اگر به دنبال داشتن یک شبکه برق هوشمند هستید، در ابتدا باید یک نقشه راه مطمئن داشته باشید

امروزه با توجه به تنوع انتظارات از شبکه‌های توزیع نیروی برق، نیاز به تحول در نحوه مدیریت، راهبری و کنترل آن‌ها احساس می‌شود. هوشمندسازی کمک می‌کند تا گام برداشتن در راستای این تحول در مسیری درست و با کاهش ریسک‌‌‌ها تا حد ممکن انجام شود. نخستین گام در راستای هوشمندسازی، تدوین نقشه راه شبکه هوشمند برق است. مدل بلوغ شبکه هوشمند (SGMM) که با همکاری شرکت IBM، موسسه APQC و چند شرکت ارائه دهنده خدمات انرژی الکتریکی از کشورهای مختلف توسعه پیدا کرده است، مسیر تدوین نقشه راه و سطح بلوغ سازمان در این مسیر را با نگاهی جامع به حوزه مختلف تاثیرگذار و تاثیرپذیر روشن می‌کند.

امروزه با توجه به تنوع انتظارات از شبکه‌های توزیع نیروی برق، نیاز به تحول در نحوه مدیریت، راهبری و کنترل آن‌ها احساس می‌شود. هوشمندسازی کمک می‌کند تا گام برداشتن در راستای این تحول در مسیری درست و با کاهش ریسک‌‌‌ها تا حد ممکن انجام شود. در همین راستا، شبکه‌های توزیع نیروی برق در سراسر دنیا در حال تبدیل به یک سیستم هوشمند هستند.

در مسیر هوشمندسازی، ابزارهای زیادی به‌ عنوان یک بازوی محرک نقش ایفا می‌کنند. در نگاه اول، بسیاری رشد فناوری را تنها ابزار حرکت به ‌سمت هوشمندسازی تصور می‌کنند، در حالی‌که چنین نیست. دیگر ابزارهایی که شبکه‌های توزیع برق را در مسیر هوشمندسازی یاری می‌کنند، عبارتند از: توجه به مسائل استراتژیک، مدیریت و قوانین، تدوین الزامات کسب‌وکار در راستای افزایش بهره‌وری عملیاتی، تعریف الزامات ایمنی و زیست‌محیطی، مدیریت دارایی‌های سازمان، پایش و دنبال کردن تغییر الگوهای رفتاری مصرف انرژی، ایجاد و توسعه یک بازار رقابتی و … . برای رسیدن به موفقیت در این مسیر که خواه ناخواه یک فرایند اجباری به ‌‌نظر می‌رسد، توصیه می‌شود از نقشه راه هوشمندسازی شبکه برق پیروی شود.

مدل SGMM

جهت تدوین نقشه راه هوشمندسازی شبکه‌های برق مدل‌های متنوعی وجود دارد. یکی از معتبرترین و جامع ترین این مدل‌ها، که به تمام جوانب موضوع از منظر سازمان، مشترکان و تکنولوژی­ های بهره­برداری می­پردازد، مدل بلوغ شبکه­های هوشند (SGMM) است. مدل Smart Grid Maturity Model یک ابزار مدیریتی جهت ارزیابی، تدوین و کنترل مسیر هوشمندسازی صنعت تولید، انتقال و توزیع نیروی برق، تحت نظارت مؤسسه مهندسی نرم‌افزار (SEI) در دانشگاه کارنگی ملون است. این مدل توسط شرکت مشاوره IBM با همکاری مؤسسه APQC و گروهی بین المللی از شرکت­های تولید، انتقال  و توزیع نیروی برق با عنوان GIUNC، شکل گرفته است و سپس توسعه و به‌روزرسانی آن به مؤسسه توسعه نرم افزار (SEI) سپرده شده است. در این مدل به الزامات هوشمندسازی در ‌سطوح مختلف صنعت برق، به‌ ویژه  بخش توزیع و انتقال توجه ویژه­ای شده و چارچوبی برای درک شرایط موجود توسعه هوشمند سازی و شبکه هوشمند و قابلیت‌های مورد نیاز در این صنایع، ارائه شده است.

در شکل زیر پراکندگی استفاده از مدل SGMM در بین انواع شرکت‌های برق نمایش داده شده است.

شکل 1. نمودار پراکندگی استفاده از مدل توزیع در صنعت برق در دنیا

جنبه‌های هشت گانه مدل بلوغ شبکه های هوشمند (SGMM)

این مدل وضعیت موجود شبکه را از نظر میزان بلوغ سازمان در هوشمندسازی ساختار، فرایند­ها و شبکه با استفاده از یک پرسش‌نامه با مجموع 175 سوال در جنبه­های مختلف مورد ارزیابی و بررسی قرار می‌دهد. پرسش‌های پرسش‌نامه مدل SGMM در هشت جنبه ذیل مطرح می‌شود. این جنبه‌ها که تمام ابعاد اصلی تحت تأثیر در هوشمندسازی در یک شرکت خدمات انرژی الکتریکی را پوشش می‌دهد، عبارتند از:

• استراتژی، مدیریت و قوانین (SMR)
• ساختار سازمانی (OS)
• بهره‌برداری شبکه (GO)
• مدیریت کار و دارایی‌ها (WAM)
• مشترکان (CUST)
• تکنولوژی (TECH)
• یکپارچگی زنجیره ارزش (VCI)
• اجتماعی و زیست‌محیطی (SE)

هر یک از جنبه‌های این مدل هدف خاصی را در سنجش  بلوغ سازمان در پیاده‌سازی هوشمندسازی دنبال می‌کنند. جنبه‌های «استراتژی، مدیریت و قوانین» و «اجتماعی و زیست‌محیطی» اهداف، انگیزه‌های سازمان را مورد توجه قرار داده­اند. جنبه‌های «بهره‌برداری از شبکه»، «مدیریت کار و دارایی»، «فناوری» و «یکپارچگی زنجیره ارزش» روش‌ها و برنامه‌های سازمان در برآورد اهداف را مشخص می­کنند و جنبه‌های «ساختار سازمانی» و «مشترکین» ذی‌نفعان  و تاثیر پیاده سازی هوشمند سازی بر آن را  در مدل بلوغ شبکه هوشمند (SGMM) معین می‌کنند.

سطوح جنبه‌های مدل SGMM

در این مدل برای هر کدام از این جنبه‌ها، 5 سطح در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

مقدماتی: در این سطح داشتن چشم‌اندازی از شبکه هوشمند و درک این‌که منافع سازمان و مشتریان در چیست، بسیار مهم است. سازمان گام‌های ابتدایی را در همین سطح پیش می‌برد.

توانمندسازی: در این سطح برای سرمایه‌گذاری در گام‌های بعد، استراتژی تعیین می‌شود. همچنین متناسب با مسیر پیش‌رو، حداقل در سطح عملیاتی، تصمیم‌گیری می‌شود.

یکپارچه‌سازی: در این سطح برنامه شبکه هوشمند شروع به گسترش می‌کند. همچنین پیوندهای عملیاتی بین دو یا چند ناحیه عملیاتی برقرار می‌شود.

بهینه‌سازی: از امکانات و قابلیت‌های شبکه هوشمند به‌ صورت گسترده در شبکه استفاده می‌شود و نشانه‌های بهبود حاصل از هوشمندسازی، نمایان شده است.

پیشگامی: سازمان به حوزه‌های جدیدی در کسب‌وکار خود ورود کرده است و در میان سازمان‌های همکار مشابه در جهان در بین برترین‌‌هاست. همچنین شبکه، همواره آمادگی پاسخ به مشکلات و قابلیت اصلاح خودکار را دارد.

فرایند تدوین نقشه راه هوشمند سازی شرکت های توزیع و انتقال انرژی با استفاده از مدل SGMM

به ‌منظور تدوین نقشه راه شبکه هوشمند برق از فرایندی که در شکل زیر ترسیم شده است، استفاده می‌شود. همان گونه که در شکل زیر مشاهده می‌شود، برای شروع این فرایند در ابتدا از وضعیت موجود ارزیابی صورت می‌گیرد. در ادامه جلساتی با مدیران و افراد رتبه بالای سازمان تحت عنوان جلسات ایده‌پردازی تشکیل می‌‌شود و در این جلسات در هر کدام از 8 جنبه انگیزه‌ها، اقدامات لازم برای دستیابی به این انگیزه‌ها و موانع رسیدن به این انگیزه‌ها مطرح می‌گردد. سپس با استفاده از نتایج این جلسات، ارزیابیِ صورت گرفته، اهداف کسب‌وکار سازمان، اطلاع از نیازهای ذی‌نفعان، الزامات قانونمندی و …، چشم‌انداز و مأموریت هوشمندسازی به­ روزرسانی می‌شود. در راستای رسیدن به چشم‌انداز و مأموریت هوشمندسازی شبکه، اقدامات و برنامه‌هایی با کمک مدیران ارشد هر یک از 8 جنبه نام‌برده پیش‌بینی می‌گردد. در نهایت پس از اولویت‌بندی این اقدامات، نقشه راه شبکه هوشمند برق شکل خواهد گرفت.

شکل 2. فرایند تدوین نقشه راه هوشمندسازی

ارزیابی از وضعیت موجود

جهت ارزیابی وضعیت فعلی هر سازمان از پرسش‌نامه‌ای که توسط مدل SGMM تهیه شده است، استفاده می‌شود. این پرسش‌نامه شامل 175 سؤال است که هر کدام از 8 جنبه نیز در هر یک از سطوح خود، دربرگیرنده پرسش‌های متفاوتی است. گروهی از مدیران ارشد سازمان در تمام حوزه‌ها به پرسش‌های چند گزینه‌ای پاسخ خواهند داد.

برای به‌دست آوردن نمره نهایی در هر سطح، می‌توان با توجه به اهمیت پرسش‌ها از میانگین ساده یا وزنی کمک گرفت. مطابق با جدول زیر، چنانچه میانگین نمرات بالاتر از 0.7 باشد، وضعیت موجود در جنبه و سطح مربوطه با مدل SGMM منطبق است. اگر این نمره بین 0.4 و 0.7 باشد، پیشرفت‌های قابل‌توجهی در جنبه و سطح مربوطه انجام شده است. اگر این نمره پایین‌تر از 0.4 اعلام شود، نشانگر این موضوع است که اقدامات ابتدایی انجام گرفته است و چنانچه نمره 0 در موردی ثبت شده باشد به این معناست که تاکنون اقدامی در این جنبه و در این سطح از آن صورت نگرفته است.

در مدل SGMM به‌طور معمول، انجام پروژه‌های مطالعاتی و پایلوت موجب عبور از سطح مقدماتی و توانمندسازی در جنبه‌های مختلف می‌شود.

اهداف کسب‌وکار سازمان

اهداف کسب‌وکار هر سازمان با توجه به چشم‌انداز و مأموریت آن مشخص می‌شود. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر و تعیین جزئیات می‌توان با مدیران ارشد سازمان، جلساتی را در این راستا برگزار کرد.

 اطلاع از نیازهای ذی‌نفعان و الزامات قانونمندی

برای اطلاع از نیازهای ذی‌نفعان، می‌توان از روش‌های مختلفی بهره جست از جمله: استفاده از ابزارهای نظرخواهی در پورتال‌های ارتباطی با کارکنان و مشترکان، برگزاری جلسات طوفان فکری، برگزاری جلسات مصاحبه رودررو و … .

چشم‌انداز هوشمندسازی

چشم‌انداز هوشمندسازی با استفاده از سه ورودی که در بالا به آن اشاره شد، تدوین می‌شود. در این مرحله با توجه به نظر مدیران ارشد سازمان وضعیت مطلوب در هر یک از جنبه‌های مدل SGMM برای 5 سال آینده تعیین می‌شود.

تحلیل شکاف

با توجه به چشم‌انداز تدوین شده، می‌توان مشخص کرد که سازمان می‌خواهد در هر کدام از 8 جنبه مدل SGMM در چه سطحی قرار گیرد. نتایج ارزیابی، وضعیت موجود سازمان و چشم‌انداز آن‌چه که از وضعیت آینده سازمان انتظار داریم را مشخص می‌کند. بنابراین، با تحلیل شکاف بین وضعیت موجود سازمان و چشم‌انداز هوشمندسازی می‌توان نیازهای سازمان را شناخت. این نیازها، در واقع به نوعی پاسخ پرسش‌های پرسش‌نامه مدل بلوغ شبکه هوشمند (SGMM) است که برای رسیدن به سطح مطلوب باید مثبت اعلام شود.

شکل 3. تعیین وضعیت مطلوب

ایده‌پردازی

در راستای دستیابی به چشم‌انداز بالا جلساتی با صاحب‌نظران و مدیران ارشد سازمان تحت عنوان جلسات ایده‌پردازی تشکیل می‌شود. در این جلسات انگیزه‌ها، ایده‌هایی برای رسیدن به انگیزه‌ها و موانعی که در راه رسیدن به آن‌ها وجود دارد، در هر یک از جنبه‌ها به ‌طور جداگانه مطرح می‌گردد.

پیش‌بینی و اولویت‌بندی اقدامات

پس از برگزاری جلسات ایده‌پردازی، جلسات جداگانه‌ای با افراد و واحدهای متولی مربوط به هر یک از جنبه‌های مورد نظر در مدل SGMM برگزار می‌شود. در این جلسات ایده‌هایی که از قبل مطرح شده است، مورد بحث و بررسی مجدد قرار می‌گیرد و از دل این ایده‌ها، اقداماتی برای رسیدن به سطوح مورد نظر بیرون می‌آید.

در ادامه لیست این اقدامات در اختیار مدیران ارشد سازمان قرار می‌گیرد تا به هر یک از اقدامات از دو جنبه امکان‌پذیری و کارآمدی امتیاز دهند.

در راستای اولویت‌بندی، با استفاده از نموداری که در شکل زیر قابل ملاحظه است، اقدامات به 4 دسته تقسیم می‌شود. این 4 دسته با توجه به میزان امکان‌پذیری و کارآمدی به شکل زیر تعریف می‌شوند:

• ناحیه «الف»: اقداماتی که در این ناحیه قرار می‌گیرند، کارآمدی مناسبی برای هوشمندسازی شرکت دارند و از نظر امکان‌پذیری برای انجام، در شرایط مطلوبی قرار دارند. این اقدامات باید هر چه سریع‌تر پیگیری شوند و برای انجام آن‌ها اقدام شود.
• ناحیه «ب»: اقداماتی که در این ناحیه قرار می‌گیرند، اقداماتی هستند که برای تبدیل شدن به یک سازمان هوشمند به ‌آن‌ها نیاز است؛ هر چند امکان انجام آن‌ها با توجه به پتانسیل سازمان کمتر است. سازمان باید تلاش خود را در راستای هر چه سریع‌تر فراهم ‌آوردن امکان انجام این اقدامات انجام دهد.
• ناحیه «ج»: این دسته از اقدامات از نظر امکان‌پذیری، در شرایط مطلوبی هستند اما با توجه به میزان کارآمدی پایین‌تر آن‌ها باید در درجه اهمیت پایین‌تری برای سازمان قرار گیرند.
• ناحیه «د»: اقدامات این ناحیه که از نظر امکان‌پذیری و کارآمدی برای هوشمندسازی شرکت دارای امتیاز تقریباً پایینی هستند، باید در شرایطی مورد توجه قرار گیرند که اقدامات سایر نواحی تا حد زیادی به انجام رسیده باشد. (ممکن است برخی از این اقدامات در بازبینی مجدد حذف شوند.)

در راستای اولویت‌بندی اقدامات به منظور اجرا، اقدامات با استفاده از دو خط‌چین به سه دسته اولویت اول، اولویت دوم و اولویت سوم تقسیم می‌شوند. با توجه به قانون پارتو حدود 20% از اقدامات باید در ناحیه اولویت اول قرار گیرند.

با توجه به پویایی و تغییرات در فناوری، شرایط و ضوابط صنعت توزیع برق کشور، همچنین تغییر در سطح توانمندی شرکت‌ها و امکان به‌روز شدن مدل SGMM، اقدامات و اولویت‌بندی آن‌ها پس از گذشت یک سال نیاز به بازنگری دارد. بازنگری طی یک ارزیابی مجدد از سطح بلوغ هوشمندسازی سازمان باید انجام شود. در ارزیابی مجدد، پیشرفت سازمان بر اساس پروژه‌های پیشنهاد شده، مورد بررسی قرار می‌گیرد و در صورت نیاز اصلاحاتی در برنامه‌ها صورت خواهد گرفت. این روند همواره قابل تکرار است.

شکل 4. اولویت‌بندی اقدامات

جمع بندی

آنچه می توان به صورت خلاصه عنوان کرد این است که به ‌منظور رسیدن به یک سازمان و همچنین یک شبکه هوشمند، ضروری است که تمام ابعاد و جنبه‌های سازمان مورد بررسی قرار گیرد. سازمان به صورت یکپارچه و جامع نیازها و اولویت های خود را بشناسد و در راستای بهبود وضعیت همه ابعاد تلاش شود. از جمله بهترین ابزار­ها برای ارزیابی وضعیت موجود، ترسیم شرایط مطلوب و تدوین نقشه راه مدل بلوغ شبکه‌های هوشمند (SGMM) است. این مدل به ما می‌آموزد که در مسیر هوشمندسازی، تلاش در جهت استفاده از فناوری‌های جدید در حوزه بهره‌برداری، اتوماسیون و نصب کنتورهای هوشمند به ‌‌تنهایی کافی نیست. توجه به جنبه‌های دیگر هوشمندسازی مدیریت شبکه نیز مانند استراتژی ­ها و ساختار سازمانی، فرایندهای مدیریت کار و دارایی­ های فیزیکی، توجه به توانمندسازی مشترکان، استفاده از روش ­های بهینه‌سازی مصرف انرژی، تسهیل استفاده از انرژی­ های نو و اولویت دادن به حفظ محیط زیست و اصول توسعه پایدار از دیگر شروط تداوم حرکت به سمت تعالی در مسیر هوشمندسازی است.

منابع :

1) “Smart Grid Roadmap Guidebook,” Electric Power Research Inistitue, 2012.

2) “How2Guide Smart Grids in Distribution Networks Roadmap Development and Implemention,” International Energy Agency, 2015.

3) “Defining the Pathway to the 2020 Smart Grid for California’s Publicly Owned Utilities,” Science Applications International Corporation, 2011.

4) “SGMM Model Definition A framework for smart grid transformation,” Software Engineering Institute, 2011.

5) “Smart Grid Maturity Model: Creating a Clear Path to the Smart Grid,” IBM, 2009.