Тема магистерской диссертации: Исследование информационно-управляющей системы «Умный отель» (+доклад, +презентация)

Описание:

В данной магистерской диссертации исследовалась проблема применения комплекса типа «Умный дом» для автоматизации поддержки жизненного цикла систем жизнеобеспечения отеля. В результате проведенного исследования были исследованы существующие системы и методы для автоматизации зданий, на основании которых был выявлен перечень характеристик для построения собственной модели кибер-физической системы типа «Умный дом».

Было проведено детальное исследование с построением схем расположения оборудования как есть и как должно быть в Microsoft Visio. Проведено моделирование поддержки жизненного цикла систем жизнеобеспечения отеля в нотации IDEF0 «ASIS» и «TOBE», в результате которого были выявлены значительные проблемы в существующей технологии. Учитывая, что низкое техническое оснащение характерно для большинства небольших отелей, данное исследование имеет большую практическую значимость и может применяться для других гостиниц и отелей. На основании выявленных проблем и потребностей была разработана модель модели кибер-физической системы типа «Умный дом» с детальным описанием оборудования и программных средств на основе СППР.

Была разработана собственная методика проектирования и внедрения кибер-физической системы типа «Умный дом», которая может успешно применяться на практике и в дальнейшем может быть расширена путем добавления дополнительного оборудования и мобильного приложения для работников и клиентов отеля. Проведена ее настройка и внедрение. Все решения были выбраны на основе методики ФСА, что доказывает их эффективность, а также проведено имитационное моделирование.

Полученная оценка - 5 (один из московских технических университетов).

Оригинальность 70%.

Введение:

В современном мире технологии стремительно развиваются и внедряются во все сферы жизни общества. Еще с 70-х годов прошлого века начало развиваться такое направление, как автоматизация жилых зданий. Сегодня оно является особенно актуальным, появляется все большее разнообразие систем типа «Умный дом», которые будут объединяться в системы «Умный город» благодаря технологии Интернет вещей или IoT. Система «Умный дом» позволяет не только повысить комфорт и упросить быт человека, но и обеспечивает безопасность жилища, сокращает расходы на электричество и водоснабжение благодаря интеллектуальному контролю оборудования.

Очень перспективным является использование «Умного дома» для гостиниц и отелей, где такие системы позволят значительно сократить расходы на персонал обслуживание оборудования, значительно повысят комфорт гостей и позволят настраивать параметры помещения индивидуально не прибегая к помощи персонала. Тем не менее, основной сложностью является подбор оборудования для систем такого типа, а также их программная реализация. Это вызвано большим количеством производителей с несовместимым оборудованием. Комплексные системы, включающие как программную реализацию управления умными устройствами, так и оборудование пока имеют высокую стоимость и не всегда подходят для внедрения в отель. Поэтому необходимо разработать новую методику проектирования систем типа «Умный дом», которая будет достаточно универсальной для использования в отелях различных классов и позволит избежать проблем совместимости оборудования и программного обеспечения.

Цель магистерской диссертации – разработка моделей и методов для повышения эффективности работы отеля за счет внедрения кибер-физической системы типа «Умный дом».

Задачи работы:

 провести анализ комплексной системы «Умный отель»;

 рассмотреть технологические основы создания систем «Умный дом и умный отель»;

 исследовать проблемы разработки систем «Умный дом и умный отель;

 провести сравнительный анализ систем «Умный дом», представленных на мировом рынке;

 выполнить постановку задачи исследования;

 провести анализ проблемы процесса обслуживания систем жизнеобеспечения на примере отеля «Лазурный берег»;

 провести анализ возможности применения интеллектуальных методов для обслуживания систем жизнеобеспечения отеля «Умный отель»;

 выполнить разработку системы поддержки жизненного цикла систем жизнеобеспечения отеля;

 провести моделирование результатов;

 выполнить анализ эффективности полученных решений.

Модели, методы и программные средства, применяемые для решения поставленных задач:

Для решения поставленных задач были применены методы моделирования бизнес-процессов в нотации IDEF0. математические модели и методика функционально-стоимостного анализа. Применялись программные средства CASE- средство Ramus Educational, Microsoft Visio, CODESYS.

На защиту выносятся:

 актуальность исследования;

 разработанные модели IDEF0 и схемы оборудования «как есть» и «как должно быть»;

 методика проектирования и внедрения кибер-физической системы типа «Умный дом»;

 модель кибер-физической системы типа «Умный дом» для автоматизации отеля.

Содержание:

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОБЗОР ЗАДАЧ И РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 6

1.1 Анализ комплексной системы «Умный отель» 6

1.1.1 Определение, назначение и задачи входящие в понятие «Умный дом и умный отель» 6

1.1.2 Практика проектирования и применения систем автоматизации управления зданиями 8

1.1.3 Классификация систем «Умный дом и умный отель» 12

1.2 Технологические основы создания систем «Умный дом и умный отель» 17

1.2.1 Структура автоматизированной системы управления «Умный дом» 17

1.2.2 Обзор программно-аппаратных комплексов, применяемых для автоматизации зданий 21

1.3 Исследования проблемы разработки систем «Умный дом и умный отель» 23

1.4 Сравнительный анализ систем «Умный дом», представленных на мировом рынке 26

1.5 Постановка задачи исследования 29

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ 31

2.1 Анализ проблемы процесса обслуживания систем жизнеобеспечения на примере отеля «Лазурный берег» 31

2.1.1 Обзор применяемых технологий 31

2.1.2 Модель процесса обслуживания систем жизнеобеспечения отеля «ASIS» в нотации IDEF0 36

2.1.3 Выявленные проблемы 41

2.2 Анализ возможности применения интеллектуальных методов для обслуживания систем жизнеобеспечения отеля «Умный отель» 42

2.2.1 Метод ФСА для анализа и проектирования системы жизнеобеспечения отеля (Система «Умный дом») 42

2.2.2 Описание процесса поддержки ЖЦ. Модель процесса «TOBE» в нотации IDEF0 46

2.3 Разработка системы поддержки жизненного цикла систем жизнеобеспечения отеля 47

2.3.1 Разработка системы принятия решений оборудования системы «Умный отель» 48

2.3.2 Разработка интеллектуальной системы поддержки ЖЦ 51

2.3.3 Внедрение и настройка информационной системы для анализа и обработки данных структуры и состояния систем жизнеобеспечения отеля на основе ФСА 55

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОЛУЧЕННЫХ РЕШЕНИЙ 61

3.1 Анализ эффективности полученных решений 61

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67

БЛАГОДАРНОСТИ 68

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ 69

2.1.2 Модель процесса обслуживания систем жизнеобеспечения отеля «ASIS» в нотации IDEF0
Рассмотрим процесс обслуживания систем жизнеобеспечения отеля «Лазурный берег» как есть. Для этого будем использовать нотацию IDEF0, входящую в методологию SADT (Structured Analysis and Design Technique – метод структурного анализа и проектирования). IDEF0 – это функциональная модель, которая является ядром построения всех остальных конструкций, она увязывает воедино информационные и материальные потоки, оргструктуру, управляющие воздействия и саму деятельность компании. Основными элементами IDEF0-диаграмм являются работы, входные и выходные параметры, управление, механизмы и выходные параметры [13]. Для построения диаграмм будет использовано CASE-средство Ramus Educational [14], которое обладает всеми необходимыми средствами для проектирования, но в отличие от своих аналогов, таких как All Fusion Modeler и Business Studio является бесплатным.
На рисунках 13- 19 представлены диаграммы процессов обслуживания систем жизнеобеспечения отеля и ее декомпозиция в нотации IDEF0.

Рисунок 13 – Диаграмма IDEF0 процесса обслуживания систем жизнеобеспечения отеля
Обслуживанием систем жизнеобеспечения занимается персонал отеля:
 администратор, руководящий всеми процессами отеля и работниками, ставит задачи и контролирует их выполнение;
 горничные, обеспечивают чистоту в номерах, включают и выключают оборудование в номерах, проверяют работоспособность сантехники и кондиционеров, при необходимости подают заявку на обслуживание и ремонт бытовых приборов, сантехники, кондиционеров;
 технический персонал: электрики, поддерживающие работоспособность системы электроснабжения и сантехник, осуществляющий обслуживание и плановый ремонт труб водоснабжения и канализации, а также замену и ремонт сантехники.
Установкой и обслуживанием сплит-систем занимается сторонняя организация.
Настройкой и обслуживанием охранного комплекса также занимается сторонняя организация. Следит за результатами охранного комплекса администратор отеля.

Рисунок 14 – Декомпозиция диаграммы процесса обслуживания систем жизнеобеспечения отеля
Для построения диаграммы в первую очередь необходимо определить, что относится к системам жизнеобеспечения:
 системы водоснабжения (водопровод);
 системы водоотведения (канализация);
 системы электроснабжения (розетки с переменным током и освещение);
 системы климатического контроля (кондиционеры и сплит-системы для поддержания комфортной температуры в помещении);
 системы обеспечения безопасности (камеры, датчики дыма, датчики разбиения окон, датчики движения, магнитный замок).

Рисунок 15 – Детализация подпроцесса «Обслуживание системы водоснабжения и водоотведения»
В системе водоснабжения и водоотведения отсутствует какая либо автоматизация или датчики. Горничные ежедневно осматривают состояние номеров, при протечке или иных проблемах оформляют вызов сантехника.

Рисунок 16 – Детализация подпроцесса «Обслуживание системы климатического контроля»
Температура в номере регулируется пультом вручную, отсутствует возможность дистанционного отключения прибора, настройки температуры.