動(dòng)分析報(bào)告平臺(tái)。

c． 基于OLAP、多級(jí) Cube樹(shù)、數(shù)據(jù)挖掘的分析平臺(tái)。

d． 基于人工智能 (專(zhuān)家系統(tǒng))技術(shù)、模糊技術(shù)的分析平臺(tái)。

1.1.3 一級(jí)部署，多級(jí)應(yīng)用

a． 數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)、應(yīng)用服務(wù)器均設(shè)在省公司，向市級(jí)公司及其他各級(jí)單位提供相應(yīng)應(yīng)用。

b． 分析應(yīng)用層、數(shù)據(jù)交換層通過(guò)ESB針對(duì)市及下屬各級(jí)單位需求提供相應(yīng)應(yīng)用。

c． 各級(jí)應(yīng)用通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)分析應(yīng)用層、數(shù)據(jù)交換層。

d． 為確保各級(jí)單位使用應(yīng)用的穩(wěn)定順暢，在省公司設(shè)立應(yīng)用高速緩沖節(jié)點(diǎn)。

1.2 總體功能

總體功能建設(shè)考慮如下 (見(jiàn)圖1):從地市(縣)基層單位實(shí)際需求出發(fā);以同業(yè)對(duì)標(biāo)、業(yè)績(jī)考核及基層單位實(shí)際需求為業(yè)務(wù)基礎(chǔ);以現(xiàn)有11大專(zhuān)業(yè)應(yīng)用信息系統(tǒng)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ);采用信息整合、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、商業(yè)智能等技術(shù)手段;建立指標(biāo)展示分析、自動(dòng)分析報(bào)告和例會(huì)匯報(bào)支持平臺(tái)。

1.3 基本架構(gòu)

根據(jù)總體功能，給出基本架構(gòu)示意圖如圖2。

1.3.1 數(shù)據(jù)獲取層

多種策略有機(jī)結(jié)合的數(shù)據(jù)獲取，可采用Java、Sql、PowerCenter等實(shí)現(xiàn)。

a． 作用。負(fù)責(zé)將分布的、異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換、集成，加載到數(shù)據(jù)交換層以及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中。

b． 方式。根據(jù)實(shí)際情況采用套裝工具和自主開(kāi)發(fā)相結(jié)合方式構(gòu)建。

圖1 總體功能結(jié)構(gòu)圖

圖2 基本架構(gòu)圖

c． 核心。多種數(shù)據(jù)處理調(diào)度策略有機(jī)結(jié)合。

d． 獲取策略。實(shí)現(xiàn)策略:使用成熟數(shù)據(jù)獲取套件構(gòu)建 (PowerCenter)，使用 Sql、Java等非套裝工具定制開(kāi)發(fā);調(diào)度策略:觸發(fā)方式為定時(shí)觸發(fā)、事件觸發(fā);更新方式為增量更新、全面更新。

e． 數(shù)據(jù)源。ERP系統(tǒng)，SG186營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)，PMIS系統(tǒng)等。

1.3.2 企業(yè)共享數(shù)據(jù)交換層

基于SG－CIM公共數(shù)據(jù)模型，可采用Oracle 10G等實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)目標(biāo):集成部署于省公司和供電公司本地的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一企業(yè)信息視圖并提供給各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享。

實(shí)現(xiàn)原則:基于SG－CIM模型和編碼規(guī)范，充分考慮省市兩級(jí)實(shí)際需求進(jìn)行擴(kuò)展;作為省公司下級(jí)單位，還應(yīng)充分考慮省公司縱向交換、管理、監(jiān)控等各方面需求進(jìn)行擴(kuò)展;遵循國(guó)網(wǎng)規(guī)范，建設(shè)統(tǒng)一的信息共享交換接口和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.3 企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)層

基于多級(jí)Cube樹(shù)，可采用Oracle 10G、Sybase IQ等實(shí)現(xiàn)。

a． 為輔助決策支持系統(tǒng)和聯(lián)機(jī)分析應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)環(huán)境，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效集成，按多維模型(Cube)予以組織，以便進(jìn)行多角度、多層次的分析。

b． 采用多級(jí)Cube樹(shù)模型的思路進(jìn)行建設(shè)。

c． 當(dāng)維度、層次較多，數(shù)據(jù)量較大時(shí)，可對(duì)各分析對(duì)象建立各自Cube;按效率對(duì)Cube進(jìn)行合理拆分;各Cube按邏輯關(guān)系組成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。

d． 以企業(yè)運(yùn)營(yíng)核心業(yè)務(wù)重點(diǎn)指標(biāo)為導(dǎo)向，以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與分析問(wèn)題為目的。

e． 以SG－CIM本地?cái)U(kuò)展為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從業(yè)務(wù)上滿(mǎn)足企業(yè)管理決策需求，從技術(shù)上滿(mǎn)足功能、效率等方面需求。

f． 實(shí)施數(shù)據(jù)挖掘，為知識(shí)庫(kù)提供內(nèi)容。1.3.4 知識(shí)庫(kù)層與模型和方法庫(kù)

a． 存儲(chǔ)各業(yè)務(wù)類(lèi)型規(guī)則等，用于各種推理及模糊處理。

b． 存儲(chǔ)相關(guān)模型和方法，為公共數(shù)據(jù)模型提供模型和方法等。

1.3.5 輔助決策支持應(yīng)用特點(diǎn)

可采用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言如 Java，應(yīng)用服務(wù)器如Weblogic Application Server。

a． 核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)展現(xiàn)平臺(tái)。

b． 基于多級(jí)Cube樹(shù)的分析平臺(tái)。

c． 自動(dòng)分析報(bào)告平臺(tái)。

d． 個(gè)性化用戶(hù)工作區(qū)。

e． 輔助決策支持應(yīng)用技術(shù)可基于如下:基于存儲(chǔ)相關(guān)模型和方法的數(shù)據(jù)庫(kù)，即模型和方法庫(kù);基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)DW的聯(lián)機(jī)分析處理OLAP(如多維分析)及數(shù)據(jù)挖掘DM技術(shù);基于人工智能 (專(zhuān)家系統(tǒng))技術(shù)、模型技術(shù)，如基于Visual Prolog的ESTA、PRO/3，基于Java的Jess或其他工具等。

2 基于SG－CIM模型和編碼規(guī)范的擴(kuò)展研究

2.1 企業(yè)共享數(shù)據(jù)交換層的擴(kuò)展研究

屬性擴(kuò)展:滿(mǎn)足地市公司操作、管理、決策需求，屬性擴(kuò)展到周、日。明細(xì)數(shù)據(jù)交換需求，支持細(xì)粒度數(shù)據(jù)分析。實(shí)體擴(kuò)展:滿(mǎn)足地市公司個(gè)體化需求，實(shí)體擴(kuò)展到臺(tái)區(qū)實(shí)體。

2.2 企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用的擴(kuò)展研究

2.2.1 粒度擴(kuò)展

圖3 粒度擴(kuò)展示例

在國(guó)網(wǎng)相關(guān)典設(shè)、規(guī)范基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)模型粒度進(jìn)行深入擴(kuò)展，使之符合地市及以下級(jí)別單位需求，粒度擴(kuò)展示例如圖3。如單位擴(kuò)展到區(qū) (縣)公司、線(xiàn)路、臺(tái)區(qū)、用戶(hù);時(shí)間擴(kuò)展到周、日。

2.2.2 模型擴(kuò)展

對(duì)典設(shè)未涵蓋的地市及以下級(jí)別單位的個(gè)性化需求，遵循國(guó)網(wǎng)規(guī)范，擴(kuò)展數(shù)據(jù)模型。模型擴(kuò)展示例如圖4，如損失分析擴(kuò)展到了不平衡率及臺(tái)區(qū)損失。

圖4 模型擴(kuò)展示例

2.2.3 模型拆分

從應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)、應(yīng)用效率、負(fù)載等多方面考慮，可將同一分析對(duì)象再拆分。模型拆分示例如圖5，即拆分為省市兩級(jí)模型。

圖5 模型拆分示例

3 輔助決策支持應(yīng)用功能特點(diǎn)

3.1 核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)展現(xiàn)平臺(tái)

圖6 核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)展現(xiàn)

系統(tǒng)以同業(yè)對(duì)標(biāo)體系、業(yè)績(jī)考核體系和地市基層單位實(shí)際需求確定核心指標(biāo)，以地市 (縣)為基本單元，層層深入至線(xiàn)路、臺(tái)區(qū)，集成性展示基層企業(yè)核心指標(biāo)狀態(tài)。通過(guò)多種比較手段評(píng)價(jià)指標(biāo)情況，進(jìn)而形成企業(yè)整體運(yùn)營(yíng)情況評(píng)分，全面反映運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀 (見(jiàn)圖6)，滿(mǎn)足基層供電企業(yè)管理層、決策層及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀(guān)獲取企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息的迫切需求。

3.1.1 平臺(tái)特點(diǎn)

a． 集成化、可定制、多粒度。

b． 基于可視化，考慮電力數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提供合適的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。

c． 在有限的界面下全面準(zhǔn)確直觀(guān)反映運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

d． 基于角色，用戶(hù)自定義。

e． 快速靈活地應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的實(shí)際需求。

3.1.2 應(yīng)用背景與應(yīng)對(duì)方案

a． 核心指標(biāo)分散于各專(zhuān)業(yè)、各系統(tǒng)—集成化。

b． 對(duì)不同指標(biāo)，要求的深度和精細(xì)程度不同—多粒度。

c． 數(shù)據(jù)量大、復(fù)雜、多維，展示、操作要求高—可視化。

d． 需求場(chǎng)景多樣，需求多變—可定制。

3.1.3 可視化

a． 意義:有效洞察數(shù)據(jù)內(nèi)含信息、確定內(nèi)在關(guān)系與規(guī)律;直觀(guān)揭示與理解抽象數(shù)據(jù)中包含的規(guī)律;擺脫直接面對(duì)大量無(wú)法理解的抽象數(shù)據(jù)的被動(dòng)局面。

b． 手段:雷達(dá)圖、泡泡圖、魚(yú)骨圖、區(qū)域圖等。

c． 特點(diǎn):交互性、多維性、可視性。

3.2 基于多級(jí)Cube樹(shù)的分析平臺(tái)

系統(tǒng)以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)層多級(jí)Cube樹(shù)模型為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，按照“綜合分析—鉆取分析—影響因素分析”的步驟，以指標(biāo)數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，通過(guò)比較 (同比、環(huán)比、計(jì)劃比等);發(fā)現(xiàn)問(wèn)題;再通過(guò)對(duì)指標(biāo)不同維度、不同影響因素的層層鉆取分析，剖析問(wèn)題原因，定位影響因素;還可將影響因素作為新的分析對(duì)象進(jìn)一步分析，層層深入、不斷細(xì)化，直至影響指標(biāo)的根源。

3.3 自動(dòng)分析報(bào)告平臺(tái)

系統(tǒng)以現(xiàn)有月例會(huì)匯報(bào)、 《經(jīng)濟(jì)活動(dòng)分析報(bào)告》等為基礎(chǔ)，通過(guò)預(yù)定義模板方式，集成各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成內(nèi)容，大大提升匯報(bào)、報(bào)告的自動(dòng)化、統(tǒng)一性和規(guī)范性。按照“供電公司—各分公司—營(yíng)業(yè)所—線(xiàn)路—臺(tái)區(qū)—用戶(hù)”的實(shí)際業(yè)務(wù)管理模式，逐級(jí)展示相應(yīng)量、價(jià)、費(fèi)等營(yíng)銷(xiāo)重點(diǎn)指標(biāo)實(shí)時(shí) (準(zhǔn)實(shí)時(shí))的統(tǒng)計(jì)與分析數(shù)據(jù)。

3.3.1 平臺(tái)特點(diǎn)

a． 滿(mǎn)足企業(yè)核心業(yè)務(wù)的周期性分析、報(bào)告需求。

b． 用戶(hù)定制，自動(dòng)發(fā)送。

c． 全局、分業(yè)務(wù)。

d． 多級(jí)應(yīng)用。

3.3.2 定制報(bào)告及發(fā)布

a． 定制形式與內(nèi)容。

b． 定制報(bào)告周期。

c． 定制接收部門(mén)或人員。

d． 定制發(fā)送手段。

e． 發(fā)布報(bào)告，按時(shí)自動(dòng)生成及發(fā)送。

4 專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)用研究

專(zhuān)家系統(tǒng)工具ESTA是構(gòu)造咨詢(xún)和決策支持系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立環(huán)境［4］。ESTA支持混合確定性推理，知識(shí)庫(kù)由一些節(jié)、參量和規(guī)則等組成。通過(guò)對(duì)Windows及Web版ESTA的漢化及功能擴(kuò)展，研究ESTA與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，從而構(gòu)建基于ESTA的變壓器狀態(tài)評(píng)估專(zhuān)家系統(tǒng)。圖7、圖8為基于ESTA及Windows(或Web)的變壓器狀態(tài)評(píng)估專(zhuān)家系統(tǒng)應(yīng)用研究截圖。

圖7 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算結(jié)果

圖8 選擇主題界面

PRO/3也是一種專(zhuān)家系統(tǒng)工具。對(duì)PRO/3中Prarmeter Rule部分功能進(jìn)行了修正，并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)電流互感器選購(gòu)評(píng)估專(zhuān)家系統(tǒng)［5］。系統(tǒng)給出用戶(hù)選購(gòu)所偏愛(ài)的電流互感器的一種符合程度 (隸屬度)描述，以幫助用戶(hù)做選購(gòu)決策參考。通過(guò)句子的推演，經(jīng)過(guò)多個(gè)規(guī)劃調(diào)用與運(yùn)算而最終給出知識(shí)庫(kù)中電流互感器的參考值。

5 結(jié)束語(yǔ)

所研制的輔助決策支持系統(tǒng)已在鞍山供電公司運(yùn)行，并在遼寧省電力有限公司系統(tǒng)內(nèi)推廣應(yīng)用。輔助決策支持系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)模型、方法、知識(shí)，因而如何得到它們是輔助決策支持系統(tǒng)建設(shè)成功的關(guān)鍵。生產(chǎn)與營(yíng)銷(xiāo)管理等由于多年積累，歷史數(shù)據(jù)數(shù)量巨大，生產(chǎn)與營(yíng)銷(xiāo)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)是寶貴的知識(shí)源，因此，輔助決策支持系統(tǒng)應(yīng)用的前景廣闊。輔助決策支持系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用還需要進(jìn)行深入研究，還要研究人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)融入到輔助決策支持系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。系統(tǒng)面向地市 (縣)基層供電企業(yè)綜合分析應(yīng)用，針對(duì)業(yè)務(wù)特性設(shè)計(jì)直觀(guān)界面，自動(dòng)生成匯報(bào)報(bào)告，高度擴(kuò)展企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，尤其在信息的細(xì)粒度分析上，對(duì)市級(jí)供電企業(yè)精益化管理具有不可替代的應(yīng)用。建設(shè)包括“省—市”各級(jí)電網(wǎng)深層分析的輔助決策支持系統(tǒng)是智能電網(wǎng)中信息化支撐的必要基礎(chǔ)和重要組成部分。

［1］ IBM．建設(shè)智能電網(wǎng)創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)管理——中國(guó)電力發(fā)展的新思路白皮書(shū) ［EB］．2006．

［2］ IBM．智慧的電力解決方案［EB］．國(guó)際電力網(wǎng)．http:∥power．in-en．com/html/power-1044104464809510．html．，2010．

［3］ 賽迪顧問(wèn)股份有限公司．智能電網(wǎng)下的電力信息化體系研究［EB］．能源產(chǎn)業(yè)研究，2009，5(3)．

［4］ Cui Qiming，Cui Shuting，Guan Zuyuan，Sun Wentao．Expert System based on ESTA and Guide for Condition Evaluation of Transformers［C］，International Conference on Energy，Environment and Sustainable Development，2011．

［5］ QiMing Cui，Sheng Wei Liu，Hong Xing Liu，Zhi HaiWang．Application Research of the Production System-type Expert System Shell Pro/3 under Smart Grid［C］，IEEE PES ISGT ASIA 2012．