автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Компьютерное прогнозирование и нормирование электропотребления для управления энергохозяйством производств с изменяемым ассортиментом

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА НОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ НА БАЗЕ

КОМПЬЮТЕРНОГО АНАЛИЗА.

1.1 Прогнозирование электропотребления в промышленности, пути развития.

1.2. Виды норм электропотребления и роль нормирования в управлении 12 энергохозяйством производств с изменяемым ассортиментом.

1.3. Методика компьютерного анализа проблемы нормирования электропотребления 18 применительно к производствам с изменяемым ассортиментом.

1.4. Методы определения норм расхода электроэнергии на выпускаемую продукцию

1.5. Постановка задачи.

Выводы.

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И ПАКЕТА 46 ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ НОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ.

2.1. Методика нормирования электропотребления в многономенклатурном 47 производстве с изменяемым ассортиментом.

2.1.1. Разработка прикладной программы нормирования электропотребления для многономенклатурного производства с изменяемым ассортиментом.

2.1.2. Алгоритм прикладной программы нормирования электропотребления для производства с изменяемым ассортиментом («НРЭАн»).

2.2. Методика нормирования электропотребления в многономенклатурном 64 производстве с неизменным ассортиментом.

2.2.1. Разработка прикладной программы нормирования электропотребления для многономенклатурного производства с неизменным ассортиментом.

2.2.2. Алгоритм прикладной программы нормирования электропотребления для производства с неизменным ассортиментом («НРЭСтат»).

2.3. Среда программирования. Создание справочной системы и дистрибутива

Компьютерные технологии открывают широкие возможности для анализа и решения множества важнейших проблем в энергетике и энергопотреблении.

Энергетическая составляющая затрат существенно влияет на себестоимость выпускаемой продукции, а также на прибыль получаемую предприятиями, являющуюся одним из основных показателей работы. Работа промышленных предприятий осуществляется на основе прогрессивного нормирования, цель которого - определение для конкретных условий производства расхода электроэнергии на выпуск единицы продукции; обеспечение рационального и экономного расходования электроэнергии в процессе производства; установление исходной величины для определения потребности производства в электроэнергии [1].

Проведение активной энергосберегающей политики на промышленных предприятиях требует существенного повышения точности и контроля расхода электроэнергии. При составлении заявок на потребление электроэнергии предприятием учитывается главным образом достигнутый уровень электропотребления, в то время как изменение плановых заданий по выпускаемой номенклатуре, расширение или изменение номенклатуры выпускаемых изделий требует обоснованной корректировки нормируемого расхода [2].

Одним из основных направлений энергосберегающей политики является необходимость совершенствования методов нормирования электропотребления на промышленных предприятиях с применением компьютерного моделирования. Вопросы совершенствования нормирования электропотребления во многом зависят от многообразия факторов, влияющих на электропотребление. Несовершенство нормирования на промышленных предприятиях приводит к искажению истинных затрат электроэнергии на единицу продукции, к бесконтрольному расходованию электроэнергии. Удельное нормирование — это показатель эффективности использования электроэнергии на промышленном предприятии. Вместе с этим удельная норма представляет собой сложную функцию значительного количества составляющих ее переменных величин, зависящих от режима электропотребления, ритмичности производства, качества перерабатываемого сырья, технического состояния оборудования и других показателей [3].

На основании вышеизложенного видно, какое большое значение приобретает разработка и дальнейшее совершенствование научно-обоснованных методов нормирования и планирования электропотребления на промышленных предприятиях с применением компьютерного анализа факторов, от которых зависит электропотребление.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из основных направлений энергосберегающей 0 политики и рационального управления производством является необходимость совершенствования методов нормирования электропотребления на промышленных предприятиях с применением компьютерного моделирования. Несовершенство нормирования на промышленных предприятиях приводит к искажению истинных затрат электроэнергии на единицу продукции, к бесконтрольному расходованию электроэнергии. Удельное нормирование — это показатель эффективности использования электроэнергии на промышленном предприятии. Вместе с этим удельная норма представляет собой сложную функцию значительного количества составляющих ее переменных величин, зависящих от режима электропотребления, поэтому определение удельных расходов электрической энергии на единицу продукции без применения современных компьютерных технологий

• приводит к искажению ее истинной величины.

Современные рыночные отношения диктуют систематическое изменение ассортимента выпускаемой продукции на предприятиях легкой промышленности, поэтому на них постоянно присутствует проблема прогнозирования удельных расходов электроэнергии для новой продукции. Кроме того, и на одном предприятии имеют место различные технологические процессы. Для определения на них удельных расходов электроэнергии используются различные исходные данные, причем с применением индивидуальных алгоритмов расчета, что в условиях производства делает практически невозможным планирование электропотребления. Все это указывает на необходимость разработки универсальной методики определения удельных расходов электроэнергии с применением компьютерного прогнозирования электропотребления, позволяющей объединить различные технологические процессы в единый алгоритм.

С другой стороны, для управления энергохозяйством в установившемся режиме производства необходим контроль за соответствием электропотребления установленным нормативным данным.

Перечисленные обстоятельства свидетельствуют об актуальности данной работы. Разработки и исследования по теме диссертации проводились в соответствии с Государственной Программой по «оптимизации режимов работы систем электроснабжения и технологических установок с целью повышения эффективности использования электроэнергии и снижения ее потерь», разрабатываемой во Фрунзенском политехническом ^ институте в 1987 - 1990 годах.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка методов прогнозирования и нормирования электропотребления для рационального управления энергохозяйством предприятий с изменяемым ассортиментом. Задачи исследований:

• анализ существующих методов определения удельных расходов электроэнергии на единицу выпускаемой продукции средствами компьютерных технологий;

• анализ технологических процессов, характерных для легкой промышленности, выявление факторов влияющих на особенности расчета и прогнозирования удельных расходов электроэнергии;

• классификация выпускаемой продукции по группам с близким уровнем электропотребления;

• разработка методики определения удельных расходов электроэнергии с применением компьютерных технологий;

• разработка прикладных программ для расчета удельных расходов электроэнергии и проверка достоверности методов прогнозирования и нормирования электропотребления на основании сопоставления теоретических расчетов и экспериментальных данных.

Методы исследований. В связи с поставленными задачами использовался математический аппарат системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, а так же методологии функционального моделирования (IDEFO, SADT).

Для разработки пакета программ были использованы: языковая среда Delphi 6; Microsoft Help Workshop 4.0; Database Desctop 7.0; среда InstallShield Express-Borland Limited Edition 3.03 для создания дистрибутива пакета программ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается совпадением теоретических расчетов с экспериментальными данными в условиях действующего предприятия. В качестве статистической базы использовались данные различных предприятий легкой промышленности Кыргызской Республики.

Научная новизна результатов исследований заключается в следующем:

• предложен новый способ анализа методов определения удельных расходов электроэнергии на единицу выпускаемой продукции выполненный на компьютерной основе функционального анализа;

• предложена новая методика нормирования электропотребления в многономенклатурном производстве с изменяемым ассортиментом, характерном для предприятий легкой промышленности, используемая для прогнозирования удельных расходов электроэнергии и рационального управления энергохозяйством производства.

Практическая значимость полученных результатов. Разработаны алгоритмы и пакет прикладных программ, которые позволяют прогнозировать удельные расходы электроэнергии на единицу выпускаемой продукции на предприятиях легкой промышленности с изменяющимся ассортиментом выпускаемой продукции и обеспечивают управление энергохозяйством.

Реализация полученных результатов. Разработанные методики определения удельных расходов электроэнергии для предприятий легкой промышленности в условиях изменяющегося ассортимента выпускаемой продукции и пакет прикладных программ, внедрены и используются на камвольно-суконном комбинате (АО ККСК) Кыргызской Республики.

Экономическая значимость полученных результатов. Применение предлагаемой методики и поддерживающей ее прикладной программы, приводит к существенной экономии электроэнергии на предприятиях с многономенклатурным производством (1520%).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

• Методика определения удельных расходов электроэнергии, позволяющая, при использовании современной вычислительной техники, прогнозировать и нормировать электропотребление многономенклатурного производства с изменяемым ассортиментом.

• Алгоритмы расчетов и прикладные программы, используемые для рационального управления энергохозяйством на предприятиях легкой промышленности.

• Функциональный анализ методов определения удельных расходов электроэнергии на единицу выпускаемой продукции с применением новой инструментальной системы компьютерного моделирования.

Личный вклад соискателя. Все результаты и выводы, приведенные в работе, выполнены соискателем самостоятельно.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях, семинарах: 1) «Участие молодых ученых и специалистов энергетики и электротехнической промышленности в реализации научных, технологических и экономических проблем» (г.Фрунзе, 1983); 2) «XXV научная конференция, посвященная 60-летию образования Кыргызской ССР» (г.Фрунзе, 1984); 3) «Ускорение научно-технического прогресса (г.Фрунзе, 1985); 4) «1 конференция молодых ученых

Фрунзенского политехнического института» (г.Фрунзе, 1985); 5) «Повышение эффективности работы элементов электроэнергетических систем» (г.Фрунзе, 1986); 6) «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (г.Иваново, 1987); 7) «Повышение эффективности энергосистем и режимов работы их элементов» (г.Фрунзе, 1989); 8) «Основные направления экономии энергоресурсов в республике» (г.Фрунзе, 1989); 9) «Повышение эффективности и качества электроснабжения» (г.Мариуполь, 1990); 10) «2-я научная конференция КРСУ» (г.Бишкек, 1995); 11) «3-я научная конференция КРСУ» (г.Бишкек, 1996); 12) «4-я научная конференция КРСУ» (г.Бишкек, 1997);

13) «Проблемы и перспективы интеграции образования» (г.Бишкек, 1998);

14) «Международная научно-теоретическая конференция посвященная 5-ти летию образования КРСУ» (г.Бишкек, 2000); 15) «День Земли - 2001» (г.Бишкек, 2001).

Кроме того, как составная часть они вошли в десять отчетов о НИР по бюджетной и договорной тематике кафедры электроснабжения ФПИ, выполняемые с 1984 по 1988 годы. Кыргызпатент зарегистрировал в Государственном реестре программ для ЭВМ Кыргызской Республики «Пакет компьютерных программ НРЭ (Норма расхода электроэнергии)», Свидетельство № 41, Заявка № 20020001.6.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в семнадцати печатных работах /4 — 8, 56 — 61, 63, 65 — 67, 69 — 71, 81,82/.

Объем и структура работы. Диссертация содержит 161 страницу машинописного текста, 30 таблицу, 44 иллюстрации, список использованной литературы из 82 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основе анализа определения удельных расходов электроэнергии на единицу выпускаемой продукции доказано, что существующие методы нормирования неприменимы для предприятий с многономенклатурным производством с изменяемым ассортиментом выпускаемой продукции. ■

2. Разработана новая методика нормирования электропотребления для многономенклатурного производства с изменяемым ассортиментом выпускаемой продукции, которая при использовании программных средств позволяет определить с максимальной точностью норму электропотребления без технического учета электроэнергии

3. На основе статистической обработки данных разработана методика расчета удельных расходов электроэнергии для промежуточного контроля электропотребления в установившемся режиме производства.

4. Разработан пакет прикладных программ для расчета удельных расходов электроэнергии в многономенклатурном производстве с изменяемым и неизменным ассортиментом выпускаемой продукции.

5. На базе разработанных методов построены энергетические характеристики, позволяющие прогнозировать энергопотребление основных структурных единиц производств АОККСК и комбината в целом.

6. Применение разработанной методики на Кыргызском камвольно-суконном комбинате (г. Бишкек) позволит сэкономить 2 840 тыс. кВт час электроэнергии в год при правильном управлении энергохозяйством и применении к нему определенных организационно-технических мероприятий.

1. Мирончик С.Г. Нормирование электропотребления в промышленности. Кишинев: Кар-тя Молдовеняскэ, 1979. - 207 с.

2. Электрификация в современном мире. М.: Наука, 1990. - 278 с.

3. Белоусов В.Н., Копытов Ю.В. Пути экономии энергоресурсов в народном хозяйстве. — М.: Энергоатомиздат, 1986. -126с.

4. Кудрук М.В., Шестопалова Т.А.,Юриков В.А. Об удельных расходах электроэнергии на производство продукции промышленными предприятиями // Тез.докл.респ.сем. молодых ученых и специалистов энергетики. Фрунзе, 1983 - с. 59.

5. Кудрук М.В., Шестопалова Т.А., Юриков В.А. К вопросу оптимизации режимов электропотребления на камвольно-суконных предприятиях // Основные направления экономии энергоресурсов в республике. Тез.докл.научн.-техн.конф. Фрунзе. 1989 - с.26 -28.

6. Шестопалова Т.А., Казанцева С.М. Определение удельных расходов электроэнергии чесального производства ККСК // Основные направления экономии энергоресурсов в республике. Тез.докл.научн.-техн.конф. Фрунзе. 1989 — с.28 — 30.

7. Ткаченко В.Г. Шестопалова Т.А., Юриков В.А. Об удельном электропотреблении и расчете электрических нагрузок // Материалы 2-ой научн.конф. КРСУ. Бишкек, 1995. с. 31.

8. Вейц В.И. Экономия электрической энергии в промышленности. М. - Л.: Госэнергоиз-дат, 1947.-208 с.

9. Гофман И.В., Госпитальник Г.Л. Организация и планирование энергохозяйства промышленных предприятий М. - Л.: Госэнергоиздат, 1954. - 440 с.

10. Гофман И.В. Нормирование потребления энергии и энергобалансы промышленных предприятий. — М. Л.: Энергия, 1966. — 319 с.

11. Тайц. А.А. Методика нормирования удельных расходов электрической энергии. М.: Госэнергоиздат, 1966. — 183 с.

12. Белых Б.П., Свердель И.С., Олейников В.К. Электрические нагрузки и электропотребление на горнорудных предприятиях. М.: Недра, 1971. - 244 с.

13. Авилов-Карнаухов Б.Н. Нормирование электроэнергии для угольных шахт. — М.: Поли-техиздат , 1958. 199 с.

14. Авилов-Карнаухов Б.Н. Метод нормирования и расчета электроэнергии для предприятий, выпускающих разнородную продукцию. // Труды VII междунар. конф. по пром. Энергетике. — Киев, 1972. с. 9.

15. Авилов-Карнаухов Б.Н., Зюбровский П.Г. Экономия электроэнергии на рудообогати-тельных фабриках. — М.: Недра, 1987. — 160 с.

16. Константинов Б.А. О применении математических методов при нормировании потребления электроэнергии в промышленности. // Электричество, 1964. № 1 - с. 66.

17. Константинов Б.А., Воскобойников Д.М. Использование кибернетических методов в промышленной энергетике. // Электричество, 1976. № 10 - с. 70-71.

18. Ястребов П.П. Использование и нормирование электрической энергии в процессах переработки и хранения хлебных культур. -М.: Колос, 1973. 311 с.

19. Волобринский С.Д. Вопросы нормирования и прогнозирования электропотребления при многономенклатурном производстве. // Труды VII междунар. конф. по пром. энергетике.-Киев, 1972.-с. 12.

20. Волобринский С.Д. Электрические нагрузки и балансы промышленных предприятий. -Д.: Энергия, 1976.- 128 с.

21. Аввакулов В.Н., Кузнецов Н.М. Анализ и нормирование электропотребления обогатительной фабрики. М.: Промышленная энергетика, 1987 - № 12 - с. 4-5.

22. Вагин Г.Я., Гардин А.И., Котельников О.И. Применение ЭВМ для анализа электропотребления'электротермических установок автомобильной промышленности. // Промышленная энергетика, 1982 № 8 — с. 25.

23. Долгов А.П., Косолапов Л. А. Использование методов математической статистики для обоснования удельных расходов топлива при перспективном планировании. // Сб.научн.тр. / Ленинград.инженерно-экономический ин-т им. П.Тольятти, 1984. с. 124129.

24. Лепорский В.Д., Лукаш Н.П. Адаптивная система оптимального управления нормальными режимами электрической системы. // Изв. Вузов: Энергетика, 1979. № 10. - с. 3-8.

25. Журавлев В.Г., Мисник M.JI. Прогнозный расчет электропотребления. Кишинев: Штикнца, 1972.-34 с.

26. Исаев И.А.Рамазанов К.Н. Опыт разработки методов прогнозирования электропотребления. // Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления на промышленных предприятиях: Тез.докл.научн.конф., — Челябинск. 1982. - с.47-49.

27. Прогнозирование электропотребления производственных объединений. // В.Н. Вино-славский, А.В.Праховник, А.Ф. Праховник и др. // Энергетика и электрификация, 1974. -№5.-с. 30-31.

28. Кендалл М.Д., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. -М.: Наука, 1976.-736 с.

29. Находов В.Ф., Праховник A.B., Розен В.П. Прогноз потребности мощности и энергии промышленных предприятий. Киев: Общество Знание УССР, 1981. - 28с.

30. Щербина Ю.В. и др. Автоматизация управления технологическим расходом и потреблением электроэнергии. Киев: Технжа, 1984. - 113с.

31. Красник В.В. Повышение экономичности работы электрооборудования на предприятиях легкой промышленности. -М.: Легпромбытиздат, 1985. 160с.

32. Хабдуллина З.К. Разработка методики нормирования электропотребления в условиях многономенклатурного производства. // Автореф. дис. канд. техн. наук. — Москва, 1993.-20 с.

33. Васильев И.Е. Методы анализа, расчета и прогнозирования потребления электроэнергии в горнорудной промышленности. // Автореф. дис. докт. техн. наук. Москва, 1991. -40 с.

34. Основные положения по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве. — М.: Атомиздат, 1980. — 16с.

35. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем, http://www.citforum.ni/.TnteTTiet. 199940.