PAVELKA, O. Pokročilé modely stochastického programování v energetice [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.

Posudek vedoucího

Popela, Pavel

Autor více než splnil požadavky zadání práce a dosáhl cílů stanovených vedoucím na výborné úrovni. Vytvořil originální matematický model vybraného inženýrského problému řízení činnosti energetického systému pro kombinaci kotlů různého typu a řešil i možnosti jeho rozšíření. Scénářový optimalizační model pro reálná data autor implementoval a vyřešil v GAMSu při zohlednění propojení s MATLABem. Vlastní přínos a originalita autora je pro mne nesporná. Rozsah práce o celkovém počtu 57 stran (včetně tištěných příloh) a dalších početných příloh v ZIP souboru bezesporu odpovídá požadavkům na diplomovou práci. Práci tvoří osm číslovaných kapitol (včetně příloh), dvě kapitoly, ve kterých je soustředěn postup řešení úkolů práce a dokládají adekvátnost použitých metod a jsou dále členěné do číslovaných i nečíslovaných odstavců se stručnými a výstižnými názvy jsou klíčové. Práci uvádí výstižný abstrakt, příjemná historická exkurze v Úvodu (kapitola 1) se přetavuje v motivaci a stručné přiblížení obsahu práce. Autor v úvodu otevřeně upozorňuje na časovou podmíněnost prezentovaných výsledků, ale oprávněně zdůrazňuje obecnou použitelnost jeho přístupů. Před četbou kapitoly 2, po rozmanitých zkušenostech se zpracováním náročnějších přehledových částí věnovaných pokročilým přístupům matematického programování předchůdci autora, jsem si říkal, že bych snad měl napsat citovatelný kratší text na téma matematické programování kompaktně snadno a rychle pro citace. Při pohledu na tuto kapitolu si ale říkám, že už to není nutné nebo stačí jen dodatek. Matematická symbolika je používána v této části tradičně a přesně. Autor prokázal výbornou orientaci jek ve vyučovaných tématech optimalizace, tak v těch osvojených samostudiem a problematiku modelů matematického programování přiblížil postupnými kroky a promyšleně. Shrňme, že teoretická část je zpracována znale a čtivě s důrazem na pochopení návazností dále využívaných pojmů. Kapitola 3 je věnovaná optimalizačnímu modelu v celé šíři. Postupné, označil bych to spirálovité budování modelu je bezesporu originální. Schéma 3.1 je pak klíčové na začátku a model s implementací ve 3.4 (a přílohách) na konci. Pravdou je, že jsem autora nepřesvědčil, že by jeho šroubovice měl být moderně dvojitá, tj. k pojmům z energetiky by se rovnou hodilo uvádět dále použité označení. Jeho argument o připravené podrobné příloze věnované komplexně značení jsem uznával, ale jen do okamžiku, kdy jsem práci neměl možnost číst ve dvou instancích na dvou monitorech a musel jsem si posilovat svůj karpální tunel častým listováním. Přiznám se, že jsem se (podle sebe oprávněně) odreagoval a se stařeckou zavilostí jsem drobně upravil dílčí hodnocení práce. Originální redukce scénářů (viz 3.2 s nescénářovým názvem) podle přístupů Kauta a Wallace určitě norské kolegy potěší. Autorův model pro tuto redukci představuje původní modifikaci norské ideje a postup výpočtu pro čtenáře matematika je hezky ilustrován prezentací původní a redukované množiny scénářů (viz obr. 3.2 až 3.4), podrobnosti pak lze nalézt ve výpočtových přílohách, pokud se s nimi čtenář seznámí. Využitelnost výsledků v praxi vyplývá z celé kapitoly 3. Není to třeba dále detailně rozebírat, stačí se s kapitolou 3 seznámit. Nejprve se spirálovitě vracíme k potřebným pojmům (viz 3.3). Velmi rozsáhlá úloha se speciální strukturou se ukázala poměrně efektivně řešitelnou (viz poznámky v 3.4). Originální grafické prezentace na téma, co lze pomocí GAMSu s MATLABem přesvědčivě vizualizovat, pak nalézáme v odstavci 3.5 věnovaném diskusi řešení, odstavci 3.6 zabývajícím se analýzou citlivosti a odstavci 3.7. Návrhy na možná zlepšení ve 3.7 a závěry pak nabízejí potenciál pro další spolupráce mezi ÚM a EU FSI, kde je na co navazovat, protože problémy řešené autorem byly motivovány dosavadní dlouhodobou spoluprací na projektu ComSi (viz závěr). Práce jednoznačně nabízí zajímavé možnosti návazností dalšího výzkumu, které např. mohou využít další aktuální poznatky z oblasti generování scénářů, intervalových odhadů optimální hodnoty účelové funkce, a i hodnocení kvality scénářové aproximace řešené stochastické úlohy. Práce navíc svojí prezentací kombinace here-and-now rozhodování pro řízení činnosti kotlů na biomasu a wait-and-see přístupu pro řízení plynových kotlů představuje publikační potenciál v oblasti modelování úloh stochastického programování. Schopnost autora přesvědčivě interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry se projevuje v celé kapitole 3. Úroveň zpracování vstupních dat a získaných výsledků považuji za velmi kvalitní. Autor vyšel z pečlivého studia souvisejících odborných podkladů z oblasti energetiky a prezentace dat a použil originální vizualizace. Uspořádání práce je logické a pojetí formálních náležitostí autorem je výsostně původní. Originálním zpestřením je prolínání matematické prezentace prvků modelu (ucelený model je pak kompaktně prezentovaný v jedné z tištěných příloh), které se střídají se vkusně podanými vybranými fragmenty zdrojového kódu v jazyce GAMS, a ty tak vhodně doplňují popis klíčových prvků optimalizačního modelu. Velice oceňuji autorův popis používání jeho softwarové implementace (v textu a příloze), při kterém autor myslel na své následovníky. Přílohy zahrnují kódy v GAMSu a MATLABu, návodný popis jejich propojení a použití navíc usnadní nejen práci uživatelům, ale také respektuje požadavek reprodukovatelnosti výsledků výzkumu. Autor formuluje tam, kde to odpracoval, výstižně, náruživý čtenář samozřejmě může hltavě chtít více a více polopatistických vysvětlení a nárůst tloušťky práce o cca další stovku stran, ale místo toho se musí spokojit se sloganem autora v jedné naší diskusi, který nápadně připomíná dávné vyjádření kolegy Michálka, že „ten, kdo si neporadí s používaným značením se nemá dovolávat algebraických zvyklostí, protože si nezaslouží vstoupit do chrámu regresní analýzy“. Autor v diskusi s vedoucím (parafrázuji) sdělil, že kdo si neporadí s analogickými leč nekomentovanými výsledky, zřejmě nemá ani práci číst. Stanovisko respektuji a svůj pohled jsem promítl tam, kde mi to má role umožňuje. Ke grafické a stylistické úpravě práce a pravopisu bych uvedl, že názorné a do detailu doladěné a poměrně obecně, softwarově generované diagramy každého skutečně aplikujícího matematika jistě potěší a zde to platí obzvlášť, protože to, jak si autor vyhrál s možnostmi propojení MATLABu a GAMSu je skutečně impresivní a inspirující. Autor se v řadě odstavců vyjadřuje střídmě, ale v klíčových momentech pečlivě formuloval pro čtenáře motivující a vysvětlující odstavce. S ohledem na principy opakovaného kontrolního čtení textu vedoucím vyladěné autorem během konzultací a připomínající metody SixSigma musím napsat, že už žádné překlepy nemohu uvidět, a to i kdyby tam byly. Práci se související literaturou bych označil za odpovídající. Autor významně rozšířil okruh doporučené literatury s ohledem na aktuálnost a souvislosti řešené problematiky a použité prameny většinou průběžně citoval. Procento shody podle Theses je poměrně nízké (9,4%) a i tato výše plyne z nutností korektně se citačně vypořádat s rozsáhlými dostupnými prameny z oblasti energetiky. K samostatnosti autora při zpracování tématu bych rád podotkl, že ji vysoce oceňuji. Autor se diskutovanému tématu věnoval soustavně od času zadání práce, neomezoval se jen na konzultace se školitelem, ale diskutoval s dalšími specialisty, dohledával si prameny samostatně a zúročoval tak i znalosti získané v odborných inženýrských předmětech. Své předchozí programátorské zkušenosti s GAMSem prohluboval a plně uplatnil svoji zálibu v používání MATLABu. Pokud si všimneme konzultací k tématu, musím konstatovat, že můj posudek by musel být dlouhý jako sama práce, aby vystihl všechny momenty naší spolupráce. To technicky sice není možné, ale je možné mít ambici se horní mezi přiblížit. Vybavuji si první intenzívní a další nezapomenutelné konzultace s autorem a musí říci, že intenzitou a vypjatosti diskusí plných vzájemného nesouhlasu připomínaly snad i výzkumně méně důležité, ale obsahově stejně principiální diskuse mezi některými členy AS FSI z ústavů matematiky a fyziky. O to krásnější pak bylo vždy další setkání, kdy jeden z diskutérů (k této práci ne na AS) ustoupil a dal za pravdu druhému. Zbožňuji dlouhé diskuse, které mi umožňuji tříbit si názory, trénovat mozek a snad zpomalovat proces stárnutí. Jenže už se mnou nikdo nechce diskutovat e jen jednotlivci říkají, že mi ještě rozumí. Nečekal jsem už, že si ještě pořádné diskuse tak vychutnám. Za to děkuji. Cenným předpokladem autora práce pro tyto diskuse bylo, že jeho základním úvodním diskusním tahem bylo principiální e2-e4, pardon upřesňuji, byl to jeho okamžitý a osvěžující nesouhlas. Postupně jsme se sladili, a když už jsme se ani tolik nehádali, alespoň jsem mohl oceňovat výsledky autorova úpění nad psaním motivačních a vysvětlujících pasáží v práci, které ale ve správných momentech vždy zdařile vyladil. Přiznejme si, že než jsme se dostali k tolika nespočetným intenzivním konzultacím, museli jsme se potkat. Protože naše časová okénka, kdy jeden nebo druhý chtěl nebo mohl konzultovat, se ne vždy překrývala, musel diplomant v reakci na heslo vedoucího práce: „já konzultuji rád, jen mne musíte zastihnout“ vyřešit netriviální optimalizační problém. Musím konstatovat, že autor našel ve srovnání s desítkami svých předchůdců mezi mnoha přípustnými řešeními této stochastické optimalizační úlohy (jak konzultovat se svým vedoucím) globální následováníhodné optimum. Při všech těchto glosách je třeba říci, že by bylo hezké autora vidět (společně se spolužáky) na doktorském studiu. Přiznejme si ale znale, že každý z nás má právo promarnit svůj potenciál a talent, proč tedy ne i naši mladí studenti a brzy již absolventi? Musíme tedy doufat, že se někteří třeba opět zamyslí a zase změní názor tak, jako se stávalo i autorovi po některých konzultacích. Posuzovanou diplomovou práci na základě výše uvedených dílčích hodnocení oceňuji jako výbornou a doporučuji ji k obhajobě.

Posudek oponenta

Štětina, Josef

Cílem práce je problematika “Počítačové modely stochastického programování v energetice” přestože to není uvedeno v zadání lze předpokládat řešení v GAMS a MATLABu. Text diplomové práce má 61 stran textu a k tomu tři textové přílohy a digitální příloha obsahující programové kódy modelu a data. Grafická úprava splňuje požadavky na odborný text. Práce obsahuje všechny povinné části a je správně členěna do kapitol a podkapitol. Student využil pro práci doporučenou literaturu, ale použil i řadu dalších zdrojů. Citace na použité zdroje jsou v textu práce správně uvedeny. Úvodní teoretická část se věnuje matematickým metodám, určitě by bylo vhodné začlenit alespoň malou část věnovanou energetice a jejich základech tedy termodynamice a přenosu tepla. Je třeba ocenit, že se student musel seznámit s problematikou teplárenství, cenami a dalším. Práce svědčí o tom, že se v problematice dobře zorientoval. U několika obrázků 3.3, 3.4 chybí legenda, takže obrázky jsou spíše ilustrační. I u dalších obrázků je jejich popis nedostatečný a čtenář musí přemýšlet nad jejich interpretací. Obecně lze vytknout práci s fyzikálními jednotkami, které chybí i v seznamu použitých veličin. Určitě bych doporučil pro teplotní diferenci používat jednotku K místo °C. Text práce odpovídá více matematickému zápisu, než zvyklostem strojních inženýrů. V práci je dobře zpracovan popis softwarové implamentace, která umožní využít práci pro navazující výzkumné projekty a případně i praktické využití. Zajímavé výsledky přináší i citlivostní práce. Práce je dobrým základem pro další výzkum v oblasti plánování energetických zdrojů a lze předpokládat, že bude využita v navazujících disertačních pracích nebo ve výzkumných projektech. Diplomant se musel seznámit s poroblematikou potřeb tepla v domácnostech (teplárenství) včetně ekologických a ekonomických aspektů. Práce splňuje v plném rozsahu zadání. Diplomant prokázal schopnost inženýrské činnosti, splnil podmínky zadání s minimálním úsilím, doporučuji k obhajobě. Cílem práce je problematika “Počítačové modely stochastického programování v energetice” přestože to není uvedeno v zadání lze předpokládat řešení v GAMS a MATLABu. Text diplomové práce má 61 stran textu a k tomu tři textové přílohy a digitální příloha obsahující programové kódy modelu a data. Grafická úprava splňuje požadavky na odborný text. Práce obsahuje všechny povinné části a je správně členěna do kapitol a podkapitol. Student využil pro práci doporučenou literaturu, ale použil i řadu dalších zdrojů. Citace na použité zdroje jsou v textu práce správně uvedeny. Úvodní teoretická část se věnuje matematickým metodám, určitě by bylo vhodné začlenit alespoň malou část věnovanou energetice a jejich základech tedy termodynamice a přenosu tepla. Je třeba ocenit, že se student musel seznámit s problematikou teplárenství, cenami a dalším. Práce svědčí o tom, že se v problematice dobře zorientoval. U několika obrázků 3.3, 3.4 chybí legenda, takže obrázky jsou spíše ilustrační. I u dalších obrázků je jejich popis nedostatečný a čtenář musí přemýšlet nad jejich interpretací. Obecně lze vytknout práci s fyzikálními jednotkami, které chybí i v seznamu použitých veličin. Určitě bych doporučil pro teplotní diferenci používat jednotku K místo °C. Text práce odpovídá více matematickému zápisu, než zvyklostem strojních inženýrů. V práci je dobře zpracovan popis softwarové implamentace, která umožní využít práci pro navazující výzkumné projekty a případně i praktické využití. Zajímavé výsledky přináší i citlivostní práce. Práce je dobrým základem pro další výzkum v oblasti plánování energetických zdrojů a lze předpokládat, že bude využita v navazujících disertačních pracích nebo ve výzkumných projektech. Diplomant se musel seznámit s poroblematikou potřeb tepla v domácnostech (teplárenství) včetně ekologických a ekonomických aspektů. Práce splňuje v plném rozsahu zadání. Diplomant prokázal schopnost inženýrské činnosti, splnil podmínky zadání s minimálním úsilím, doporučuji k obhajobě.

eVSKP id 137130