Управление инвестпроектами строительства ТЭС - Системная инженерия при реализации проекта строительства ТЭС

1. Системная инженерия при реализации проекта строительства ТЭС

Сегодня реализация средних и крупных проектов промышленного и гражданского строительства невозможна без применения методов системной инженерии. Это следствие повышения сложности связей каждого создаваемого объекта в производственной, социальной и рыночной сферах, а также многообразия целей, ставящихся при инициации проекта. Таким образом, каждый такой объект следует рассматривать как часть системы, обладающей определенным системообразующим признаком (интегральным свойством), которая должна рассматриваться с позиций системного подхода [59]. А сам системный подход повышает эффективность любой, в том числе и технической деятельности и стимулирует появление новых идей [26].
Электрические станции, в том числе ТЭС, в настоящее время практически нигде не работают на изолированную нагрузку. Они выдают мощность в электроэнергетическую систему и сами являются частью этой системы. ЭЭС — это сложнейшее технологическое территориально рассредоточенное образование, функционирующее по своим специфическим законам. Анализ свойств ЭЭС, необходимых для построения технических и финансово-экономических моделей ТЭС, приведен в главе 3.
Таким образом, станция должна отвечать определенным требованиям именно с технологических позиций, а ее устройство в зависимости от масштаба должно соответствовать развитию всего энергохозяйства города, региона, ЕЭС. Кроме того, станция — хозяйственный объект, она должна приносить своим владельцам прибыль, продавая продукцию согласно установленным рыночным правилам. Не следует забывать и об экологической обстановке в районе размещений станции, о воздействии производства электрической и тепловой энергии на окружающую среду. Внешнее технологическое и рыночное окружение станции как объекта строительства представлено на рис. 1.1. Из вышеизложенного становится ясно, что планирование строительства ТЭС невозможно без ее рассмотрения в качестве компонента некоторой «надсистемы» [26], для чего необходимо уяснить, что же представляет собой система в самом общем виде.
Под системой (от греч. systema — целое) в философском смысле понимают объективное единство закономерно связанных между собой элементов, предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе.
Применительно к техническим системам наиболее актуальное определение дается в работах выдающегося русского ученого П. К. Анохина¹, основоположника теоретической физиологии, физиологической кибернетики, автора глобальной концепции функциональной системы как единицы целостной интеграции. Система, по его определению, представляет собой «комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимосодействующих достижению заданного полезного результата, который принимается основным системообразующим фактором».
Вообще существует много определений термина «система». Так, В. Н. Садовский [49] приводит 40 известных ему определений. Так же обстоит дело и с другими терминами в системном анализе, и тем не менее специалисты в основном ясно представляют себе системную терминологию. При этом систему единодушно относят к тем объектам, которые не сводятся к простой сумме элементов.

¹Анохин П. К. Системные механизмы высшей нервной деятельности. — М.: Наука, 1979.

Поскольку целью настоящей книги не является углубленное терминологическое исследование системного анализа, которое сводится к двум подходам — гносеологическому и научно-техническому [26], приведем следующее определение, удовлетворяющее нашим прикладным задачам: система — совокупность элементов, объединенных общей функциональной средой и целью функционирования [59].

Рис. 1.1. Внешнее окружение ТЭС

Каждая система состоит из элементов (подсистем) и является частью более сложной системы (надсистемы, системы более высокого уровня). Анализ системности конкретных объектов показывает, что это понятие всегда относительно для системных уровней, по крайней мере в триаде [26]:
Элемент (подсистема) — Объект (система) — — Система (надсистема).
Если в качестве системы рассматривается, например ЕЭС, то ее подсистемами будут ОЭС, а надсистемой — ТЭК. Когда объектом исследования становится электрическая станция, в качестве ее элементов (подсистем) можно рассматривать энергоблоки, а в качестве надсистемы — ЭЭС.
Системная функция необходима для достижения системной цели. Она структурирована в соответствии со структурой системной цели: каждой частной цели соответствует частная функция. Частные функции реализуются в самой системе, системная функция — в надсистеме.
Под структурой системы понимается совокупность связей, по которым осуществляется энерго-, массо- и информационный обмен между элементами. Структура определяет функционирование системы в целом и способы ее взаимодействия с внешней средой (надсистемой).
Цели, функции, структура целей и функций, структура самой системы являются ее неотъемлемыми атрибутами. Система так же, как и всякий объект, обладает неограниченным количеством свойств. Среди них выделяют так называемые системные свойства, являющиеся критериями для ее идентификации. Их номенклатура различна у разных авторов, но, во всяком случае для технических систем, всегда обязательны следующие [26]: эмерджентность¹, взаимовложенность, кристаллизация.
Эмерджентность означает появление у системы свойств, отсутствующих у любого из ее элементов. Она ярко проявляется при проектировании и функционировании системы и позволяет зафиксировать ее возникновение как целостного явления. Системная цель и результат проявления эмерджентности тесно связаны друг с другом и могут совпадать.  
В системе проектирования технических объектов, которую мы рассматриваем в этой книге, системной целью является обеспечение нужного качества будущего объекта (ТЭС), а само качество тоже является системным свойством, т. е. выступает как проявление эмерджентности.
Взаимовложенность — это возможность представления элемента (подсистемы) любой системы в виде другой системы, в которую первая входит в качестве элемента (подсистемы). В системе проектирования технических объектов сам объект с требуемым качеством является элементом. В то же время он, рассматриваемый в своем развитии, включает в себя систему проектирования как элемент.

¹ От англ. emergency в выражении «ап unforeseen combination of circumstances or the resulting state that calls for immediate action» — непредвиденный набор обстоятельств или возникшее состояние, которое требует немедленных действий (интернет-словарь Wfebster).

Кристаллизация заключается в блокировании движущих сил развития системы путем их фиксации в определенный момент времени. Она, по сути, представляет собой замену специфической системной цели универсальной целью самосохранения, что ведет к прекращению развития системы. В сфере энергетики хорошо знакома кристаллизация такой, например, системы, как электростанция, когда менеджеры законченного объекта перестают заботиться о его модернизации, техническом перевооружении и реконструкции, беспокоясь о сохранении статус-кво.
Системная инженерия представляет собой совокупность методов разработки и управления проектами крупных производственно-технических комплексов, рассматриваемых как сложные системы. Хотя теория и практические методы системной инженерии достаточно универсальны и эффективны при применении на всех стадиях жизненного цикла любых крупных проектов, в том числе политических и экономических, они в первую очередь предназначены для решения производственных задач [4, 31, 32].
Потребность в системной инженерии обусловливается высокой ценой любого проектного решения в условиях растущей материало- и энергоемкости производства, повышения роли «человеческого фактора», жесткости межпроизводственных связей, а также повышения вероятности внепроизводственных и внеэкономических (политических, социальных) последствий функционирования крупных предприятий.  Можно сказать, что ее роль повышается по мере эволюции экономики от идеальной конкуренции ко все более существенным и разнообразным ограничениям предпринимательской деятельности, присущим развитым странам. В современном мире одним из самых существенных ограничений для энергетики становятся требования охраны окружающей среды.
Из мировой и отечественной практики известно, что до 1980-х гг. прошлого века при создании промышленных объектов чаще всего процесс протекал следующим образом. Вначале отводилась (покупалась) земля, затем на ней строилось промышленное предприятие по выпуску продукции из определенной номенклатуры сырья и материалов. Затем по мере необходимости объект расширялся, изменялась продукция, объемы ее выпуска и т. д. При этом никто особенно не задумывался, что будет с этим предприятием через несколько лет, когда изменится макроэкономическое окружение, сменится технология производства, качество сырья. Иными словами, проект развивался стихийно и проблемы решались по мере их возникновения. Примером могут служить многочисленные ТЭЦ, построенные в 1940—1950-х гг. первоначально в качестве «цехов» промышленных предприятий, а потом выведенные из них в электроэнергетические производственные объединения. Эти станции имели специальное оборудование для покрытия тепловых нагрузок предприятия (например, противодавленческие турбины), которое впоследствии при смене технологии производства оказалось невостребованным.
Сейчас все изменилось. Высокозатратные и даже среднезатратные проекты строительства промышленных предприятий учитывают необходимость развития технологий, изменения законодательной базы, рынков сбыта, качества комплектующих, сырья, материалов, а также возможность организации вспомогательных производств. И такой учет должен быть осуществлен уже на самых ранних стадиях разработки технической (и экономической) документации — например, при написании ТЗ или бизнес-плана.
Ярким примером системного подхода служит ситуация с созданием информационных систем для нужд ТЭС (АСУ ТП, АИИС КУЭ), которая отражена в стандартах [23—25].
В современных условиях ряд авторов [4, 31, 32, 59] выделяет целый класс производственно-технических проектов, которые обязательно надо реализовать с помощью методов системной инженерии. В некоторых работах [4, 31, 32] их называют крупномасштабными хозяйственными мероприятиями (КХМ).
Под КХМ понимаются [59] мероприятия (проекты), обладающие хотя бы одним из нижеперечисленных признаков:

1. наличием нескольких участников, интересами которых нельзя пренебречь при выборе варианта достижения цели;
2. потребностями в таком объеме инвестиций, который сравним с финансовыми возможностями субъекта, реализующего проект;
3. наличием внеэкономических (социальных, политических, экологических) последствий в масштабах, затрудняющих их прямую стоимостную оценку.

Из этого определения следует, что проект строительства ТЭС, безусловно, следует отнести к КХМ и развивать его с позиций системной инженерии, так как здесь присутствуют ярко выраженные интересы ряда субъектов НОРЭМ, необходимы значительные капитальные вложения и чрезвычайно велика роль внеэкономических факторов.
Методы системной инженерии применяются к КХМ на двух этапах — при системном рассмотрении проблемы и в процессе системного проектирования.
Системное рассмотрение проблемы сводится к следующим главным шагам:

1. предварительной формулировке проблемы;
2. созданию группы изучения проблемы (она может быть неформальной или вообще состоять из одного специалиста в зависимости от трудности достижения целей);
3. системному исследованию проблемы;
4. определению классификационных характеристик объекта (комплекса) и возможных вариантов достижения цели;
5. определению ключевых показателей эффективности проекта и его чувствительности к влияющим факторам (ограничениям).

Системное проектирование заключается в:

1. создании технологических (технических) и экономических моделей объектов или комплексов в различных вариантах (при соответствующем обосновании возможна разработка единой модели для всех вариантов);
2. структурной и параметрической оптимизации объекта (комплекса);
3. определении характеристик управляемости и показателей надежности объекта (комплекса);
4. разработке технических требований к компонентам объекта (комплекса);
5. оформлении документации согласно действующим стандартам и условиям договоров;
6. определении порядка системно-инженерного аудита на этапах инвестиционной фазы и эксплуатации.

Остановимся теперь на одном из самых важных шагов — предварительной формулировке проблемы при ее системном рассмотрении. Решение этой задачи кажется достаточно простым, однако для КХМ оно чаще всего отнюдь не тривиально, потому что должно удовлетворить подчас несовместимым объективным и субъективным критериям.
Приведем следующий пример. Во всем мире придумывают самые изощренные формулировки, которые представляют компанию как образец бескорыстия и высочайших моральных устоев. Появилось даже понятие «миссия», которое характеризует любое капиталистическое по своей сути предприятие как спасителя человеческого рода от какого-то дефицита и гаранта экологической безопасности. С другой стороны, инвесторы, не подконтрольные государству, никогда не вкладывают деньги, если нет уверенности в быстрой окупаемости проекта. Что и демонстрирует самым наглядным образом ситуация с реализацией инвестиционных программ строительства ТЭС: просто так ни на какие реальные потребности в тепловой и электрической энергии денег не дадут. Иными словами, цель все та же — прибыль.
Но есть и еще одно обстоятельство. Да, акционеры и инвесторы хотят заработать деньги, и в этом их истинная цель. Но для этого у них есть ограниченное число способов, чаще всего в какой-то одной области: например, в энергетике — продажа электроэнергии. А ее можно получить несколькими путями: купить на оптовом или розничном рынках, произвести на собственных электростанциях. В свою очередь, произвести энергию можно на КЭС, ТЭЦ, ГЭС и т. д. Следовательно, наблюдается пирамида чередований целей и средств, когда при движении сверху вниз каждое нижележащее средство для вышележащей цели само превращается в цель для тех, кто находится на ступень ниже. Кроме того, движение сверху вниз можно интерпретировать как «уточнение цели». Такая пирамида целей представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Пирамида целей и средств при реализации инвестиционных проектов строительства электростанций