11.1 INTRODUCEREFuncionarea societii moderne depinde de calitatea facilitilor de infrastructur disponibile. Infrastructurile fizice, cum ar fi reelele de transport, ap i furnizarea de energie, ndeprtarea deeurilor, i de telecomunicaii furnizeaz condiiile de baz pentru funcionareaa persoanelor fizice i juridice. Progresul tehnologic i trecerea la o economie predominant orientata spre servicii au adus infrastructurile de informaii, de telecomunicaii, precum i cunotine n prim plan. De-a lungul timpului, infrastructurile au devenit din ce critice pentru funcionarea societii, ca procese economice i sociale ntr-o mare msur se bazeaz pe serviciile oferite de astfel de sisteme. Nerespectarea acestor infrastructuri este una dintre cele mai importante vulnerabiliti ale societii moderne aa cum sa demonstrat de efectele negative ale furnizrii ntrerupt ap, penele de curent de energie electric, sau de telecomunicaii care nu n trecut funcionarea cele mai multe dac nu toate celelalte sisteme de infrastructur (i pentru multe alte sectoare, de asemenea). n plus fa de vulnerabilitatea inerente infrastructurilor interconectate, muli dintre ei sunt sau au fost in procese de schimbare instituionale, cum ar fi procesele de privatizare i liberalizare. Acest lucru complic serios problema de proiectare i exploatarea infrastructurilor de ncredere i n condiii de siguran, pentru c multe altele actori sunt implicai n sistem, fiecare cu propriile scopuri i obiective. Mai ales interaciunea dintre factorii tehnologici, de comportament, i instituionale i, uneori, expansiunea rapid a numrului de partide publice i private implicate creterea complexitii infrasystem. Mai mult, n cretere dependenele transfrontaliere necesit o analiz i proiectare la nivel internaional pentru inovaii tehnologice i instituionale. n cele din urm, tensiunile dintre preocuprile de pia se adreseaz (pe termen scurt) ctigurile economice i a calitii serviciilor, probleme de echitate i de corectitudine, precum i cerinele de durabilitate pe termen lung complica proiectarea i funcionarea infrasystems.Aceste modificri reprezint provocri formidabile pentru factorii de decizie politic, inovatori de afaceri, proiectanii de sisteme, operatori de infrastructur, i oameni de tiin deopotriv. Domeniul cercetrii infrasystem acoper, prin urmare, un spectru larg de subiecte, care pot fi vizualizate din unghiuri diferite, exist n diferite contexte, da natere la diferite ntrebri, i poate duce la soluii diferite. Exist, totui, un numr de aspecte comune ntre infrasystems i cercetare asociate (Herder i Thissen, 2001).Infrasystems afia spaiale, reele caracteristici.Schimbare n curs n tehnologie i instituii, cum ar fi privatizarea i liberalizarea n multe sectoare.Este necesar de a lua n considerare uneori contradictorii indicators.These de performan includ fiabilitate de infrasystems, calitatea serviciilor, costurile, accesul publicului, precum i de mediu i a altor impacturi Van Riet de, (2003).Eficacitatea infrasystems depinde de interaciunea complex a factorilor tehnologici, instituionali, i umane.Infrasystems converg, care este, ele devin tot mai interconectate i interdependente. Tehnologic, multe, dac nu toate infrasystems depind instalaiei i energie, din ce n ce, onthe ICTinfrastructure. Instituional, mai multe companii prin fuziuni sau preluri exploata diferite infrasystems, cum ar fi energia i furnizarea de ap (CMIIP, 1995 i GAO, 2003).Caracteristicile Infrasystems displayall de sisteme de sisteme (Sage, 2005): ele constau din mai multe sisteme care sunt guvernate, n mod independent, conin elemente motenite puternice, conine att elemente tehnologice i de comportament, comportament de afiare emergent, i aa mai departe.Din cauza acestor comune, leciile nvate ntr-un sector de infrastructur pot fi transferate ctre alte sectoare i schimbul de abordri de cercetare, constatri i soluii pot fi plin de satisfacii. Totui, aceasta nu este o sarcin uoar. n primul rnd, pentru c exist numeroase diferene ntre sectoare, un cadru adecvat pentru identificarea comune i a diferenelor este practic lipsete. n al doilea rnd, pentru c de cercetare are tradiional sa concentrat pe un singur sector, pe o parte sau pe doar un singur aspect. Puini, dac este cazul, au fost fcute ncercri la cercetare comparativ. n timp ce este nevoie de o nelegere a interaciunilor complexe ale varietatea de componente de sistem i aspecte, complexitatea infrasystem este att de mare nct s fac o analiz sistem integrat, inclusiv toate aspectele relevante practic imposibile.

n acest capitol, vom explora moduri n care un sistem de perspectiv a sistemelor pe infrasystems pot asista n capturarea interaciunea complex a tehnologiei i a instituiilor la diferite niveluri ale sistemului. n primul rnd, vom prezenta un sistem conceptual simplu de model de sisteme care pot fi folosite pentru:1. identifice aspectele i elementele diferite infrasystems cheie,2. compara comune i diferenele dintre sectoarele.

n continuare, vor fi descrise doua exemple mai specifice ale problemelor legate de energie analiz i proiectare a ilustra, pe de o parte, utilitatea potenial a sistemelor de sisteme descompuneri, i, pe de alt parte, varietatea de posibile descompuneri. n cele din urm, vom discuta despre unele determinani de performan infrasystem i arat modul n care aceti indicatori de performan cravat cu diferite niveluri de sistemul de modele sisteme. ncheiem capitolul nostru de stabilirea unei agende de cercetare.

11,2 CONCEPTE GENERALE I MODEL11.2.1 Spre un model de referin: Infrasystem Layer ModelulDatorit caracterului multidisciplinar al zonei cercetare infrasystems, exista multe modele diferite.Multitudinea de modele, fiecare dezvoltat dintr-o perspectiv monodisciplinar, precum i cu un scop specific n minte, nu faciliteaz compararea constatrilor, s nu mai vorbim netezi calea pentru nvare trans-sectorial. n aceast seciune, vom introduce un model de niveluri generic i ilustreaz utilizarea modelului. Noi, n primul rnd, nota o diferen fundamental disciplinar n abordrile de modelare. Autorii nrdcinate n disciplinele de inginerie, n general, s adopte o abordare de modelare strat. Acest lucru se potrivete paradigma de inginerie stabilit de mprirea sistemelor mari n subsisteme mai mici. Sistemul de sisteme de abordare modelare (de exemplu, DeLaurentis i Callaway, 2004; Sage, 2005.) se potrivete n acest modelare paradigm. Autorii cu un fundal nonengineering, cum ar fi tiine politice, economie, sau management public, utilizai n primul rnd un model n care sunt analizate diferite instituii, actori, sau prile relevante pentru un anumit fenomen. Pentru a aborda problemele multidisciplinare care sunt reprezentate de infrasystems, cu toate acestea, trebuie s abordm att aspecte de inginerie i non inginerie (DeBruijn et al, 2005;. DeBruijnandHerder, 2008).Noi propunem un model conceptual de referin infrasystem care se bazeaz pe o vedere stratificat sistemic pe infrasystems (a se vedea, de asemenea, Koolstra, 2000; Thissen i Herder, 2003). Fiecare strat cuprinde componente fizice / tehnice, operaionale, instituionale i de reglementare, actori i a interaciunilor acestora. Am distinge trei straturi generice: a strat fizic infrastructur, strat anoperational, i un strat de servicii.Distincia dintre straturile se bazeaz pe funciona: sistemele de strat inferior asigure condiiile necesare pentru existena i buna funcionare a sistemelor de strat superior. Acest model strat infrasystem este prezentat n Fig. 11.1.Stratul de jos a celor trei straturi acoper infrastructurii fizice, care este, link-uri (drumuri, conducte, cabluri, etc.) Si noduri (centrale electrice, incineratoare de deeuri, tampoane de apa, etc.).Procesele referitoare la proiectarea, construcia i ntreinerea infrastructurii sunt de asemenea incluse n acest strat, i executate de actori, cum ar fi proprietari fizice de infrastructur, designeri, comisarii de proiect, antreprenori, i altele asemenea. Acest strat inferior pune bazele pentru procesele de "nivel superior", care au loc n stratul doi i trei.

Al doilea strat de modelul general infrasystem cuprinde funcionarea reelei i proceselor de management i actorii. Procese n aceast afacere strat cu control al reelei, gestionarea capacitii, precum i de rutare n reea. De exemplu, stabilitatea reeaua naional de electricitate, de control al traficului n aeroporturile i pe drumuri, i algoritmi de rutare de Internet sunt procese care sunt executate n acest strat de aciunile coordonate ale operatorilor de reea i managerii de capacitate. Procesele din acest strat interacioneaz sistematic cu stratul superior prin capacitatea atribuit diferite furnizori de servicii care acioneaz n stratul superior.Al treilea si ultimul strat de modelul nostru strat privete furnizarea i utilizarea produselor i serviciilor bazate pe infrastructur, cum ar fi furnizarea de energie, transport in comun, comunicare, furnizarea apei potabile, sau ndeprtare a apelor uzate. n anumite sectoare de infrastructur, cum ar fi infrastructura de electricitate sau ap, produse corporale specifice, produse de o singur sau cteva mari productori, pot fi identificate. Alte infrasystems, cum ar fi sectorul de transport i TIC, nu includ productorii de produse tangibile, fizice. n aceste sectoare, serviciile de furnizare a prestatorilor de servicii n loc de produse concrete la consumatori, de exemplu, companii de tren care ruleaz servicii de transport pe calea ferat, sau furnizori de servicii de telecomunicaii.Procese n stratul superior modelului interacioneaz cu alte procese sociale care determin cererea de servicii. n cele din urm, o decizie espresor / regulator public este introdus n model. Acest actor este reprezentat n toate nivelurile modelului. Vizibilitatea i influena acestui actor asupra sistemelor i proceselor de la infrastructura variaz ntre infrastructurile. Unii au de reglementare puternice care reglementeaza infrastructurii fizice, precum i nivelurile de exploatare si servicii, n timp ce alte infrastructuri avea autoriti de reglementare care opereaz n principal la nivel de servicii.

11.2.2 Comparaie IndustrieiFolosind modelul strat introdus n seciunea precedent, suntem capabili de a identifica un numr de comune fundamentale i diferenele dintre sectoarele. Figura. 11.2 (form adaptat i extins Thissen i Herder, 2003) ofer o imagine orientativ asupra modului elemente cheie n diferite sectoare potrivi modelul cu trei niveluri. Pentru fiecare strat i sector, noi indica aproximativ:procesele i / sau serviciilor cheie,actorilor cheie / roluri icomponentele cheie.n ceea ce privete stratul de jos sau fizic, nu toate infrasystems par s aib unbine-definit structura de reea fizic, nici nu bunuri fizice reale curge mereuprin link-uri i nodurile ale infrastructurii. n plus, unele infrastructura cuprind noduri "active", n cazul n care un bun fizic este prelucrat, modificat, sau convertite, n timp ce alte infrastructuri cuprind n principal noduri "pasive", n cazul n care numai de tamponare sau (re) activiti de rutare loc. n final, stratul fizic conine diferene cu privire la existena unor surse i chiuvete: infrastructura energetic a bine definit Surse scar larg, n timp ce alte infrastructuri, cum ar fi telecomunicaii Infrastructura nu conin surse sau chiuvete pe scar larg, n calitate de consumatori i Furnizorii de joac ambele roluri mici dimensiuni. Prin urmare, unele probleme asociate cu infrasystems, cum ar fi vulnerabilitatea unei infrasystem la ntreruperi surs de mari dimensiuni nu se gsesc n fiecare infrasystem, datorit structurii fizice pur i lucrrile unele infrasystems.In stratul de mijloc, diferene fundamentale sunt notate cu privire la cile reea este operat i cu privire la modalitile capacitatea este gestionat pe reele. Unele infrasystems au puine mijloace de control al reelei sau de conducere, de exemplu, infrastructurile rutiere, n timp ce alte infrasystems sunt puternic controlate, cum ar fi o infrastructur feroviar. O dezvoltare general recunoscut n toate infrasystems este penetrarea TIC n control infrasystems i stratul de management. TIC permite capturarea de date mai eficiente i prelucrare, care s permit o utilizare mai eficace i eficient a infrasystem.n plus, are un impact puternic asupra stratului de serviciu a infrasystem.Aceasta permite mai diverse servicii, precum i servicii mai bune, permind consumatorului s cumpere soluii personalizate. Tendina spre ramificare de servicii pare a fi mai pronunat n anumite sectoare dect n altele. De exemplu, serviciile personalizate pot fi cumprate destul de uor n sectorul de transport, ntruct serviciile personalizate sunt rare n sectorul energiei electrice. Motivele pentru aceste diferene pot fi gsite n natura serviciului furnizat, iar n msura n care sectorul a fost liberalizat.Furnizorii de servicii de multiple sunt prezente n sectoare foarte liberalizate, n timp ce doar un furnizor de servicii pot fi disponibile la un client ntr-un cadru de oligopol sau monopol.

ModelSector Transport EnergieApa potabila

Produse i serviciiFuncie

Procese

Roluri actor

livrare de mrfuri / persoane de la A la B

de conducere, care zboar, navigatie, etc i aa mai departe

transportatori, de exemplu, prin intermediulde autobuz, tren, taxi, camion, avionlivrare de energie, de exemplu, gaz, energie electric, termic, combustibili

gaz, electricitate, cldur, i de combustibildistribuire

distribuitor de energielivrare de ap

de distribuie a apei

de distribuie a apei

Conducere &Funcionare Procese

Roluri actor

de control al traficului

centru de control al traficului, rutieradministrare, operatorul de transporoperarea reelei i a plantelor

operatorul de reea, operatorul centraleioperarea reelei i a plantelor

operatorul de reea, operatorul centralei

infrastructura fizicNoduri

Legaturi

Transportatorii

topologie tipic

procese

roluri actoraeroport, gar, staia de autobuz, autoturismparc, port

drumuri feroviare, drumuri, ci de ap

autobuz, tren, auto

drumuri: ochiuriaer: stele (hub-and-spoke)

proiectare, construcie, ntreinere,reparative

(feroviar) administrator rutier, antreprenor;autoritate aeroportuarcentrala, instalaie de gazificare, de rafinrie

linii electrice, conducte de gaz

-

gril principal: Inelgril local: stele

proiectare, construcie, ntreinere,reparative

furnizor de energie, proprietar de reea,antreprenorfabric de producie de ap, rezervor

evi de apa

-

copac sau un inel

proiectare, construcie, ntreinere,reparative

proprietar de plante, proprietar de reea,antreprenor

Sistemul multistrat de model de sisteme pot fi de asemenea utilizate pentru a analiza i compara diferitele schimbri care au loc. Schimbarea i inovaia apar de-a lungul diverse dimensiuni relevante simultan: dezvoltarea tehnologic, transformare instituional, i schimbri i inovaii n spectrul de produse. Progresul tehnologic poate s apar la toate nivelurile, dar n primul rnd la sistemele de control (TIC), nivelurile fizice i operaionale. Progresul tehnologic a fost cel mai vizibil n sectorul TIC.Schimbare instituional are loc la toate cele trei niveluri: Privatizarea i liberalizarea au transformat o situaie de monopol n mare msur la o situaie n care muli actori concura. Pentru sectorul TIC, acest lucru sa ntmplat la toate cele trei niveluri. n sectorul energetic, concurena sa dezvoltat n raport cu producia de energie (strat infrastructur) i livrarea (produse i servicii strat) dar nu n ceea ce privete reelele de distribuie a energiei i a funcionrii lor. O situaie similar apare n transportul, n cazul n care reelele fizice i nodurile au ramas in mare parte sub controlul monopolist n timp ce, de exemplu, n sectorul feroviar, au fost introduse experimente cu concurena la nivelul de service. Relativ puine schimbri instituionale a avut loc n sectorul de ap potabil, n cazul n care, de obicei, toate straturile au rmas n aceleai mini (dar n unele ri au fost privatizate).Modificri n produsele livrate / pieele deservite au fost, de asemenea cel mai pronunatn sectorul TIC, fiind n acelai timp practic absent n sectorul de ap potabil. Figura 11.3ofer o imagine de ansamblu comparativ a ratelor i a tipurilor de schimbare n cele patru sectoare.Doua schimbari importante legate de creterea interaciunii i interdependeneintre sectoarele care nu sunt incluse n aceast cifr: dependena sporit asupra furnizrii de energie i TIC din toate sectoarele, precum i convergena instituional. Acesta din urm nseamn c societile de utiliti au nceput s-i lrgeasc operaiunile lor n diferite sectoare, mai ales prin preluari si fuziuni, care rezult n marile corporaii active, n, special, att sectorul de apa si (cum ar fi, de exemplu, SUEZ).Diferenele ntre ratele i tipurile de schimbare au implicatii pentru alegereade strategii pentru designeri de infrastructur, operatorii i altele asemenea, n vederea viitoarei incertitudini. De exemplu, stabilitatea pe piaa (tip de produs), n butulsectorul de ap sugereaz c o strategie robustee (proiectare, n esen, sistemul de astfel dec va fi capabil s se adapteze la schimbri n cantitile de cerere) poate fi cel maicorespunztoare n proiectarea de noi elemente de infrastructur pe termen lung. Cu toate acestea, nsectorul TIC, schimbrile rapide de la toate nivelurile, mai degrab sugereaz o strategie de flexibilitate, n cazul n careSistemul este proiectat n aa fel nct s poat fi uor adaptat la schimbri ntehnologie, tipul i dimensiunea cererii, i aa mai departe.

11.3 DURABIL INFRASYSTEM ENERGY REZIDENTIALAm ilustra acum aplicarea sistemelor de concepte sisteme cu referire la un caz mai specific: o posibil trecere a sistemului energetic spre durabilitate (a se vedea, de asemenea, Pruyt i Thissen, 2007). Din motive de simplitate, ne limitm la o component mic, dar important a sistemului energetic, i anume utilizarea energiei pentru rezidentialnclzire. n rile de Jos, aceasta reprezint aproximativ 20% din consumul de energie totale si CO2 aferenteemisiilor. ntrebarea este ce ar fi nevoie de un fel politici guvernamentale pentru a reduce semnificativ emisiile de CO2 legate de nclzirea rezidenial.Avnd o abordare analitic, sisteme bazate pe modele, unul se confrunt repede dificilntrebri cu privire la cele mai potrivite limitele modelului. Dei consumul de energie pentrunclzire rezidenial este doar o parte a sistemului energetic global, evolutia sa estedeterminat de mai muli factori i mecanisme legate de alegerea energieiresurse i tehnologii de producere a energiei ca un ntreg, pentru investiii n iexploatare de locuine, la inovaie tehnologic, i aa mai departe. Inclusiv toate acesteantr-un efort de modelare detaliat va duce rapid la un model de acoperire foarte complexmai multe niveluri, procese care funcioneaz la foarte diferite calendare, i aa mai departe. Darexcluznd multe dintre aceste mecanisme de model pot duce cu uurin la plecareaimportanta daca nu procese eseniale din analiza. Un sisteme conceptuale aleabordare sisteme pot fi de ajutor s depun eforturi de modelare n perspectiv, i s facalegeri deliberate cu privire la limitele modelului. Cheia pentru abordarea esteidentificarea diferitelor sisteme care, n interaciune reciproc, determin CO2emisiile provenite de la nclzire rezidenial. Aici, ne limitm la o prezentare simplificatde abordarea urmat n Agusdinata i Dittmar (2007), Agusdinata,(2008) i Agusdinata i DeLaurentis (2008), precum i distinge urmtoarelesisteme care codetermine emisiile rezidentiale: Sistemul consumului de energie termic fizic este, desigur, la baza analizei. eareprezint consumul de energie termic efectiv n locuine, aa cum influenat, printre altelelucruri, comportamentul chiriasilor si preferintele, i proprieti de locuit fizice, cum ar figradul de izolare, precum i tipul de sistem de generare de cldur folosite.

Sistemul de investitori locuin reprezint deciziile i aciunile de locuinproprietari i investitori cu privire la locuin renovare, investiiile n noilei / sau tehnologii mai eficiente generarea de cldur, i altele asemenea. Aceste decizii,desigur, sunt determinate de afaceri / interesele economice i funcialocuin proprietari, care doar ntr-o msur limitat vor fi emisii de energie aferente.Costurile de renovare i costurile i disponibilitatea noilor tehnologii va fi, desigur, afecteaz aceste decizii. Sistemul de inovaie tehnologic de cldur reprezint mecanismele i actorii care lucreaz pe C & D n domeniul tehnologiei de cldur, ceea ce duce la disponibilitatea pe pia a unor noi produse i instalaii pentru generarea de cldur, cum ar fi instalaiile Micro-cogenerare, mai multe pompe eficiente de cldur, colectoare solare, i altele asemenea. Sistemul de infrastructur de nclzire const din hardware i software-ul disponibile pentru distribuire i livrare de purttori de cldur sau de energie pentru locuinele individuale.Actorii cheie includ companii energetice locale, regionale, i, probabil, la nivel naional. Componentele pot include sistemele locale de distribuie a cldurii, reele de gaz i electricitate livrare, la sistemul de distribuie a combustibilului, i aa mai departe. Atribute importante din perspectiva emisiilor de CO2 includ amestecul de purtatori de energie, tipul de surs de energie primar utilizat, eficien de conversie, precum i, legate la surse de energie - emisiile de CO2 pe unitate de energie livrat. Sistemul energetic naional este format din totalul surselor de energie, operatorii de transport, conversii i a sistemelor de distribuie, inclusiv furnizarea de energie pentru industrie, agricultur, precum i de transport. Jucatori majore aici sunt companiile naionale i internaionale de energie, proprietarii de reea i operatorilor, i altele asemenea.Figura 11.4 ilustreaz unele dintre legturile eseniale dintre aceste sisteme. Menionm c fiecare dintre sistemele menionate este gestionat sau guvernat de un set diferit de actori, fiecare avand propriile scopuri i obiective, dintre care multe nu sau doar parial sunt legate de emisiile de CO2 de la nclzire rezidenial. Acest lucru face guvernare a sistemului de sistemele o sarcin non banal.Conceptualizarea aa cum este ilustrat aici, cu toate acestea, asist n identificarea punctelor de leverage a (naional) factor de decizie politic ar putea avea. De exemplu, Bugetele de cercetare pot fi retrase din circuitul agricol, iar subveniile se poate acorda pentru cercetare i dezvoltare n sistemul de inovaie tehnologic de nclzire. subvenii sau alte mecanisme (cum ar fi obligaia de un raport eficien nclzire pentru fiecare locuin fiind vndute sau nchiriate) poate fi utilizat pentru a declana proprietarilor de locuit i investitori s adopte o nou tehnologie, crend astfel o pia pentru produsele noi. campanii publice pot avea loc pentru a sensibiliza publicul la posibilele consecine ale emisiilor de CO2 n sperana de a afecta comportamentul consumatorilor; Taxele de mediu (cum ar fi o tax pe emisiile de CO2 sau un permis sistem de comercializare a emisiilor de CO2 ca n prezent n curs de dezvoltare din UE) pot fi instalate pentru a crea diferene de cost ntre diferitele tipuri de purttor de energie din surse de energie, precum i, de asemenea, acest lucru poate afecta comportamentul consumatorului ca precum i piaa pentru tehnologii mai eficiente i / sau mai durabile.

Stimulentele pot fi date i reglementri instalat la nivel naional pentru a stimula dezvoltarea i utilizarea surselor regenerabile de energie (cum ar fi energia solar, eolian, maree).

Conceptualizarea descris aici prezinta sistemul de sisteme caracter de pri chiar limitate ale sistemului energetic. n primul rnd, ilustreaz modul n care o astfel de conceptualizare poate ajuta la identificarea varietatea de prghii disponibile pentru factorii de decizie politic. Aceasta, astfel subliniaz necesitatea de elaborare a politicilor concertate, astfel nct o combinaie adecvat de msuri politice complementare orientate spre diferitele sisteme componente este ales. Acest lucru este, n prezent, nu este ntotdeauna cazul, aa cum este ilustrat recent de guvernul olandez, atunci cnd, din motive strict bugetare, subvenii pentru dezvoltarea surselor de energie durabil la nivel naional au fost oprite, eliminnd un element important de la un set de altfel destul de coerent de politic msuri.O a doua trstur, important a sistemului de sisteme de conceptualizare este c pune multiplu caracterul actor al sistemului de sisteme n lumina reflectoarelor. Diferite Sistemele sunt controlate de diferii actori fiind ghidat de valori diferite i Obiective. Un astfel de sistem de sisteme nu pot fi controlate ntr-un mod de cunotine tehnocratic a pieelor, sunt necesare motive pentru comportamentul actor, i aa mai departe, i factorii de decizie politic pot beneficia, de asemenea de la intrarea n negocieri cu diferite partide (cum ar fi exploatatori scar larg locuin, companiile de energie etc.) cu privire la angajamentul lor de a contribui la obiectivele de durabilitate.Comparativ cu sistemul cu trei straturi de sisteme conceptualizare prezentate n seciunea 11.2, descompunerea n acest exemplu arat c exist diferene remarcabile.n primul rnd, distincia dintre cele dou straturi de fund n Fig. 11.1 nu este fcut n Fig.11.4: sistemul de infrastructur de nclzire conine elemente din ambele. n al doilea rnd, n Fig. 11,4, se face o distincie ntre un infrasystem specific (nclzire infra) i o mai larg infrasystem energetic naional -n timp ce o astfel de distincie nu a fost formulat n Fig. 11.1. n al treilea rnd, sistemul de inovaie tehnologic de incalzire este un sistem foarte relevant atunci cnd se analizeaz tranziii la nclzire mai durabil, n timp ce n Fig. 11.1 tehnologic sistemele de inovare nu sunt incluse.Aceste diferene ilustreaz un principiu mai general: este scopul specific de analiz care determin ce scop i ce descompunere i selecie de sisteme este relevant.11,4 FLEXIBIL SINTEZA GAS INFRASYSTEM

Al doilea exemplu pentru a ilustra aplicarea diferit sistem de sistemetehnici de modelare se refer la posibila conceperea i punerea n aplicare a unei dispoziii energie policarburant flexibil n rile de Jos (Herder et al., 2008a, 2008b). Infrastructura energetic actual n rile de Jos este rigid i inflexibil: Uniti intensive de capital, cum ar fi centralele electrice i rafinrii de petrol converti o surs specific de energie n doar cteva produse; cel mai crbune devine electricitate, petrol brut este transformat ncombustibili pentru transporturi, i gazele naturale sunt folosite pentru a produce energie electric i termic. La nici una din plantele implicate, este posibil s se schimbe sursa de energie uor, sau deloc, pe termen scurt.Mai mult dect att, chiar i oportuniti de modificare pe termen lung sunt limitate i scumpe.Avnd n vedere incertitudinea n disponibile resurse energetice mix pentru rile de Jos n viitorul apropiat i de departe, este de dorit strategic c dispoziia energetic naional s devin mai independent de combustibili specifice. O idee de a realiza acest lucru este prin utilizarea sintezgaz (sau gaz de sintez, un amestec de hidrogen i monoxid de carbon) ca purttor de energie cheie.Am folosit un sisteme de abordare modelarea sistemelor de a explora un astfel de sistem de infrastructur gaz de sintez policarburant. Se compune dintr-o reea de distribuie de mari, dar flexibile gazeificatoare policarburant produc brute gaz de sintez de diverse calitati, de uniti pentru a rafina c gazul a stabili caietul de sarcini, precum i a proceselor industriale care se convertesc n produse utilizabile. O plant gaz de sintez policarburant poate transforma solid, lichid, iar materiile prime gazoase n gaz de sintez.Figura 11,5 ilustreaz acest posibil infrastructurii energetice n viitor. Avantaje cheie can comparaie cu situaia actual sunt (1) flexibilitatea crescut semnificativ de comutare ntre surse de energie brute, i (2), flexibilitatea sporit n funcii de utilizare pentru care operatorul de transport de energie intermediar (gaz de sintez) pot fi aplicate.Gaz de sintez infrasystem cuprinde urmtoarele sisteme:Sistemul de producie de gaz de sintez fizic este sistemul fizic central (nivelul 1). Se refer la producia de gaz de sintez ntr-o reea de gazeificatoare, inclusiv alegerea materie prim pentru gazeificare. Alte variabile relevante sunt proprieti i eficien gazeificare, cu un comportament de pia materie prim, precum i consumul real de gaz de sintez, precum constrngeri care sunt influenate de cererea de produse chimice i energetice.

Infrastructura gaz de sintez (nivelurile 1 i 2) este reeaua fizic de compresoare, pompe i conducte care transportul i distribuie gazul de sintez. n plus, aceasta reprezint mecanismele de control i de siguran, care sunt operate de controlere, i normele i reglementrile referitoare la conexiunile fizice la infrastructura principal.

Sistemul de pia gaz de sintez (nivelurile 2 i 3) suprapunerea se ocup fizice ale sistemului cu probleme, cum ar fi economia de flexibil multiplu complex gaz de sintez de combustibil comparativ cu cele ale ntreprinderilor specializate de conversie. Acesta cuprinde, de asemenea, pe piaa intern de gaz de sintez, aranjamente contractuale, probleme de proprietate, piscine, i schimburi. Acesta interacioneaz cu pieele de petrol i gaze convenionale la nivel mondial.

Sistemul de inovaie tehnologic (nivelul 3) reprezint mecanismele i actorii care lucreaz pe cercetare i dezvoltare n tehnologie gazeificare, ceea ce duce la disponibilitatea pe pia a unor noi produse i instalaii pentru generarea i utilizarea de gaz de sintez, precum i pentru cercetare i dezvoltare n aplicaii gaz de sintez, ceea ce duce la noile tehnologii i produse, precum i la tehnologiile existente mai eficiente.

La nivel mondial energie i produse gaz de sintez pia (nivelul 3) servete ca sistemul n care infrastructura gaz de sintez este ncorporat. Acesta reprezint interaciunile ale infrastructurii de gaz de sintez cu mprejurimile sale fizice i economice.

Pentru sistemul de infrastructur de gaz de sintez, un exemplu mai detaliat a unui model de sistem este descris n Fig. 11,6. Se compune dintr-o reea de autobuze dublu: o conduct conine (HQ) gaz de sintez sub presiune "de nalt calitate", cu un raport / H2 CO mare, suficient pentru a satisface cele mai exigente procesele de producie.Alte autobuz conine gaz de sintez cu un raport mai mic, care furnizeaz utilizatorilor care nu au nevoie de gaz de sintez de mare raport.Prin ilustrare, Fig. 11,7 reprezinta o descriere mai detaliat sistem a sistemului de pia gaz de sintez. Pentru furnizorii i utilizatorii de pe linia HQ, sunt incluse dou opiuni: tranzacii prin contracte bilaterale sau comercial de gaz de sintez pe o piata spot gaz de sintez.Pentru actorii de pe-calitate sczut (LQ) conducte ocazii bilaterale i o piscin gaz de sintez sunt incluse, de la care utilizatorii pot cumpra cantitile de care au nevoie. n plus, sarcinile de echilibrare a pieei sunt alocate actori specifice (vezi Fig. 11,7).Tranziia n timp a clusterului curent ntr-un grup de gaz de sintez ca cea ilustrat aici este departe de banal. Crearea va costa cteva miliarde de euro n total. Procesul de dezvoltare i finalizare va dura zeci de ani, i va acoperi o regiune mare. Un grup foarte dezvoltate de companii cu capital bogat este, probabil, necesar pentru a atrage fondurile necesare. Multe sisteme fizice, precum i sociale i economice trebuie s fie concepute sau n form de. Acest design este complicat de combinarea mai multor sisteme sunt suportate de comportament emergent, prin incertitudine profund, i din cauza interaciunii puternice ntre diferitele sisteme fizice i socio-economice. Stabilirea unei infrastructuri de gaz de sintez la scar larg i investiiile necesare sunt mult dincolo de mijloacele de orice singur societate sau administraia local.

Un sistem de sisteme descriere a infrasystem gaz de sintez este de ajutor n acest sens deoarece arat c sistemele i straturile de sistem (aa cum este indicat n fig. 11.1) sunt ntreesute complicat, care necesit o modelare integrat i abordare de design. Prin separarea iniial de analiz i proiectare sarcinile n sarcini pentru diferitele sisteme i pentru cele trei straturi diferite modele mai adecvate pot fi fcute. Impactul alte variabile strat de alt sistem i poate fi iniial contabilizate n form de constrngeri ce se potrivesc modelului de sistem. De exemplu, variabilele de la un model economic de piata poate fi tradus n variabile sau intrri n diferite modele fizice sau chimice relevante, fr a pierde punctele forte ale tehnicii, fie modelare.

11,5 CERCETARE AGENDAFr nici o pretenie de exhaustivitate, s ncheie wewill acest capitol, cu o selecie de subiecte pentru o agend de cercetare n infrasystems ca sistemele de sisteme. Cele mai multe cercetri privind infrasystems se concentreaz pe un singur sector, un strat, i un singur aspect.Multe dintre contribuiile au fost limitat la un singur strat, cu accent pe structura strat, sau n cel mai bun pentru a dou straturi, cu accent pe interaciunea strat, ca includerea complicate din trei straturi ntr-un singur proiect de cercetare este considerat a fi foarte complex. Cu toate acestea, eforturile de cretere nelegere la sistemul general de nivel sisteme sunt att de necesare, avnd n vedere faptul c indicatorii cheie de performan ale infrasystems sunt n cele din urm determinat de interaciunea dintre majoritatea, dac nu toate sistemele componente. Modelarea i cercetarea interaciunea diferitelor sisteme componente pentru a studia pe deplin determinani ai performanei globale a sistemului va necesita integrarea diferitelor perspective disciplinare, intervale de timp diferite, i culturi diferite n cercetare i practic.Exist, de exemplu, o nevoie de a elucida mai bine interaciunea unor factori tehnologici, instituionale i comportamentale (Weijnen et al., 2003). Acest lucru necesit eforturi sustinute pentru a analiza efectele special schimbrile i interaciunea de schimbri n diferite dimensiuni. Aceste eforturi nu poate fi admis, cu excepia ntr-un cadru multidisciplinar care combina abordri calitative i cantitative, recunoscnd complexitatea att social i tehnic i multiactor combin cu perspective de reea fizice. Acest lucru va necesita, de asemenea, concepte noi de cercetare i metode care sunt capabili s includ elemente de comportament, de exemplu, simulri de jocuri (Mayer i Veeneman, 2002) i agent de baz de modelare (Nikolic, 2008).n plus fa de aceste ntrebri generale i cerine pentru cercetare infrasystem, vom identifica cinci teme importante importante care necesit un sistem de perspectiv a sistemelor, toate legate de prezenta modificrile i tranziiile n unele sectoare.

11.5.1 Fiabilitatea i critic al InfrasystemsMicul nelegere nc mai exist n consecinele schimbrilor rapide de separare i a altor pentru o fiabilitate infrasystems. O ntrebare nerezolvat cheie este dac i cum fiabilitatea sistemului poate fi garantat ntr-un context n care aciunile independente ale organizaiilor interacioneaz, multe cu goluri i interese concurente, n loc de organizatii unice, sunt determinarea fiabilitate infrasystem. Ce factori sunt cruciale? Poate soluii tehnologice pentru a compensa pierderea de comand central? Poate inteligente structuri de stimulare i de tarifare a garanta suficient atenie pentru integritatea ntregului sistem n perioadele de schimbare rapid?11.5.2 Crearea de Infrasystems mijlocul de incertitudine

Infrastructurile sunt sisteme de mari dimensiuni, cu durat lung de via. Prin urmare, multe incertitudini, se refer n timpul vieii sistemului. Noi moduri de a face cu astfel de incertitudini inerente, att n faza de proiectare ct i n etapele operaionale trebuie s fie dezvoltate, cum ar fi design flexibil, optiunile reale i strategii de adaptare, sau chiar evolutiv proiectare, sisteme de auto-nvare.

11.5.3 Cum s salvgardeze obiectivele publice?

Focalizarea actual pe creterea eficienei i infrasystem putere inovatoare nu poate pune numai fiabilitatea sistemului, ci i alte obiective publice, cum ar fi accesul egal, durabilitatea, sntatea, i aa mai departe la risc (De Vries, 2004). ntrebri de cercetare similare veni ca pentru cazul de fiabilitate: Ce aranjamente instituionale, structuri de stimulare, regulamente i altele asemenea sunt necesare? n ce condiii i tehnologii vor lucra eficient?

11.5.4 Cum s gestionm Tranziii?

Factorii de decizie au introdus paradigma pia cu scopul de a eficiena sistemului n ansamblu. n timp ce situaia final imaginat, competiia deschis cu un numr suficient de juctori de pe pia, s-ar prea ntr-adevr eficient din punct de vedere economic, experienele arat c trecerea la o astfel de situaie nu este de la sine evident.La termen lung, precum i dintr-o perspectiv diferit, tranziii pentru infrasystems mai durabile (n special de transport, energie) sunt numite pentru. Este nevoie de cercetare pentru a intelege mai mult aceste mecanisme i de design cadrelor de reglementare adecvate pentru perioade de tranzitie.

11.5.5 lui sectorial i ntrebri genericeNu n ultimul rnd, exist cercetare infrasystem transsectoriale i generic.ntrebri cheie includ:

Care sunt elementele comune i diferenele din sectoare, aa cum este ilustrat n fig. 11.2 i 11.3, probabil, extins la alte sectoare dect cele patru sectoare menionate, de exemplu, deeuri? Cum se poate explica comune i diferene?

n ce msur este posibil s transplant lecii de la un sector la alte sectoare?

n ce msur, i pentru care subiecii, este posibil s se dezvolte teorii generice despre infrasystems? Ce subiecte nu pot fi tratate n mod adecvat cu la nivel generic, care necesit studii profunde n timp ce lua particularitile sectoarelor individuale n considerare?

11,6 CONCLUZII I DISCUIISistemele de infrastructur sunt eseniale pentru funcionarea societii moderne. Schimbri semnificative i evoluiile n tehnologie, structur instituional, i poziia economic au loc n mai multe infrastructuri, dar putin se stie cum aceste i alte modificri nu vor afecta i indicatori cheie de performan infrastructur, cum ar fi fiabilitate, costuri, calitatea serviciilor, accesibilitate publice, i impactul asupra mediului. nelegerea mecanismelor i factorii care influeneaz aceti indicatori de performan va necesita un adevrat sistem de abordare sisteme.Am ilustrat aplicarea sistemului de concepte sisteme cu referire la o comparaie a diferitelor sectoare de infrastructur, introducerea unui descompunere trei straturi distincie ntre sistemele de la nivelul infrastructurii fizice, la nivel de operare i gestionare, precum i la produsele i serviciile nivelul. Mai departe, ne-am ilustrat un sistem conceptual de abordare a sistemelor de analiz i proiectare, n dou cazuri legate de energie mai specifice.Am tras concluzia c sistemele de abordri sisteme pot contribui n mod semnificativ la (a se vedea, de asemenea, Pruyt i Thissen, 2007):1. descrie i s analizeze diferite niveluri n infrasystems, i interaciunile (n interiorul i ntre diferitele niveluri) nainte de (re) proiectarea unui sistem de sisteme;2. descoperi n mod clar natura multifactoriale de infrasystems3. reflecta pe de poziionare, omisiuni, limite, interfee, i interaciunile cu alte sisteme componente de la aceeai sau la diferite niveluri;4. Modele put / analizelor nelegere / Rezultate sistem component al analizelor n perspectiv;5. descrie i s comunice n mod clar structura, dinamica i perspective dezvoltate n cadrul infrasystems i ntre infrasystems; i6. reflecteze asupra diferenelor i comune ntre diferite sectoare de infrastructur.Acolo, exist, totui, de asemenea, potenialii capcane legate de utilizarea sistemului de concepte sisteme (i alte cadre conceptuale descompunere) n modelarea infrasystem. n primul rnd, exist multe moduri diferite de a se descompun infrasystems n sisteme de sisteme. Limitele ar putea, de exemplu, s fie trase pe baza structurii de guvernan intern, limitele fizice ale sistemului, limitele geografice, limitele sistemului politic, limitele tehnologice, limitele de pia, sau ieirile de interes. Dar ipotezele de baz ale descompunerii duce de fapt la o perspectiv specific asupra infrasystem care influeneaz rezultateleanalize. n al doilea rnd, utilizarea noncritical de astfel de cadre ar putea fi, de asemenea, periculos, deoarece fiecare dintre aceste cadre conine un set de ipoteze de baz care conduc la o perspectiv specific (de mai multe perspective posibile) pe aceast tem. i multe (pre) alegeri analitice - cum ar fi alegerea nivelului de analiz - sunt, de fapt, alegerile implicite (etice): nivelul ales parial determin perspectivele i obiectivele adoptate. Se, prin urmare, important s se reflecteze critic asupra descompunerii i -dac possible- a explora mai multe descompuneri alternative pentru a le pune n perspectiv i pentru a genera o nelegere a influenei lor asupra opiunilor de proiectare i recomandrile de politic.Multe publicaii ilustreaz potenialul transversal, analize generice n domeniile economie evolutiv, tiine politice, drept, i management public. Un organism similar de cunotine cu privire la infrastructurile i comportamentul infrastructura este practic absent n domeniul tiinei i ingineriei. Cercetare i dezvoltare tehnologic n vigoare se concentreze, n general, pe un singur sector. , Metodologii generice formale de specificare, metode de proiectare, sau modele lipsesc. Noi credem c un sistem de sisteme de paradigm ar putea ajuta la lectii de desen i partajarea acestor lecii ntre diferite infrasystems.