Un meta-modello per la gestione di una Multiutility

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La strategia di controllo e gestione delle infrastrutture per una realtà multi-servizio

Relazioni tra il Meta-Modello ed i modelli asset per le reti di distribuzione
Relazioni tra il Meta-Modello ed i modelli asset per le reti di distribuzione
Meta-Modello per la gestione asset della multiutility (espresso come UML class diagram)
Meta-Modello per la gestione asset della multiutility (espresso come UML class diagram)
Scomposizione a sezioni funzionali di una cabina di trasformazione della rete elettrica
Scomposizione a sezioni funzionali di una cabina di trasformazione della rete elettrica

Il business legato al processo di gestione delle reti di distribuzione, come ad esempio quella dell’energia elettrica, del gas o la rete del ci­clo idrico, si basa su una efficace conoscenza degli asset che compongono le infrastrutture fisiche usate per veicolare il servizio all’uten­za finale, anche in relazione alle performance degli asset stessi per quanto concerne il valore per gli utenti, in termini di continuità e sicu­rezza, e l’efficienza di gestione.

Un operatore di distribuzione che si pone in un contesto multiutility basa quindi le proprie attività primarie su un sistema efficace per la gestione dell’intero ciclo di vita degli asset, capace di fornire un approccio uniforme per tutte le infrastrutture che si trova a gestire e di rappresentare ciascuna componente tramite modelli sufficientemente det­tagliati.

Per questi motivi per una multiutility può diven­tare necessario intraprendere un processo di efficientamento del proprio asset management system. Tale efficientamento parte da un’anali­si dettagliata di tutte le infrastrutture e dei loro componenti per i quali si vuole ottenere un mo­dello uniforme e di alto livello in grado di essere poi calato nell’ambito di ciascuna realtà di di­stribuzione. Questo meta-modello ha lo scopo di omogeneizzare la gestione dell’asset e la loro rappresentazione nel sistema di asset manage­ment della multiutility andando a definire le rela­zioni principali e il flusso di evoluzione dell’asset dal momento in cui questo viene progettato a quando questo viene alienato astraendosi dalla specifica rete di distribuzione.

Il meta-modello definisce i macro blocchi che costituiscono i concetti chiave su cui viene svi­luppato il nuovo asset management system. Nel meta-modello proposto questi concetti, come dettagliato in seguito, si basano su due entità principali: l’asset e la sezione funzionale utilizzata per scomporre in parti le reti di distribuzione. L’idea di avere un meta-modello comune ha l’obiettivo di fissare per tutte le realtà di di­stribuzione di un gruppo multiutility le stesse relazioni tra le entità di alto livello. Il meta-modello sarà quindi calato in ciascun business per identificare i modelli delle componenti o porzioni delle reti di distribuzione come, ad esempio, una pompa di sollevamento acqua, una valvola gas o una sezione di media tensione di una cabine elettrica.

Il modello a classi per l’asset

Visto lo scenario spesso eterogeneo da cui parte una società che gestisce più infrastrutture di distribuzione, una delle prima fasi del processo di rinno­vamento deve essere quella di definire in modo trasversale il concetto di asset. Nel modello qui descritto la definizione di asset è derivata da quella riportata nella normativa UNI ISO 55001/55002 tenendo in considera­zione le possibili esigenze e le caratteristiche delle reti di distribuzione di diversi servizi. Il risultato è quello di definire un asset come:

“Un componente o parte di un sistema che può essere acquistato, manu­tenuto e alienato anche come singola entità, di cui si vuole monitorare lo stato, il costo di mantenimento e la localizzazione per il suo intero ciclo di vita (acquisto, installazione, manutenzione, alienazione) perché ha, per la società che lo possiede, un valore potenziale o attuale”.

Per le società di distribuzione il valore potenziale o attuale è legato al servizio fornito, ad esempio l’indisponibilità di asset impatta sulla qualità del servizio offerto così come la sua buona manutenzione. Per questo motivo per ogni asset occorre disporre di informazioni (costi a nuovo, di mantenimento, di indisponibilità, ecc.) necessarie a prendere decisioni in ottica di rischio/opportunità.

La definizione trasversale di asset viene quindi applicata a ciascuna componente delle infrastrutture fisiche con un approccio iterativo fino a quando la sotto-componente identificata non rientra più nella definizione stessa di asset. L’elenco di componenti così generato può essere battez­zato come l’asset portfolio della multiutility. Ogni asset è caratterizzato da una serie di parametri statici o dinamici (misure) che ne permettono la gestione durante l’intero ciclo di vita. Alcuni di questi parametri sono caratteristici di un tipo tecnico di asset (es. trasformatore elettrico 15/0,4 kV da 630kVA), altri si possono legare ad uno specifico modello di un costruttore ed altri ancora si riferiscono ad una specifica istanza di asset. Per facilitare la creazione di nuovi asset e legarla ai processi di gestione delle reti di distribuzione vengono definite le entità Specifica e Model­lo dell’asset. In questo modo ogni istanza che verrà creata di un tipo di asset avrà associate un’istanza di Specifica, scelta nelle fasi di pia­nificazione delle reti (es. pompa con portata e prevalenza specifiche), ed un’istanza di Modello (es pompa relativa ad una specifica del costrut­tore alpha modello beta), questo elemento verrà scelto ad esempio in fase di progettazione di dettaglio di un nuovo impianto. Queste entità e le loro relazioni sono riportate in Figura 2, dove la classe Asset identifica la specifica istanza di un asset che sarà associato ad una classe Mo­dello a sua volta corrispondente ad una classe Specifica. Le istanze di asset vengono poi de­clinate in Asset Lineari (tratte di tubi o cavi) ed Asset Puntuali (valvole, trasformatori, ecc.). Gli asset puntuali possono essere aggregati di altri asset puntuali definiti con un approccio iterativo (asset/sotto-asset). Ogni asset puntuale è poi associato ad un’entità Sezione Funzionale che ne identifica la posizione fisico-funzionale all’in­terno della rete di distribuzione.

L’individuazione del set completo di parametri statici e dinamici, così come delle azioni che sull’asset possono essere svolte, passano dal­la definizione delle possibili dimensioni o viste d’interesse che la società vuole avere per l’asset stesso. Le dimensioni individuate raggruppano quindi i parametri dell’asset per ciascuna vista d’interesse. Un esempio di possibili dimensioni che caratterizzano l’asset sono:

  • Patrimoniale: identifica le caratteristiche fi­nanziarie dell’asset e permette di valutarne il valore economico e quindi di decidere quali costi sono rilevanti per ogni attività;
  • Spaziale: identifica la posizione spaziale/geografica dell’asset e le dimensioni fisiche, informazioni fondamentali per la sua localiz­zazione e per l’attribuzione delle responsabi­lità di gestione dell’asset stesso;
  • Tecnica: descrive e caratterizza l’asset dal punto di vista tecnico/tec­nologico.

La definizione di tutte le attività che possono o devono essere svolte sull’asset da quando questo entra in azienda a quanto questo viene di­smesso segue lo stesso processo e il blocco di attività può essere consi­derato come una quarta vista dell’asset.

L’output di questa fase modellistica è quindi l’elenco di tutti gli asset e sotto-asset caratterizzati dalla lista di parametri afferenti alle diverse vi­ste e raggruppati poi nelle classi di Specifica, Modello e Asset. Ad ogni tipo di asset viene poi associata la lista di tutte le attività che si possono o si devono svolgere sulla specifica istanza durante il suo intero ciclo di vita all’interno della società che la possiede.

Scomposizione funzionale delle infrastrutture di rete

L’elevato numero di asset puntuali che una multiutility si trova solitamen­te a gestire obbliga ad introdurre nel meta-modello una nuova entità da usarsi per scomporre gli impianti in sezioni ed organizzare le infrastrut­ture di distribuzione in strutture ad albero che facilitano la ricerca di uno specifico asset secondo la sua collocazione fisico-funzionale. L’entità introdotta è definita come Sezione Funzionale ed è fondamentale per completare il meta-modello sviluppato per l’asset management.

La scomposizione degli impianti può essere definita secondo modelli standard, laddove esistenti, per facilitarne la comprensione da parte degli operatori e per agevolare successive integrazioni con sistemi terzi che adottano i medesimi standard.

Ad esempio, per l’infrastruttura elettrica si possono seguire le linee di scomposizione e le entità definite nello standard CIM IEC61968-4 e nel modello dello standard IEC61850 v.2 applicandone parametri ed entità (es. livelli di tensione, stazioni, baie) ai tipi di Sezione Funzionale e di Asset individuati nei passaggi precedenti.

Un esempio di scomposizione a sezioni funzionali di una cabina elettrica è riportato in Figura 2. Per semplificare la rappresentazione nell’esempio non sono riportati gli asset che verrebbero inseriti nelle diverse sezioni funzionali che compongono l’albero di destra (es. interruttori MT, sistemi di protezione, tra­sformatore).

I modelli a sezioni funzionali vengono quindi definiti per tutti gli impianti della multiutility, fis­sando così uno standard per l’aggregazione e la collocazione degli asset.

Conclusioni

Il presente contributo ha messo in evidenza come, partendo da un meta-modello ben strut­turato, è possibile definire le entità e le loro re­lazioni tipicamente valide per la gestione degli asset di una multiutility. La validità del modello può riguardare tutte le società di una realtà che si trova a gestire differenti reti di distribuzione, mentre la sua utilità è legata alla risoluzione di possibili problemi legati alla rappresentazione e gestione eterogenea di un classico sistema di asset management.

La definizione condivisa di asset permette di stilare le liste di tipi di asset e dei loro parametri che una multi utility si trova a gestire nel suo asset portfolio. I parametri dell’asset vengono poi raggruppati in classi Specifica, Modello ed Asset che compongono librerie di oggetti usati per creare l’asset in ciascuna fase del processo di gestione delle reti di distribuzione (pianifica­zione, progettazione, realizzazione, ecc.). L’i­dentificazione dei parametri è facilitata dall’indi­viduazione di viste dell’asset come, ad esempio, quella Patrimoniale, Spaziale e Tecnica. Ciascu­na vista raggruppa quindi i parametri che carat­terizzano l’asset in ciascuno dei tre ambiti.

Per facilitare la gestione degli asset e la loro identificazione sulle reti di distribuzione nel me­ta-modello viene definito il concetto di Sezione Funzionale come porzione in cui ogni impianto può essere scomposto. Per ciascuna società. Applicando tale concetto a tutte le reti di di­stribuzione della multiutility si può identificare la lista di tipi di sezioni funzionali con i relativi parametri e la gerarchia delle sezioni funziona­li che compongono tutte le tipologie di impianti creando così un modello per l’organizzazione fisico-funzionale degli asset che ne aiuta la ri­cerca e l’individuazione.

Questa è la base per un’elevata interoperabili­tà e riuso di informazioni e conoscenza lungo l’intero ciclo di vita degli asset, a garanzia delle decisioni più appropriate in ottica di rischio/op­portunità.

Alessio Dedè, Project Manager Progetti di Smart Grid, Unareti Spa

Stefano Fratti, Responsabile Pianificazione Rete, Unareti Spa

Pubblicato il Dicembre 18, 2017 - (41 views)
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