![]() |
ÚVODNÍ STRÁNKA | KDO JSME | CO JE TO GIS? | HARDWARE | SOFTWARE | DATA | ŠKOLENÍ | PODPORA UŽIVATELŮ | ARCREVUE |
|
|
Ing. Miroslav Fanta |
Následující text se zabývá určitými obecnými zásadami a možnostmi přístupu k řešení problematiky tvorby informačního systému založeného na GIS pro rozvodný závod, ať se jedná o problematiku telekomunikací či o distribuci plynu, vody, elektřiny a jiných médií. Jak by pravil klasik, každé řešení má své výhody, ale i své nevýhody. Chybou je, pokud se na nevýhody přijde až po proinvestování statisíců korun a měsíců lidské práce. Analýza problému a diskuse nad návrhem řešení jsou v každém případě nepochybně na místě.
Pro místní teplárnu, která obhospodařuje 3 5 kilometrů potrubí a 50 zákazníků by patrně nebylo vhodné navrhovat unixový databázový stroj a řešení založené na SDE a systému ARC/INFO takovéto případy je schopen obhospodařit software kategorie ArcView GIS s tématickými nadstavbami a případnými uživatelskými úpravami. Zcela jiná je však pochopitelně situace v případě distribuční-ho podniku se stovkami kilometrů sítí a počtu zákazníků, který se pohybuje v tisících, desítkách tisíc či dokonce statisících zde je již potřeba vybavení na patřičné úrovni a výkonnosti.
Ukažme si nyní blíže, jak by mohl vypadat návrh systému pro poslední jmenovanou kategorii tudíž například krajskou rozvodnou společnost pro dodávky elektřiny či plynu, sdružený vodárenský podnik nebo firmu pro distribuci signálu kabelové televize ve větším městě, o telefonních sítích nemluvě.
Základem je pochopitelně databáze. Ale jaká databáze? Nyní nemáme na mysli volbu výrobce databázového systému, ale jeho uspořádání:
Pro správnou volbu uspořádání databáze a celkový návrh struktury systému je třeba především:
Strukturu systému potom přibližuje následující grafické schéma:
Ing. Miroslav Fanta |
Není to tak dávno, kdy ESRI ohlásila nový produkt ArcFM. Než se začneme věnovat jeho vlastnostem, zkusme se nejdříve podívat na vývoj ArcFM v širších souvislostech.
ESRI se zabývá tvorbou geografických informačních systémů již bezmála dvacet let a právem je označována jako číslo jedna ve svém oboru. Toto ocenění si zasloužila především díky svému nejznámějšímu produktu ARC/INFO, který lze považovat již za klasiku v oblasti GIS a který je mezi odborníky považován za učebnici tohoto informačního odvětví. Z obliby ARC/INFO později těžily další produkty z dílny ESRI, jako jsou PC ARC/INFO, ArcView, MapObjects a další. Všechny tyto produkty mají podobnou filosofii. Jsou určeny těm uživatelům, kteří mají různorodé požadavky jak na způsob pořizování dat, tvorbu výstupů, ale především na zpracování dat a nechtějí být svázání limitovaným množstvím neohebných funkcí. Chtějí mít jistotu, že cesta k řešení jejich požadavků existuje, byť někdy za cenu větší otevřenosti systému a jeho funkcí a tedy nutnosti se blíže seznámit s obecnými nástroji a jejich parametry.
Teprve budoucnost rozhodne, zdali konec dvacátého století skutečně přinesl boom v oblasti výpočetních technologií. Každopádně nám to tak zatím připadá. Dneska běžný počítač již má pramálo společného s počítáním, ale stále více se přibližuje prostředku určenému ke komunikaci. A naopak běžné komunikační prostředky se stále více podobají počítači alespoň svým vnitřním uspořádáním. Pro nás uživatele z toho vyplývá to, že máme stále méně času, ale i mozkové kapacity, věnovat se jednotlivým funkcím systému, či si je upravovat do požadovaného sledu tak, aby plnily námi vytčené požadavky.
Je velmi obtížné vhodně skloubit obě tyto výše zmíněné kategorie software, ale důkazem, že to jde, je právě již zmíněný produkt ArcFM. ArcFM není jediný produkt, kterým se firma ESRI v poslední době více orientuje na koncová aplikační řešení pro specifické trhy. Dalšími takovými produkty jsou ArcLogistics Route vhodný pro firmy zabývající se logistikou, ArcView Business Analyst řešící problémy obchodních společností, NetEngine pro podporu vývojářů a připravují se další. Pro ně však bohužel v tomto čísle ArcRevue již není místo, ale určitě se k nim někdy vrátíme.
Soustřeďme se nyní na to, kvůli čemu jste vlastně tento článek začali číst, tedy na to, co ArcFM umí a komu bude sloužit. Arc Facilities Manager (odtud zkratka ArcFM) je produkt výhradně určený distribučním společnostem, zabývajícím se rozvodem plynu, elektřiny, rozvody vodovodů a kanalizací a firmám poskytujícím služby v oblasti telekomunikací.
ArcFM je produkt nový a své místo na našem trhu si teprve hledá. Většina distribučních společností již disponuje různými počítačovými programy, usnadňujícími shromažďování a evidenci digitálních map sítí. Co tedy ArcFM může těmto společnostem nabídnout nového? V čem se liší? První, co nás na produktu zaujme je to, že se nejedná o počítačový program v pravém slova smyslu. ArcFM je komplexní řešení. Řešení, které sestává z řady vzájemně provázaných produktů, jejichž vhodnou kombinací lze dosáhnout maximálního efektu pro různé úrovně řízení. Disponuje mohutným nástrojem pro správu databází v prostředí RDBMS, prostředkem pro údržbu a editaci této databáze, ale i jednoduchými nástroji pro desítky koncových uživatelů od servisních techniků až po vrcholové manažery.
Celé řešení ArcFM je založeno na několika základních principech:
Celé řešení ArcFM je tvořeno jednotlivými moduly, jejichž využití a nasazení bývá výsledkem podnikové analýzy. Ta je zpravidla nedílnou součástí celého řešení. Sestává z několika fází, jejichž náročnost, ať už co do obsahu, tak co do délky trvání je většinou přímo úměrná rozsahu celého řešení. V průběhu první fáze, úvodní studie, dochází k rozboru stávajícího stavu a definování potřeb, z čehož vyplyne první návrh komplexnosti výsledného systému včetně návrhu na využití jednotlivých modulů. Pro vlastní ArcFM je nejzávažnější fáze druhá, globální návrh, ve které dojde k definování datového modelu, kterého jádro celého systému využívá jako zdroje pro většinu svých činností. Třetí fáze, detailní návrh, bývá časově nejnáročnější a sestává z vytváření definovaných struktur a z naplňování jednotlivých databází v RBI (Rule Base Interface). Závěrečná fáze implementační hlavní část projektu uzavírá. Další činnosti jsou již vázány pouze na údržbu celého systému.
Schéma všech modulů je patrné z obrázku. Základní řešení celého systému sestává z vlastního produktu ArcFM, který tvoří jádro aplikace a postihuje větší část potřeb uživatelů. Druhou nezbytnou součástí je RBE (RulaBase Engine), neboli systém pravidel chování a řízení aplikace. Velká většina stávajících řešení na bázi ArcFM rovněž využívá ArcFM Viewer, jednoduchý prostředek pro rychlou vizualizaci dat. Využití ostatních součástí ArcFM záleží na nárocích a potřebách té které společnosti. Jsou jimi ArcFM Field Designer pro práci v terénu, ArcFM Designer pro navrhování a zakreslování nových prvků sítě, Responder pro řešení a analýzu chybových a havarijních stavů a DistOps pro síťovou analýzu. O ArcFM Viewer a ostatních příbuzných produktech se více dozvíte na jiném místě tohoto časopisu.
Nyní se věnujme o něco podrobněji dvěma základním produktům ArcFM a RBE.
ArcFM využívá funkcionality ARC/INFO a svým pojetím tvoří základní prvek systému. Je využíván v průběhu celého pracovního cyklu od okamžiku pořizování dat, jejich správy a údržby až po tvorbu mapových výstupů. Všechny tyto fáze jsou uzpůsobeny prostředí distribučních společností. ArcFM tedy už ve svém základním provedení vyhovuje nárokům správy a údržby sítí. Disponuje škálou funkcí pro geometrické konstruování s využitím trigonometrických funkcí. To ve spojení s precizně navrženým datovým modelem umožňuje rychlé zakreslování a editaci elementů sítě s automatickým vyloučením velkého množství logických chyb.
Základní smysl editačního modulu ArcFM je umístit do území jednotlivé elementy sítě jako jsou potrubí nebo vodiče elektrického proudu včetně zařízení s nimi souvisejícími (ventily, transformátory), a to tak, aby zůstala zachována logika celé sítě a nedošlo k zakreslení takové situace, která by v reálném prostředí nebyla možná. Tato pravidla chování jsou obsahem databáze, která je standardní součástí produktu. Stroj, který se o tuto databázi stará se nazývá Rule Base Engine (RBE). RBE obhospodařuje definice tří typů objektů. Datové objekty jsou geograficky lokalizované prvky, atributy a vazby definující plně normalizovaný datový model. Kontrolní objekty kladou požadavky na topologii, umístění objektů a záruky kvality objektů. A nakonec vztahové objekty popisují specifikace menu, symbolů, anotací, charakteristik grafických výstupů a uživatelského interface.
Kromě těchto speciálních funkcí ArcFM samozřejmě obsahuje i funkce běžné v každém geografickém informačním systému, jako jsou tvorba dotazů, zpráv, grafů, možnost tvorby grafických výstupů, škála běžných zobrazovacích funkcí, měřítkových funkcí, kótování apod.
Pravděpodobně nejdůležitějším prvkem celého řešení je databáze. To platí jak pro ArcFM, tak i pro jiné systémy zabývající se obecně správou dat. V ArcFM lze databázi zjednodušeně popsat jako centrální, relační a bezešvou. Jak je patrné z obrázku, všechny subsystémy jsou konstruovány tak, aby mohli s touto centrální databází komunikovat. Ta je vedena v prostředí standardní komerční relační databáze (RDBMS) a to buď Oracle Universal Database nebo Microsoft SQL Server. V této databázi jsou pak uloženy všechny údaje, tedy jak grafické tak alfanumerické. Pro vyhledávání se využívá propracovaného systému prostorového indexování, který umožňuje v rozsáhlé bezešvé databázi okamžitě vyhledat sledované prvky a zobrazit je formou mapy nebo předpřipraveného formuláře. Díky této technologii se vývoj geografických informačních systémů pro distribuční společnosti posunuje o další krok kupředu. Dříve používaný systém tzv. výkresů tak nahrazuje jednolitá celistvá databáze prvků bez nuceného dělení na samostatné, často na sebe nenavazující mapové listy.
ArcFM přichází s novým pojetím správy dat distribučních společností. Podobně jako většina ostatních produktů ESRI jeho cílem je stát se součástí informačního systému podniku, ne pouze nástrojem pro správu výkresové dokumentace. Díky svým vlastnostem a díky připravenému rozhranní na další používané systémy jako jsou systém integrovaného obchodního řešení SAP R/3, systémy SCADA apod. má všechny předpoklady stát se skutečně integrální součástí informačního systému podniku.
Ing. Radomír Kuttelwascher |
Máme-li poskytnout co nejstručnější charakteristiku tohoto produktu, pak by byl patrně na místě anglický termín desktop viewer neboli prohlížečka. K tomu ale zároveň je nutno okamžitě dodat: velice sofistikovaná a kvalifikovaná prohlížečka.
Aplikace ArcFM Viewer je určena pro rychlý a snadný přístup k datům správy distribučních sítí. Jedná se o produkt s vysokým výkonem zobrazování a vyhledávání v databázi. ArcFM Viewer představuje typického vysoce produktivního desktop klienta v prostředí PC na platformě Windows NT s velmi příznivým poměrem cena/výkon. Je vytvořen za použití MapObjects a díky zpracování pomocí OLE-COM technologie využívá všechny standardy nabízené daným operačním systémem, tj. integraci s ostatními programy v prostředí Windows, propojení s databázemi přes standardní rozhraní ODBC, nástroje pro import a export dat a drivery výstupních zařízení.
Stejně jako všechny programové prostředky firmy ESRI určené pro využití v oblasti AM/FM aplikací GIS podporuje a využívá pro svou činnost datový model zpracovávaný pomocí Rule Base Engine. Veškeré databázové dotazy procházejí RBE, odkud jsou směřovány do příslušných atributových tabulek. Vzhledem k tomu, že jak ArcFM, tak i ArcFM Viewer využívají stejné RBE tabulky, minimalizuje toto řešení potřebu uživatelských úprav a snižuje nároky na údržbu.
Dalším faktorem pozitivně ovlivňujícím výkonnost tohoto produktu je i rychlý bezešvý přístup k datům v RDBMS ArcFM Viewer využívá komponenty určené pro přímou klient/server interakci s databázovými tabulkami a výběr se provádí přímo v databázi. Poslední novinkou ve vývoji ArcFM Vieweru jsou nadstavby (extensions) umožňující editaci alfanumerických atributů včetně změn, které mají vliv na používané výstupní grafické symboly a annotace.
Přehled funkcí
Následující seznam je stručný popis funkcí ArcFM Viewer, organizovaný podle struktury menu.
Podporované datové formáty
Přípustná je jakákoli kombinace těchto dat v jednom zobrazení (okně).
Další programové produkty pro správu sítí:
Pro rychlé zobrazování prostorové databáze a dotazování na stav sítě se používá možností, které poskytuje ArcFM Viewer. Systém nalézá uplatnění především na pracovištích operativního dispečinku sítí. Data a podklady které zpracovává mohou sloužit rovněž pro modelování chybových stavů a nácvik jejich řešení.
Ing. Miroslav Fanta |
Integrace různých softwarových systémů v rámci informačního systému pro správu sítí (AM/FM/GIS) byla vždy velmi nákladnou a časově náročnou záležitostí. S cílem eliminovat potřebu uživatelského přizpůsobení, které zde je typické, zahájila firma ESRI na jaře roku 1998 proces definování standardních rozhraní AM/FM/GIS k návazným informačním technologiím. Významné podněty pro tuto aktivitu poskytla i společnost SAP, obchodní partner firmy ESRI. Celá iniciativa dostala označení Open Facilities Management (OpenFM) Initiative. Jejími zakladateli jsou společnosti ESRI, Miner and Miner, Microsoft a Hewlett-Packard.
Open FM používá pro zpracování prostorových dat jako primární ESRI technologii. Vytvářená propojení umožní společnostem zabývajícím se správou distribučních sítí sdílení a plnou integraci dat díky certifikovanému rozhraní mezi ESRI GIS systémy a podnikovým informačním systémem SAP R/3. Společnost Hewlett-Packard se účastní společné iniciativy svými hardwarovými produkty, které se uplatní v budovaných informačních systémech na straně serverové i klientské. Microsoft přispívá populární a stále více se rozšiřující SQL Server databází, firma Miner and Miner poté působí především jako nositel know-how pro oblast správy sítí s bohatými praktickými zkušenostmi v expertní a konzultační činnosti a při tvorbě tématických aplikací s ESRI spolupracuje již od roku 1986. Cílem Open FM je poskytnout správcům sítí kombinací hardware, software a aplikací komplexně integrované AM/FM/GIS řešení, které prochází napříč celým podnikem.
Z technického hlediska budou tato rozhraní vyhovovat metodologii BAPI (Business Application Programming Interface) společnosti SAP a jsou vytvářena s využitím technologií COM/DCOM, Java a CORBA pro tři navzájem se doplňující softwarové technologie:
Partnery iniciativy OpenFM, kteří se spolupodílejí na vývoji uvedených rozhraní, jsou společnosti
Každé rozhraní mezi GIS, výše uvedenými doplňujícími technologiemi a systémem SAP R/3 bude vytvořeno tak, že bude vyžadovat jen nepatrné nebo vůbec žádné uživatelské přizpůsobení. Zároveň při návrhu rozhraní musí být uvažován další vývoj a tedy tato rozhraní budou otevřeným standardem.
Ze strany ESRI se výsledky těchto prací integrují do produktů ARC/INFO, ArcView GIS, MapObjects a SDE. Nová nadstavba systému ARC/INFO, produkt ArcFM, určený specielně pro správu inženýrských a telekomunikačních sítí, je pochopitelně rovněž součástí tohoto řešení.
Schéma architektury řešení OpenFM
Ing. Miroslav Fanta |
Jak již bylo uvedeno v předcházejících článcích, ArcFM je prakticky novinka, která byla uvedena na trh u příležitosti světové konference uživatelů ESRI v létě roku 1998. Přesto se již může firma ESRI pochlubit celou řadou instalací tohoto produktu u důležitých uživatelů.
Dříve, než bude uveden jejich přehled a reference, by však bylo vhodné se zmínit alespoň ve stručnosti o dvou významných evropských implementacích systému MMPowerTools, který představoval v jistém slova smyslu ideového předchůdce ArcFM stejně jako on byl vyvinut ve spolupráci firem ESRI a Miner & Miner a byl určen pro nasazení technologie GIS pro správu inženýrských sítí. Tyto implementace jsou zmíněny mimo jiné kvůli tomu, že byly podnětem pro zřízení evropské pobočky firmy Miner & Miner v Dánsku, která výrazně přispívá i k dalšímu šíření současného moderního produktu, ArcFM, na evropských trzích a ke zkvalitnění služeb pro jeho evropské uživatele, což je u nového produktu pochopitelně velice přínosné.
NESA Danish Electrical Power, Dánsko
Implementace GIS na základě technologie firmy ESRI
Taarnby Informi, Dánsko
GIS pro správce vodovodní a kanalizační sítě
A nyní již přehled vybraných realizovaných či připravovaných implementací systému ArcFM:
PIDPA Provincial and Interurban Drinking Water Company of Antwerp Province, Belgie
Vodárenská společnost PIDPA je dodavatelem pitné vody pro více než 1 000 000 obyvatel. V závěru roku 1998 se po náročném výběrovém řízení rozhodla pro implementaci GIS řešení pro management a údržbu své distribuční sítě, založeného na produktech ESRI. Plné nasazení se předpokládá v polovině roku 1999. Jedním z klíčových faktorů, které rozhodly ve prospěch ESRI, byla skutečnost, že navržené řešení je založeno na otevřené systémové architektuře a propracovaných průmyslových standardech. Plánuje se mimo jiné i integrace GIS řešení se systémy pro analýzy sítí a CAD systémy. Součástí projektu je rovněž převod značného množství analogových map do digitálního tvaru a připojení cca 70 000 plánů a schémat do nové databáze. V budoucnu bude do GIS zahrnut i terénní informační systém.
Wessex Water plc, Wessex,Velká Británie
Na podzim roku 1998 se pro implementaci ESRI GIS řešení pro distribuční sítě rozhodla vodárenská společnost Wessex Water. Při výběru rozhodovaly především následující skutečnosti:
Počáteční počet 250 uživatelů systému bude postupně až na více než 1000 uživatelů. V celkovém kontextu systém zajistí přístup k prostorovým i alfanumerickým datům pro všechny potřebná pracoviště (mobilní terénní stanice, intranet, desktop GIS, pracovní stanice, ).
ALP Alexandria Light and Power,Alexandria, Minnesota, USA
Společnost Alexandria Light and Power (ALP) působí jako dodavatel elektřiny a pitné vody na části území státu Minnesota. Průměrný roční růst firmy je 7 8%, což je v daném teritoriu vynikající výsledek. V zájmu udržení a podpory tohoto trendu se rozhodla již v létě roku 1998 jako jeden z prvních uživatelů pro implementaci AM/FM/GIS systému založeném na ArcFM. Řešení GIS pro ALP rovněž využívá ArcFM Rule Base Engine, který poskytuje uživatelům přizpůsobitelnou metodologii pro datový model, správu dat a vývoj rozhraní. Do prostorové databáze budou zahrnuty kromě linií vedení i veškerá zařízení na sítích, jako sloupy elektrického vedení či pouličního osvětlení, transformátory, atd. Přístup k prostorově vázaným datům budou mít všechna oddělení ALP (provozní, obchodní, ekonomické a další). Využití systému bude nejen správa a tvorba databáze a mapových výstupů, ale i plánování dalšího rozvoje sítě, systémová analýza a řešení poruchových stavů.
SHECO Sam Houston Electric Cooperative, Inc., Livingston, Texas, USA
SHECO dodává elektrickou energii více než 45 000 zákazníkům v deseti texaských okresech, k čemuž jí slouží zhruba 9 100 kilometrů rozvodných sítí. Řešení postavené na základě ArcFM poskytne SHECO integrované prostředí pro management a analýzu sítí, automatizovanou tvorbu map, plánování a řízení prací včetně provázanosti na zákaznický informační systém apod.
Houston Industries, USA
Společnost Houston Industries, Inc., která je se svými 4 miliony zákazníků jedním z největších světových dodavatelů energie, vybrala pro své přidružené společnosti - správce plynovodních a elektrických sítí - jako standard pro jednotnou tvorbu GIS subsystémů technologii GIS firmy ESRI. V rámci této standardizace dojde ke sjednocení systémů GIS na bázi řešení ESRI. Společnost Houston Industries, Inc. se rozhodla pro technologii firmy ESRI na základě 45 dní trvajících testů a ukázek řešení různých výrobců. Z mnoha faktorů, které vedly k volbě firmy ESRI, hrálo důležitou roli, samozřejmě kromě splnění všech funkčních požadavků, zejména vedoucí postavení firmy ESRI na trhu GIS, úplná řada produktů pro všechny úrovně nasazení, vyřešená problematika internetových aplikací a kvalitní interface na systém SAP.
Standardizace GIS umožní sdílení a využití zdrojů dat všemi zúčastněnými společnostmi. Systém bude využívat několik set uživatelů na cca 50 oblastních pracovištích.
NYSEG New York State Electric and Gas, New York, USA
V tomto případě se jedná o využití GIS pro tvorbu aplikace pro podporu řešení výpadků dodávky energií tzv. Trouble Call Managenment System (TCMS).
TCMS diagnostikuje pravděpodobnou příčinu, podporuje jak manuální, tak automatické vypínání a zapínání, monitoruje aktuální stav se zvýrazněním odpojených nebo uzavřených segmentů sítě na mapě. Poskytuje řadu funkcí pro dispečink opravářských čet. Systém je založen na systému ArcFM a ArcFM Viewer.
Část systému řešící problematiku dodávek elektrické energie obhospodařuje plochu více než 46 000 km2 s 2 223 000 obyvateli, která zahrnuje 149 větších a 373 menších měst; management plynovodů pokrývá plochu cca 12 500 km2. Celkově se jedná o 65 000 km sítí a 434 uzlových stanic.
Systém pro vybranou provozní oblast jako pilotní projekt byl uveden do provozního režimu v červenci 1998, plné nasazení na všech třinácti provozních oblastech bylo plánováno do konce roku 1998.
Alinta Gas, Perth, Austrálie
Společnost Alinta Gas vznikla v roce 1992 na základě rozhodnutí odborné komise státu Západní Austrálie o deregulaci a demonopolizaci dodávek plynu. V současné době dodává plyn pro 350 000 odběratelů včetně obchodních a průmyslových společností a spravuje 9 730 km sítí.
Gas Network Information System (GNIS) je součástí integrovaného informačního systému organizace a slouží pro podporu správy prostorové databáze, integraci se systémem správy majetku a dalšími komponenty IS, pro tvorbu map, trasování sítě, modelování, analýzu dat, generování zpráv a přehledů, dotazy do databáze atd. V rámci tzv. iniciativy AlintaGas 98 bude GIS subsystém integrován se systémem SAP. GNIS je založen na technologii klient / server a předpokládá se současná práce až 100 klientů (PC).
Kromě uvedených aplikací je AM / FM / GIS řešení využívající produkty firmy ESRI pochopitelně nasazeno na řadě dalších pracovišť, zde jsme se však soustředili pouze na výběr z nejnovějších implementací založených na ArcFM.
Za zmínku rovněž stojí skutečnost, že společnost Boston Edison obdržela v roce 1998 prestižní cenu AM/FM International Excellence Award, která je každoročně udílena na mezinárodní konferenci AM/FM International Conference za výsledky dosažené ve vývoji automatizovaných systémů pro tvorbu systémů v oblasti AM/FM. Společnost Boston Edison obdržela tuto cenu za systém CADIMAGE (Computer Aided Distribution Information Management and Graphics Editor), vyvinutý na základě systému ARC/INFO a dalších komponent technologie GIS firmy ESRI.
Ing. Miroslav Fanta |
[ ÚVODNÍ STRÁNKA ] | [ KDO JSME ] | [ CO JE TO GIS? ] | [ HARDWARE ] | [ SOFTWARE ] |
[ DATA ] | [ ŠKOLENÍ ] | [ PODPORA UŽIVATELŮ ] | [ ARCREVUE ] |