Napi szélfarm-karbantartási és -javítási műveletek ütemezése és optimalizálása
Napjaink megújuló energiamixében jelentős szerep jut a tengeri szélerőműparkoknak. Ezek üzemeltetése, karbantartása és javítása költséges művelet, amit hajókon szállított technikuscsapatok végeznek. A napi menedzsment feladatok ellátásának segítésére már léteznek számítógépes eszközök, melyek a feladatok adott sorrendű elvégzését tudják szimulálni, és ezzel azok költségét megbecsülni. Az előre meghatározott végrehajtási sorrend azonban nem biztos, hogy optimális, komplexebb napi feladatok esetén az operátorok messze nem optimális feladatsorrendet is specifikálhatnak. Munkám elsődleges célja az volt, hogy ezt a manuális ütemezési folyamatot optimalizáló modullal támogassam, ami a paraméterek ismeretében automatizáltan állít elő minél kisebb költségű ütemtervezetet a feladatok elvégzéséhez.
Az általam készített modul matematikai optimalizálási feladatokat fogalmaz meg az ütemtervezet közelítésére, ezek megoldásaiból készítek munkamenet-javaslatokat. A probléma feldolgozása a modell határainak meghúzásánál kezdődik, hiszen a teljes üzemeltetési munkafolyamat túl sok paramétertől függ.
Már maga az időjárás számos dolgot befolyásolhat: a szélerősség a termelt energiát, a hajók sebességéét, a tengerszint magassága a különböző műveletek biztonságosságát. A meghibásodások javítását különböző képesítésű csapatok végezhetik, adott szállítmányhoz megfelelő típusú hajóval, feladatfüggő végrehajtási idővel.
Először számba vettem a lehetséges paramétereket, majd egy kellően egyszerű, de még az eredeti feladat főbb jellemvonásaival rendelkező feladatot fogalmaztam meg. Innen folytattam tovább a modellezést iterációnként újabb paraméterek hozzáadásával, a teljes feladat minél több vonatkozását megragadva.
Az optimalizálási feladatok megoldásait különböző Matlab toolboxokat használva kerestem, melyek különböző sikerrel teljesítettek. A modelleket kétféleképpen parametrizáltam, az egyik változatban nem lineáris egyenlőtlenségekkel dolgoztam, melynél a megoldások mindig értelmesek voltak, de szűk volt a keresési tér, így a toolboxok hajlamosak voltak lokális minimumban terminálni a globális szélsőérték helyett.
A másik megoldásban csak lineáris egyenlőtlenségek voltak, lazább feltételekkel, így a numerikus optimalizáló eljárások könnyen tudtak kis módosításokkal a jó megoldás felé tendálni. Az elvárások nem explicit módon a kényszerekben voltak megfogalmazva, a célfüggvényben jelentek meg oly módon, hogy az optimális megoldás garantáltan teljesítse a követelményeket.
A különböző algoritmusokat kiértékeltem és összehasonlítottam egymással és egy heurisztikán alapuló mohó algoritmussal. Az algoritmusok által javasolt ütemterveket a szimulátorral validáltam, összevetve az egyszerűsített modellek által becsült költségeket a komplexebb, több paraméterrel operáló szimulátor számításaival. A szimulátorral való integrációt .NET környezetben, C# nyelven valósítottam meg.
szerző
-
Szörfi Jázmin
Mérnök informatikus szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Kolumbán Sándor
postdoc, Eindhoven University of Technology (külső) -
Benedek Zoltán
tanársegéd, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék -
Dr. Juhász Sándor
projektvezető, Mirango Kft. (külső)
