KURZUS: Ellátási lánc menedzsment

MODUL: Vezetékes logisztika

12. lecke: Változó fogyasztói igények menedzselése a vezetékes ellátási láncokban

Tanulási útmutató
Tevékenység
  • sorolja fel, milyen feltételek esetén célszerű vezetékes ellátást alkalmazni;
  • jegyezze meg a víz és a villamos energia fogyasztói igényeinek jellemzőit;
  • jegyezze meg, mi a különbség a víz és a villamos energia tárolása között;
  • fogalmazza meg, hogyan alkalmazkodik a vízellátás és a villamos energia ellátás a változó fogyasztói igényekhez;
  • jegyezzen meg néhányat azok közül a tényezők közül, amelyek a víz és a villamos energia iránti igényt befolyásolják;
  • jegyezze meg, mely tényezők miatt nem kell jelentősen bővíteni a vízellátási infrastruktúrát;
  • jegyezze meg, milyen új technikai lehetőség van a víztornyok kiváltására;
  • fogalmazza meg, miért fontos a villamos energia tárolásának lehetősége;
Követelmények

Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha

  • felsorolásból ki tudja választani, milyen feltételek esetén célszerű vezetékes ellátást alkalmazni;
  • felsorolásból ki tudja választani a víz és a villamos energia fogyasztói igényeinek jellemzőit;
  • a víz és a villamos energia tárolására, a fogyasztói igények követésére vonatkozó állításokról el tudja dönteni, hogy azok igazak vagy hamisak;
  • a víz és a villamos energia fogyasztását befolyásoló tényezőkre vonatkozó állításokról el tudja dönteni, hogy azok igazak vagy hamisak;
  • felsorolásból ki tudja választani azokat a tényezőket, amelyek várhatóan befolyásolni fogják a víz iránti igényt;
Tananyag

A változó fogyasztói igények menedzselésében, a lean/agile logisztikai rendszerek működésének elemzésében hasznos analógiákkal szolgálhatnak a fogyasztói igényeket természetüknél fogva húzott (pull) rendszerben kielégítő vezetékes ellátási rendszerek: a víz- és villamosenergia-szolgáltatás, ahol a fogyasztói igényeknek mind a napi, mind a havi időszakos változása számottevő.

lean: készletezés és karcsúsított termelés,
agile (agilis): agilis, a mindenkori fogyasztói igényekhez igazodó.

1. ábra

forrás: http://www.eroterv.hu/uploadpics/0_P23_02.JPG

Az ellátási hálózatok kialakulásában és fejlődésében kimutatható párhuzamok (legfőképpen a hálózatosodás és a túlméretezés) és eltérések (elsősorban a raktározás) feltárása rávilágít a simított gyártás kiegyensúlyozó, csillapító hatására, a hiány megítélésében kritikus tényezők és az ellátásbiztonság kérdéseire, valamint arra, hogy a legalkalmasabb ellátási rendszer kialakításához nélkülözhetetlen a fogyasztói szokások, igények, és befolyásolásuk lehetőségeinek ismerete.

Ez a lecke a jellegzetes víz- és villamos energia ellátási rendszerek összehasonlító elemzésével kíván rávilágítani a logisztikai hálózatok sajátos természetére és a hagyományos logisztikai rendszerekkel lehetséges analógiákra, tanulságokra.

A modul második leckéje a logisztikai szempontból speciális villamos energia ellátási hálózat működését, az infrastruktúra adottságait és lehetőségeit tárja fel és mutatja be. Az ismeretek közlésén túl kiemelt célja, hogy a speciális rendszer megismerésének, feltárásának módszertanával példát, mintát mutasson a hagyományos rendszerekben is sikert ígérő gondolatmenet elsajátítására.

Római vízvezeték Spanyolországban
2. ábra

forrás: http://www.fotobara.hu/galeria/aquaspanyol.jpg

A romjaikban is csodálatra méltó római kori aquaeductusok a hegyi források vizét gravitációs elven szállították a városokba - a vezetékes ellátást évezredek óta ismeri az emberiség.

Sorolja fel, milyen feltételek esetén célszerű vezetékes ellátást alkalmazni!

Vezetékes ellátást akkor célszerű alkalmazni, ha a termék vagy szolgáltatás iránt nagy volumenben, egyenletes minőségben és folyamatosan jelentkezik a kereslet, több végfelhasználói ponton, és rendelkezésre áll a megfelelő műszaki háttér a szállításhoz és elosztáshoz.

3. ábra

Forrás: http://scienceblogs.com/aardvarchaeology/water%20tap.jpg

Jegyezze meg a víz és a villamos energia fogyasztói igényeinek jellemzőit!

Mind a víz, mind a villamos energia fogyasztásáról elmondható, hogy a napi terhelési görbe nagy érzékenységgel követi az adott település vagy ország termelési, életmód, meteorológiai és egyéb körülményeit. A vezetékes ellátást igénybe vevő nagyszámú, hasonló viselkedésű fogyasztónak köszönhetően, normál üzemben a fogyasztói területekre és a rendszer egészére vonatkozóan a véletlenszerű terhelésváltozások egymás hatását kiegyenlítik, illetve az összes fogyasztás viszonylag lassú, előre jól becsülhető változásában jutnak érvényre.

Víztorony Siófokon
4. ábra

Forrás: http://www.balaton.click.hu/kepek/siofok_viztorony.jpg

A hazai vízellátásban a fogyasztói igények változását egyenletes kitermelés mellett a különböző szinteken végzett jelentős mértékű raktározás egyenlíti ki.

Jegyezze meg, mi a különbség a víz és a villamos energia tárolása között!

A hazai villamos energia ellátás gyakorlatában a raktározás nem megoldott, a fogyasztói igényeket pillanatról pillanatra követnie kell a termelésnek, másként a szolgáltatás összeomlik.

Fogalmazza meg, hogyan alkalmazkodik a vízellátás és a villamos energia ellátás a változó fogyasztói igényekhez!

Mindkét rendszerről elmondható, hogy viszonylag rövid mind a napi csúcs-igény, mind a völgyidőszak igénye. A tartomány átfogásának eszköze a vízellátásban a rendszer számos pontján megvalósított raktározás (protective inventory, lean supply - készletezés és karcsúsított termelés), míg a villamosenergia-ellátásban hazánkban ma még szinte kizárólagos a rugalmasan, eltérő volumen-, költség- és időtényezővel igénybe vehető, folyamatosan rendelkezésre álló különböző erőművi termelő egységek indítása vagy leállítása (protective capacity, agile supply - agilis, a mindenkori fogyasztói igényekhez igazodó termelés).

A Mátrai Erőmű
5. ábra

forrás: http://hg.hu/upload/images/photos/000/042/951/legifoto_Daniel_399.jpg

Az összesített, aggregált (összesített) napi fogyasztási görbe alakjára a lakossági, háztartási fogyasztók gyakorolják a leginkább meghatározó hatást.

Jegyezzen meg néhányat azok közül a tényezők közül, amelyek a víz és a villamos energia iránti igényt befolyásolják!

Jellegzetes fogyasztói típusok a közintézmények, (itt például a vízfogyasztásban az iskolai szünetek szakaszosan kiugró terhelést jelenítenek meg). A másként mind villamos energia, mind víz tekintetében egyenletes fogyasztású ipari üzemekben is kiugró a műszakváltások környékén a tisztálkodási célú igénybevétel.

A szezonalitás szerepe is számottevő: a vízfogyasztás nyáron lényegesen magasabb, de lassanként ez mondható el a villamos energia fogyasztásáról is, elsősorban a növekvő mértékű klimatizálás miatt. Várható új elem néhány évtizeden belül a villamos energia ellátó rendszernek a közúti közlekedéssel összekapcsolódó alkalmazása, a villamos és hidrogén hajtású járművek elterjedése.

A számszerű előrejelzések áttekintése mutatja, hogy a vízellátásban az infrastruktúra bővülését a fogyasztói igények növekedése kevésbé sürgeti:

Jegyezze meg, mely tényezők miatt nem kell jelentősen bővíteni a vízellátási infrastruktúrát!
1.az új készülékek víztakarékosak,
2.a fogyasztói helyek száma és
3.az igényelt vízmennyiség nem nő jelentősen,
4.a jelenlegi infrastruktúra komoly tartalékokkal bír,
5.a víz- és csatornadíj ára is emelkedik, ami takarékosságra ösztönöz.
A győr-szabadhegyi víztorony
6. ábra

Forrás: http://www.tigger.hu/gyor/gyor12.jp

Győr vízellátásában a nyári csúcsfogyasztás 1970-80 között elérte a 70 ezer m3/nap ivóvízmennyiséget, 40 ezer m3/d ipari víz termelése mellett, akkor a meglévő magas-tározó kapacitást is bővíteni kellett. A lakótelep építések miatt a lakosságszám növekedett, a nagy termelőüzemek magas vízfogyasztással működtek, illetve a víztakarékosság foka alacsony volt. 1995-ben már más volt a kép, 45 ezer m3/d az ivóvíz, és 5 ezer m3/d az ipari víz. A város közüzemi ivóvízhálózatával 7,8 millió m3 vizet szolgáltattak 2004-ben. Az egy főre eső vízfogyasztás éves átlagban alig haladja meg a 100 l/fő/nap értéket. A távlati igény mértéke 150 l/fő/nap (a növekedés 2-3 l/fő/nap évente).

Az infrastruktúra létesítésekor, fejlesztésekor döntő jelentőséggel bír a szolgáltatás rendelkezésre-állásának biztosítása - a másik oldalról közelítve a hiány, kiesés esetén az egyes jellegzetes fogyasztói típusok (viselkedések, szokások) számára rendelkezésre álló alternatívák minőségi, mennyiségi és különösen a költség jellemzői. Ez a megközelítés adhat alapot a szolgáltató számára (a fogyasztói típusok speciális igényeivel összefüggésben) a fogyasztói szokások befolyásolására irányuló lehetőségek megfogalmazására (tarifarendszer). A szolgáltatások jelenlétét a fogyasztók természetesnek érzik, a hiányra (karbantartás, átállás, hiba) érzékenyebben reagálnak.

Az ivóvíz tekintetében ma már elfogadott alternatíva a palackozott ásványvizek fogyasztása, ez szükség esetén a főzésre is igaz, de a mosogatásra már nem. A tisztálkodás rövidebb ideig halasztható, a wc-öblítés átmenetileg megoldható az előzetesen tartalékolt, vagy a hálózatból még éppen kivehető vízmennyiséggel.

7. ábra

Forrás: http://butorbolt.hu/uploads/images/termekek/_1225634123_ed0a7d5c78.jpg

A locsolásra alkalmas az esővíz, a fúrt kút, de családi házaknál a megfelelően kivitelezett házi szennyvíztisztító mű megtisztított vize is. Vízben szegény területeken az ivóvíz fogyasztás csökkentésére a fürdővizet alapesetben is "visszaforgatják" wc-öblítésre, de a kiépítés beruházási költsége is számottevő.

A villamos energia kiesésére - éppen a raktározhatóság hiánya miatt - sokkal érzékenyebbek a fogyasztók. Európában a hálózat rendelkezésre állása 95% felett van, a zavarok átlagosan kevesebb, mint 12 másodpercig tartanak. Ipari üzemek energetikai célú beruházások előtt számszerűsítik a kiesési idő és a kiesett mennyiség függvényében a hiány várható költségeit, és döntenek sok esetben kiserőmű megvalósítása mellett (szigetüzemű, multi-generációs villamos-, fűtő- és hűtőenergia-termelő rendszer).

8. ábra

Forrás: http://www.bkv.hu/galeria/combino01_large.jpg

A villamos vontatású közlekedési eszközök hálózati hiba vagy energiahiányos állapot bekövetkezése esetén egyáltalán nem működnek, a közlekedésben a kiesés azonnal érezhető. A háztartások számára is kritikus a villamosenergia-szolgáltatás hiánya (azon kívül, hogy áramszünetkor kénytelenek "gyertyafény mellett nézni a tv-t"), de például a korszerű hűtő- és fagyasztókészülékek a jó hőszigetelésnek köszönhetően akár hosszabb ideig is megfelelő hőmérsékletet tudnak biztosítani a hűtést igénylő élelmiszerek számára.

A villamos főzésnek és fűtésnek alternatívája a földgáz használata, de a párhuzamosan kiépített infrastruktúrák költsége magas lehet. A gazdasági élet minden területén problémát jelenthet, hogy áramszünetkor megfelelő hálózati tartalék forrás kiépítésének hiányában a számítógépek sem működnek.

Összefoglalva: kritikus, hogy az igények egy hiba esetén mennyire halaszthatók, átcsoportosíthatók, és a különböző mértékű és idejű kiesések milyen kellemetlenségeket, számszerűsíthető anyagi károkat okoznak a fogyasztóknak.

A bemutatott vezetékes ellátási hálózatokban alkalmazott logisztikai stratégiáik kiforrottak, mégis érdemes áttekintést nyújtani a közelmúltban megjelent új típusú eszközökről, technológiákról.

Az utóbbi évek technikai fejlődésének köszönhetően már a vízellátásban is megbízhatóan és elfogadható áron alkalmazhatók a frekvenciaváltós szivattyúk.

9. ábra

forrás: http://www.hajtas.hu/img/content/MX_eco_pro/szivattyu3.gif

A széles határok között, folyamatosan változtatható fordulatszámmal megvalósított nyomás-tömegáram szabályozás kiválthatja a nyomás biztosítására hagyományosan alkalmazott víztornyokat,

Jegyezze meg, milyen új technikai lehetőség van a víztornyok kiváltására!

Ezek a berendezések alkalmasak arra, hogy - a szivattyú fordulatszámának folyamatos változtatásával - kezeljék a változó felhasználói igényeket, feleslegessé téve ezzel a víztornyokat. Ezzel az adott beruházásnál jelentős megtakarítás érhető el.

A villamosenergia-rendszer mindenkori terhelését az határozza meg, hogy a rendszer generátorait forgásban tartó mechanikai teljesítménynek mindig egyenlőnek kell lennie a tengelyt tulajdonképpen fékező fogyasztói teljesítmény és a veszteségek összegével, ehhez az erőművek összesített teljesítményét folyamatosan szabályozni kell.

Vízi erőmű működési vázlata
10. ábra

Forrás: http://www.energymanagertraining.com/power_plants/img/hydro2.gif

A szabályozáshoz szükséges teljesítménytartalékok itt egyrészt az erőművi tartalékokból (amelyek különböző költséggel és időtényezővel vehetők igénybe), másrészt importból, harmadrészt, végszükség esetén a fogyasztói korlátozásból származnak.

A villamos energia raktározásában a hagyományos, és az utóbbi időkig szinte kizárólagosan alkalmazott eljárás a szivattyús-tározós erőművek létesítése volt. A szupravezetők, a modern teljesítményelektronikai eszközök, új típusú akkumulátorok és a hidrogén-technológiák alkalmazása technikai lehetőséget teremt a raktározásra, a beruházások költsége viszont magas.

A raktározást - az agilis igénykövetés helyett védelmi készletek kialakítását - az infrastruktúra, mint logisztikai rendszer egészére gyakorolt hatását tekintve mégis rendkívül fontosnak és értékesnek kell ítélnünk, mert lehetővé teszi

Fogalmazza meg, miért fontos a villamos energia tárolásának lehetősége!
  • a túl alacsony (mélyvölgy) vagy túl magas (csúcs) fogyasztói energiaigények kezelését,
  • és a gyors változásokhoz (meredek fel-lefutásokhoz) történő alkalmazkodást.

Kiegészítő tananyag

A győri vízellátó hálózat a beépített területen teljes, minden utcában üzemel vízvezeték. A városi hálózati rendszer alapvetően körvezetékes módon épült ki, ezzel jó minőségű és biztonságos ivóvíz, és a keresztmetszeti túlméretezésnek köszönhetően kitűnő adottságú tüzivíz ellátást tudnak szolgáltatni. A vízellátó hálózat anyaga nem homogén, a vezetékek építésének idejétől függően más-más anyagú vezetékekből áll, a hiba bekövetkezésének valószínűsége az idősebb vezetékeken nagyobb. A víznyomást a hálózati rendszer ellennyomó magas tározó medencéiben tárolt víz szintje határozza meg. Ezekbe a tározókba a vízművekben kitermelt vizet a nagy átmérőjű vezetékeken keresztül juttatják szivattyúk segítségével. A kedvező szivattyúzás biztosítására a vízmű telepeken térszíni tározókat létesítettek. A városban két fő ellátási nyomászóna került kialakításra, a rendszer összesen 28700m3 tározókapacitással bír, ebből 18000m3 magas tározó. A hálózati nyomást mindkét zónában a víztornyok biztosítják (szerepük tehát alapvetően nem az utánpótlás, hanem a nyomástartás), a mindenkori igényelt vízmennyiségről elsősorban a 10000m3-es tározó gondoskodik. Az alapnyomású elosztóhálózatból átemelő-telepek nyomásfokozásával jut el a víz a felsőövezeti rendszerbe, így biztosítható a kritikus, magasabb fekvésű területeken a nyomásigény. A győri vízszolgáltatás rendszeréhez számos környékbeli település is csatlakozik. A víz nem transzformálható, nem összenyomható - a hálózat kiterjedését a megfelelő kitermelés, forrás elérése és a szállítási, elosztási, raktározási infrastruktúra létesítésének és üzemeltetésének paraméterei határozzák meg. A nagyobb rendszer (esetünkben két kitermelési ponttal) létesítési költsége természetesen magasabb, de az ellátásbiztonság is nagyobb.

A Győr város és térségének vízellátását szolgáló vízműtelepek kútjai a Duna kavicsteraszára vannak telepítve, ezek a kutak parti szűrésűek. Az összes kinyerhető napi ivóvíz mennyiség mintegy 60-63 ezer m3. A víznyerés egyenletessége a vízbázis adottságai, a kutak optimális működése szempontjából indokolt.

Az egyenletesen kitermelt vízre nem feltétlenül van azonnal szükség a rendszerben. A két jelentős tározó (raktározó) szint, a szívóoldali medencék (14400m3) és a magastározók (28700m3) között szakaszos üzemű nyomószivattyúk szállítják a mindenkor szükséges mennyiséget.

A napi átlagos ivóvízfogyasztás alig több mint 10000m3, a rendszer tározási-raktározási képessége tehát jelentősen túlméretezett. Ezt a létesítéskor várható jövőbeli bővítések figyelembe vétele mellett számos egyéb műszaki paraméter is indokolja: egy dunai szennyezés, vagy éppen egy levonuló árhullám esetén a kutakat akár napokra is le kell állítani, vagy fokozott mértékű fertőtlenítésre lehet szükség (a fertőtlenítés hosszabb időt vesz igénybe, a lead-time megnövekedése mellett a folyamatos ellátás csak magasabb védőkészlet tartásával oldható meg).

Összegzés

A vezetékes ellátási rendszerek összehasonlító elemzése számos tanulsággal szolgál a hagyományos logisztikai területek számára is.

1. A vezetékes ellátás két bemutatott példája jól illusztrálja, hogy a fogyasztás-vezérelt infrastruktúrák a fogyasztás sajátosságainak a függvényében telítődnek, érnek el műszaki-technikai korlátaik határára. A hiány költsége a döntő abban, hogy az igények kielégítése szempontjából szükséges beruházások mikor, milyen színvonalon valósulnak meg.

2. A vezetékes hálózatok integrált irányítási rendszerként működnek, ennek köszönhetően akár a karcsúsított, akár az agilis rendszer esetében alkalmasak a változó fogyasztói igények kielégítésére (automatizáltság, önszabályozás).

3. A vízellátásban új elem a frekvenciaváltós szivattyúk megjelenése, ezek statikus tárolókat, víztornyokat válthatnak ki. A villamos energia ellátásban a raktározás nagyobb mértékű elterjedése jelentős hálózati megtakarításokat eredményez (hosszú ideig használható még a jelenlegi távvezeték- és transzformátor-rendszer), gyorsan mozgósítható tartalékot jelent a hirtelen terhelésváltozások vagy hibák bekövetkezése esetén (dinamikus stabilitás), nem utolsósorban lehetőséget teremt az ingadozó természetű megújuló forrásokból (szél, nap) termelhető villamos energia hálózatba integrálásához, egy hatékonyabb, környezetbarát energetikai szerkezet kialakításához.

4. Megállapítható, hogy a vezetékes ellátási hálózatok esetében a változó fogyasztói igények kiszolgálására alkalmas karcsúsított/agilis (lean/agile) logisztikai rendszert a változó műszaki-technikai lehetőségek és az infrastrukturális beruházás megtérülése függvényében érdemes és indokolt újraformálni (re-engineering).

Önellenőrző kérdések
1. Jelölje meg, milyen feltételek esetén célszerű vezetékes ellátást alkalmazni!
"Ha a termék, vagy szolgáltatás iránti kereslet..."
kis volumenű.
folyamatosan jelentkezik.
egyenletes minőségben jelentkezik.
kevés végfelhasználói ponton jelentkezik.
2. Jelölje meg, hogy az alábbiak közül mely állítások igazak a víz és a villamos energia fogyasztói igényeire!
A napi terhelési görbe általában független az adott település vagy ország termelési, életmód, meteorológiai és egyéb körülményeitől.
Normál üzemben a rendszer egészére vonatkozóan a véletlenszerű terhelésváltozások egymás hatását kiegyenlítik.
A terhelésváltozások az összes fogyasztás viszonylag lassú, előre jól becsülhető változásában jutnak érvényre.
A vezetékes ellátást legtöbbször nagyszámú, teljesen eltérő felhasználási "viselkedésű" fogyasztó veszi igénybe.
3. Jelölje meg az alábbiak közül az igaz állításokat!
Az ivóvíz tárolása viszonylag könnyen megoldható.
Mind a víz-, mind a villamos energia-igényre jellemzők a hosszú napi csúcsidőszakok.
A villamos energia tárolása Magyarországon jelenleg nem megoldott.
A víz iránti igények változásának követése a kitermelt víz mennyiségének folyamatos változtatásával történik.
A villamos energia iránti igények változásának követése az erőművek termelő egységeinek indításával vagy leállításával oldható meg.
4. Jelölje meg az alábbiak közül az igaz állításokat!
A közintézmények vízfogyasztása nappal általában azonos szintű.
Az ipari üzemekben műszakváltáskor kiugró lehet a víz iránti igény.
A villamos energia fogyasztása az év során közel állandónak tekinthető.
Az ipari üzemek villamos energia fogyasztása - a műszakváltástól eltekintve- egyenletes.
5. Jelölje meg, az alábbi, vízfogyasztást befolyásoló tényezők közül várhatóan melyek lesznek igazak a közeljövőben!
Az új háztartási készülékek víztakarékosabbak.
A fogyasztói helyek száma jelentősen nőni fog.
Az igényelt vízmennyiség nem nő nagymértékben.
A jelenlegi vízellátási infrastruktúrának komoly tartalékai vannak.
A víz- és csatornadíj ára is emelkedik, ami takarékosságra ösztönöz.