автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование многономенклатурных дискретно-непрерывных химико-технологических систем производств нитратов целлюлозы

1111111111111111

0034Э1628

На правах рукописи

МАТРЕНИНА ОЛЬГА МИХАЙЛОВНА

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНЫХ ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНЫХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВ НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

05.13.18 - «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 ФЕВ 2010

Казань-2010

Работа выполнена в Казанском государственном энергетическом университете

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Марченко Герман Николаевич

доктор технических наук, профессор Захаров Вячеслав Михайлович доктор технических наук, профессор Гурьянов Алексей Ильич

Казанский государственный технологический университет

Защита диссертации состоится 26 февраля 2010 г. в 14 час 00 мин. на заседа! диссертационного совета Д.212.079.01 в Казанском государственном техни ском университете им. А.Н.Туполева по адресу 420111, г. Казань, ул. Ка] Маркса, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государствен» технического университета им. А.Н. Туполева. Автореферат диссертации раз] щен на сайте Казанского государственного технического университ им. А.Н. Туполева www.kai.ru

Автореферат разослан (((2Г » Ли^о^я 20 Ю г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.079.01 доктор физ.-мат. наук, профессор ^(¿¿¿¿¿¿/¿^^ П.Г. Данилаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Распад планово-директивной системы управления, переход к рыночной экономике, смена военной доктрины РФ поставили заводы технической химии в критическую ситуацию. Госзаказ на продукцию оборонного назначения снизился в десятки раз, нарушились связи с традиционными поставщиками сырья, при существующих возможностях штатных технологий выпуск гражданской продукции ограничен и не восполняет утраченный объем госзаказа. Все это привело к сворачиванию производств, сокращению рабочих мест, увеличению социальной напряженности. Одним из путей преодоления кризиса является внедрение гибких технологий двойного назначения. Для химических отраслей это, прежде всего, реорганизация крупнотоннажных производств в систему автономных малотоннажных технологических модулей, перестраиваемых на новые виды продукции. При этом остается чрезвычайно актуальной проблема обратимой конверсии.

Организация на базе функционирующих предприятий гибких многоассортиментных производственных систем, при условии сохранения возможности восстановления в прежних объемах выпуска штатной продукции, требует проведения целого ряда исследовательских работ. В силу сложности задач моделирования и анализа таких систем (большие размеры, дискретность материальных потоков, сложная структура технологических связей) для их решения необходимо привлечение современных методов математического и компьютерного моделирования и исследования сложных дискретных и полунепрерывных систем. Проблемам моделирования подобных производств посвящены работы Кафарова В.В., Перова B.JI., Егорова А.Ф., Островского В.А., Малыгина E.H., Савицкой Т.В., Белько-ва В.П., Басырова И.Р. и других отечественных и зарубежных ученых.

Объектом исследования в данной работе является химико-технологическая система (ХТС) производства нитратов целлюлозы (НЦ), ее материальные и информационные потоки. Предмет исследования - методы и алгоритмы моделирования и оптимизации полунепрерывных производственных систем.

Целью работы является повышение эффективности функционирования химико-технологических систем с полунепрерывной организацией производства за счет повышения их адаптивности.

Для достижения указанной цели была поставлена задача разработать методику моделирования и исследования функционирования полунепрерывных химико-технологических систем и создания на их основе гибких компьютерно-интегрированных производственных систем. Данная задача включает следующие подзадачи:

1. Исследовать на базе системного анализа определенного типа производственные системы - многономенклатурные дискретно-непрерывные химико-технологические системы (ДНХТС).

2. Провести сравнительный анализ методов исследования сложных производственных систем. Обосновать целесообразность использования математического аппарата теории сетей Петри (СП) для компьютерного исследования ДНХТС.

3. Разработать методику моделирования многономенклатурных ДНХТС, учитывающую специфику их функционирования.

4. Проанализировать и выявить технологические особенности производства нитратов целлюлозы различных марок, провести выбор и обоснование способа исследования технологических процессов.

5. Использовать разработанную методику для исследования функционирования производства нитратов целлюлозы:

- построить математические модели в виде модифицированных СП основных аппаратов, реализующих многостадийный техпроцесс производства НЦ;

- построить математическую модель в виде модифицированной СП производства нитратов целлюлозы, отражающую структуру моделируемого производства и динамику его функционирования.

6. Разработать комплекс программ и алгоритмы имитации функционирования производства нитратов целлюлозы на основе моделирующей ее сети Петри.

Методы исследования. При решении поставленных в работе задач использовались: теория сетей Петри, теория графов, методы оптимизации, а также методы вычислительной математики, объектно-ориентированного анализа и программирования.

Автор защищает:

1. Модификацию сетей Петри, представляющую собой подкласс дискретно-непрерывных сетей Петри, проблемно-ориентированный на моделирование многономенклатурных ДНХТС производств НЦ.

2. Методику моделирования модифицированными сетями Петри гибких многоассортиментных ДНХТС на конкретном примере производств НЦ.

3. Модель производства нитратов целлюлозы, основанную на использовании математического аппарата сетей Петри.

4. Разработанный на базе полученных моделей комплекс программ имитации функционирования производства нитратов целлюлозы.

Научная новизна:

1. На основании системного подхода к анализу производств технической химии, предложены современные методы исследования и организации технологических процессов производства нитратов целлюлозы как сложной многономенклатурной ДНХТС.

2. Предложено расширение теории модифицированных сетей Петри, ориентированное на моделирование многономенклатурных ДНХТС производств НЦ.

3. Разработаны модели типовых аппаратов, реализующих совмещенные техпроцессы многономенклатурных ДНХТС и схем их взаимодействия в виде сетей Петри.

4. Разработана методика синтеза моделей организации и функционирования многономенклатурных ДНХТС в форме модифицированных сетей Петри.

5. Разработаны СП-модели аппаратов и агрегатов, реализующих многостадийные техпроцессы производства НЦ, синтезирована модель данного производства в виде модифицированной сети Петри.

Практическая значимость: 1. Разработаны и освоены в условиях предприятия концептуальные основы организации гибких технологических процессов, позволяющие обеспечить устойчивое функционирование производства НЦ в условиях широкой номенклату-

ры продукции, выпускаемой малыми партиями.

2. На базе разработанной методики моделирования получены математические модели производств НЦ в форме модифицированной сети Петри.

3. Разработана программная реализация полученных моделей, позволяющая компьютерно моделировать и анализировать функционирование производства.

4. Предложены алгоритмы организации гибких многостадийных многономенклатурных ДНХТС и повышения эффективности их функционирования на основе использования СП-моделей.

5. На основе полученных математических моделей разработан комплекс программ, служащий основой АРМ технолога производства НЦ. Комплекс программ внедрен на действующем производстве ФГУП ФНПЦ «ГК НПП им. В.И. Ленина».

6. Полученные в работе методики могут быть использованы при решении задач реорганизации и оптимизации функционирования существующих ДНХТС, проектирования новых технологических процессов, а также в учебной и научно-исследовательской практике.

Достоверность научных положений, результатов и выводов диссертации подтверждается использованием современных математических методов и средств, сопоставлением графиков работы производства нитратов целлюлозы с контрольными, рассчитанными по математической модели, построенной на основе научных положений, отраженных в диссертации, а также эффективной практической реализацией результатов исследований на примере внедренной системы «АРМ технолога производства нитратов целлюлозы».

Личное участие. Основные результаты работы получены лично автором под научным руководством д.т.н., профессора Г.Н. Марченко.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Апробация работы. Результаты работы представлены на II семинаре молодых ученых и специалистов «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, октябрь 2000), на V Международной научно-практической конференции КГТУ. (Казань, 1999), на Российском национальном симпозиуме по энергетике (Казань, сентябрь 2001), на Молодежной научно-практической конференции (Альметьевск, сентябрь 2002 г.), на Международной научно-технической и методологической конференции «Современные проблемы технической химии» (Казань, 2004), на XX Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (Казань, 2008), на XIII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 2009).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложений. Диссертация содержит 235 страниц машинописного текста, 2 таблицы, 40 рисунков, список литературы из 195 источников отечественных и зарубежных авторов.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы и формулируется цель работы.

В первой главе проведен анализ основных классов ХТС и их основных особенностей. Выделен класс многономенклатурных ДНХТС, рассмотрены их отличительные признаки и особенности структуры и функционирования. Определен круг вопросов, связанных с проблемами организации на базе таких систем гибких автоматизированных производств.

Класс многономенклатурных ДНХТС характеризуется следующими признаками:

- сложная топология системы;

- параллельность и асинхронность функционирования элементов;

- взаимозаменяемость аппаратов в технологических линиях и вариативность

технологических маршрутов при реализации многостадийных техпроцессов;

- реализация совмещенных техпроцессов.

Многономенклатурные ДНХТС представляют собой структурно и функционально сложные системы, которым присущи практически все общесистемные свойства. К основным общесистемным свойствам сложных систем относятся: сложность, устойчивость, мобильность, эмерджентность, управляемость, модели-руемость. Наряду с этим гибким химическим производствам присущи специфические признаки, которые должны быть учтены в процессах системного исследования, синтеза и оптимизации как технологической структуры производства в целом, так и отдельных химико-технологических систем. К ним следует отнести собственно их гибкость, модульный принцип организации, интегрированность.

Одной из характерных особенностей многоассортиментных производств является частая смена ассортимента продукции. Это делает необходимой постоянную адаптацию таких производств к изменению спроса на продукцию. Адаптация осуществляется средствами систем автоматического и автоматизированного управления на базе вычислительной техники.

Управление ДНХТС организуется на основе ее математических моделей, обладающих прогнозирующими свойствами. Задача моделирования функционирования ДНХТС заключается в описании множества возможных состояний аппаратов и в установлении закономерности их смены. Модели функционирования ДНХТС представляют собой множество взаимосвязанных аналитических, информационно-логических и эвристических зависимостей. Причем математическое и программное обеспечение информационно-управляющих подсистем по возможности должно быть универсальным, организованным по модульному принципу, обеспечивающему быструю генерацию любого его варианта, отвечающего заданным требованиям.

Из вышеизложенного следует, что гибкие ДНХТС - чрезвычайно сложные производственные системы. Управление ДНХТС требует разработки новых целенаправленных на их исследование методов моделирования. Для создания систем управления гибкими ХТС необходимы проблемно ориентированные методологии и инструментарий (средства моделирования).

Во второй главе рассматриваются методы моделирования дискретных динамических систем и проводится их сравнительный анализ. Исследование функ-

ционирования, решение задач организации управления, и также синтеза подобных дискретных динамических систем требует привлечения специальных математических методов. Традиционно для этих целей используются методы конечных автоматов, методы логико-лингвистического моделирования, аппарат теории графов и сетей, имитационное моделирование, сети Петри.

Проведен сравнительный анализ указанных методов применительно к задачам моделирования рассматриваемых систем, на основании которого в качестве основного аппарата математического моделирования в решении поставленных задач выбран аппарат теории модифицированных сетей Петри. Сети Петри обладают такими преимуществами, как возможность моделирования дискретных параллельных асинхронных процессов, наглядность получаемых моделей, сравнительная простота их компьютерной реализации и исследования.

Третья глава посвящена проблеме разработки методики моделирования многономенклатурных ДНХТС специально выделенным проблемно-ориентированными подклассом сетей Петри. На основе класса дискретно-непрерывных сетей Петри, предложенного в 1999 г. И.Р. Басыровым, строится модификация сетей Петри, включающая понятия раскрашенных маркеров, инги-биторных и самомодифицируемых дуг, временных задержек и системы приоритетов, которая ориентирована на моделирование выделенного класса ДНХТС.

Учитывая специфику многономенклатурных ДНХТС предлагается для их моделирования использовать следующий подкласс дискретно-непрерывных СП:

М> = (Л'Ро, С, Мс, 1с, Ос, Об, Б, т, РгТ, РгС), где Л'Р0 =(Р, Т, \У, М) - классическая СП, в которой Р = {рь р2, ... рп} - конечное, непустое множество позиций; Т = { ... С} - конечное, непустое множество переходов, РпТ=0; \VcPxTuTxP - отношение инцидентности, определяющее дуги графа СП; М : Р-»{0,1,2,...} - функция маркировки позиций.

д 11 мн°жество атрибутов (раскрасок, цветов) сети Петри, где

Е = (Е,,Е2,...,Еыо), Е! =(еп,е12,...еш.), еи е{0,1} -набор качественных характеристик, признаков наличия у метки определенных свойств. Значение 1 указывает на наличие у метки или дуги некоторого свойства, еч = 0 предполагает его отсутствие. <} = (О,,()2,...,О, =(ч,рЯ,г>-Ч,,), Ч, е {0,1,2,...}-количественные ха-

СНс =

рактеристики соответствующих признаков; 1 = ^N0, N0 - количество групп полупродуктов; j = 1,1^, - количество атрибутов, определяющих характерные свойства группы полупродуктов. Мс: Р-»Си{0} - функция «раскраски» меток в позициях,

_ Г(тс',тсг,...,тс"'"-'),тс' е С,] = 1,М(р,), еслиМ(р.) > 0 _ —

1»1С^р ) — л —

[О, еслиМ(р„) = 0

тс" =тск(р>) =

'Е1™* (р„) ,<Г'(РД

- атрибуты раскраски метки с номером к в позиции р5.

Дуги размечаются путем присвоения им атрибутов непосредственно из множества С (обыкновенные дуги), либо указанием позиции, маркировка которой будет являться раскраской дуги (самомодифицируемые дуги). Соответственно: 1с, Ос : >Си{0} - функции раскраски дуг, приписывающие дугам сети наборы атрибутов из множества С. к, Об : \¥-»Ри{0} - функции, определяющие входные и выходные самомодифицируемые дуги.

С учетом раскрашенных и самомодифицируемых дуг, входная и выходная функции модифицированной СП могут быть определены следующим образом:

1с(1,р), если((р,0е№)л(1с(1,р)*0) 10,р) = - Мс(рк), если((р,1)е\У)л(15(1,р) = рк) 0, если (р, W

Ос0,р), если(0,р)еУ)л(Оф.р)*0) 0(1,р) = - Мс(рь), если((1,р)е\У)л(Оз(1:р) = рк) 0, если(1,р)й"№

Для атрибутов дуг, определяемых функциями 1(1,р), 0(1,р) используем следующие

Ге'^рЛ

обозначения: 1(1, р) = - атрибуты входных дуг переходов,

0(1, р) = I - атрибуты выходных дуг переходов

Р : ТхР->{0,1} - функция ингибиторных дуг.

х : Т->{(т\ х2,... тг), т'е М, ] = 1,г}-время задержки меток в переходах РгТ: - приоритеты переходов

Правила срабатываний переходов модифицируются следующим образом. Каждый переход находится в одном из двух состояний активирован (запущен), либо не активирован. Не активированный переход 1е Т может быть разрешен и готов к запуску, либо не разрешен.

Пусть переход X не активирован, обозначим г'е С набор атрибутов (цвет), полученный следующим образом: пусть позиция р5 является входной для перехода 1, т.е. 1(^р5)#0 и пусть тск(р5) - раскраска ее метки с номером к, тогда

с'Ч1,р,) =

'Е'Ч^р^

- атрибуты метки с номером к, при выполнении перехода I,

которые вычисляются следующим образом:

ец = еГ (Р.) А е' ар,), Ч^ар,) = е- (р.) • (р;) • е|Др,), ¡ = ^N0, Л^ЩГ Для того чтобы не активированный переход X считался разрешенным необходимо чтобы для всех его входных позиций выполнялись следующие условия:

\/р5:1(1,р^О Зтск(р5)е Мс(р5) такая, что

с, _

1) ¿X' (1,р5) > 0, 1 = 1,КС - качественные атрибуты дуги не ограничивают соот-

и

ветствующие атрибуты метки

каждой из выходных позиций рг вычисляется цвет с0' (t, pt ) = {

, с0се С,

2) qiv (t,ps) - e^(t,ps) • qi(t,ps) > 0 - количественные атрибуты дуги не превышают соответствующих атрибутов метки во входной позиции

3) (t,ps) > 0 i = 1,NG - атрибуты выбранной метки скоординированы с ат-

¡»1 (P„1)«W

рибутами меток других входных позиций перехода

4) Vps : F(t,ps)^0 M(ps)=0 - в ингибиторных позициях перехода метки отсутствуют

Срабатывание перехода переводит его в активированное состояние на время, соответствующее времени задержки меток в нем x(t). Маркировка позиций изменяется. Для каждой из входных позиций ps: (ps,t)sIO меняются параметры выбранной метки mck(ps). Новые атрибуты метки вычисляются следующим обра-

NC N.

зом: е'Г' (р!) = еГ(р,) С (Р.) = чГ (Р.ЬЧ^Р.). если £ХЧ'Г(р.)>0, в про' i-l н

тивном случае метка с параметрами mck(ps) удаляется из множества меток позиции ps полностью, а маркировка позиции уменьшается на I: M'(ps)=M(ps) - 1. По истечении времени x(t) меняется маркировка выходных позиций перехода. Для

Q°"(t,P,)J

e°"(t,Pr) = e°(t,pr)v ГК(*.р.). q?(t,p,) = <-(t,pr)-q°(t,pr)

В множестве меток M(ps) позиции ps ищется метка, качественные характеристики которой совпадают с цветом е°ж (t, рг ), т.е. ер (рг) = е°" (t,pr). Количественные характеристики этой метки изменяются: q'p (р,) = q™" (pr ) + q'- (t,pr ). При

отсутствии такой метки в позиции рг маркировка этой позиции увеличивается на 1: M'(pr)=M(pr) + 1, а в качестве атрибутов помещенной в позицию метки берутся атрибуты c°"(t,pt).

Данный класс модифицированных СП позволяет эффективно моделировать и исследовать особенности многономенклатурных ДНХТС, такие как

1. Нелинейная структура многономенклатурных материальных потоков, предполагающая

- разные технологические маршруты следования партий продуктов разных марок по аппаратурным стадиям ХТС;

- возможность изменения размеров партий продуктов в ходе переработки, их дробления или укрупнения.

2. Реализация совмещенных техпроцессов, что подразумевает

- селекцию (сортировку) продуктов по маркам;

- разные материальные индексы для продуктов разных марок;

- управляемую последовательно-параллельную порционную загрузку и исключение нерегламентированных смешений полупродуктов.

Методика моделирования сложных ДНХТС сетями Петри базируется на следующих принципах. Основой для построения модели аппарата является фрагмент сети Петри, представленный на рис. 1.

Емкость аппарата моделируют позиции р2 и рз а помешенные в них метки интерпретируются как порции полупродукта, суммарная маркировка этих позиций указывает количество и марку загруженного в аппарат полупродукта. Метки в позиции р2 интерпретируются как полупродукт загруженный в аппарат, но не обработанный, метки в позиции рз - полупродукт, прошедший обработку в аппарате и готовый к выгрузке. Позиции р2, рз моделирующие состояние аппарата, назовем аппаратными позициями (А-позиции). Позиция-источник р! моделирует либо массопровод, связывающий рассматриваемый аппарат с совокупностью аппаратов предыдущей стадии, либо отдельный аппарат предыдущей стадии, либо склад исходного сырья. Позиция-сток р4 рассматривается как массопровод к аппаратам следующей стадии, отдельный аппарат следующей стадии или как склад продукции. Переход ^ моделирует вход аппарата, его срабатывание интерпретируется как событие загрузки. Выходу аппарата соответствует переход 13, срабатывание которого интерпретируется как событие разгрузки аппарата. Разметка дуг инцидентных данным переходам должна соответствовать количеству и марке перемещаемого при операциях загрузки и разгрузки полупродукта. Если аппарат начал технологический цикл, то переход ^ не может быть разрешенным до срабатывания перехода 13. Для реализации данного условия введена дополнительная позиция р5, которую назовем сигнальной (С-позицией). Маркировка позиции р5 - условие готовности аппарата к новому технологическому циклу, ее начальная маркировка соответствует максимальной вместимости аппарата..

При моделировании аппаратов периодического действия с технологическим циклом т = тмгр + тойр + Тразгр1 для учета временных характеристик операций вводится функция т: Т—>14, которая характеризует время задержки меток в переходах. Переходу моделирующему вход, приписывается время т(11)=тза1р. Переходу как выходу аппарата приписывается время т(1з)=;тразгр) а переходу 12 соответствует время, необходимое для обработки загруженной порции т(12)=Тобр.

Построенная модель позволяет описывать произвольные емкостные аппараты периодического и полунепрерывного типа, а также буферные емкости. Дополнительными переходами можно выделить несколько входов и выходов аппарата, а также детализировать отдельные этапы обработки полупродукта. Маркировкой С-позиции задается вместимость аппарата и состояние запорной арматуры, а разметкой дуг определяется порционность дискретного потока полупродукта. Фрагмент СП, моделирующий аппарат как элемент ДНХТС, назовем СП-шаблоном

-----

О-^Р-^Ю " >1 "

Р! Р2 Ъ Рз 1з р4

Рис. 1. СП-модель аппарата периодического действия

Рис.2. СП-модель аппарата периодического действия многономеклатурного производства

элемента ДНХТС. В работе приведен альбом разработанных СП-шаблонов типовых аппаратов и схем их взаимодействия. СП-модель аппарата, ориентированного на реализацию совмещенных техпроцессов и выпуск продукции разных марок представлена на рис. 2. Дополнительные С-позиции и соответствующим образом выбранная разметка инцидентных им дуг позволяют моделировать указанные особенности таких производств.

При построении общей модели ДНХТС исходной информацией служит структурная схема производства, характеристика аппаратурного оформления производства, ассортимент выпускаемой продукции и директивный техпроцесс производства для всех продуктов размещаемого ассортимента. В процессе формирования СП-модели многономенклатурной ДНХТС из СП-шаблонов ее элементов необходимо выполнить следующие этапы:

- определение ассортимента выпускаемой продукции, выявление состава технологических стадий и операций, реализующих многостадийный химико-технологический процесс, формирование технологических графов, описывающих технологические маршруты для каждого продукта выпускаемого ассортимента;

- обследование ДНХТС с целью выявления основного и вспомогательного оборудования для определения глубины детализации элементов и связей ДНХТС;

- анализ структуры связей, выявление видов сопряжения между стадиями функционально одинакового оборудования, формирование ориентированного аппаратурного графа,

- выбор СП-шаблонов отдельных аппаратов ДНХТС из альбома СП шаблонов элементов ДНХТС, их детализация, корректировка;

- графический синтез общей СП-модели ДНХТС;

- генерация системы приоритетности, принятой на производстве;

- аналитическое описание СП-модели ДНХТС;

- разработка спецификаций СП-модели ДНХТС.

В четвертой главе описано применение разработанной методики моделирования для исследования ДНХТС производства НЦ. Рассматривается производство нитратов целлюлозы (смесевых пироксилинов и коллоксилинов), включающее периодическую и полунепрерывную технологические линии. Данная производственная система в целом представляет собой комбинированную технологическую схему производства НЦ и состоит из следующих технологических фаз: подготовка кислотных смесей, подготовка целлюлозы, этерификация, рекуперация отработанных кислот, предварительная стабилизация, измельчение, окончательная стабилизация, формирование общих партий, водоотжим.

Изготовление нитратов целлюлозы представляет собой реализацию сложных многостадийных, частично совмещенных химико-технологических процессов, в совокупности аппаратов периодического и полунепрерывного действия со сложной последовательно-параллельной структурой связей. Структурная схема -данного производства представлена на рис. 3. Анализ производства НЦ позволил отнести рассматриваемую ХТС к классу многономенклатурных ХТС полунепрерывного типа. В ходе проведенного анализа было выделено 10 основных стадий, в аппаратурное оформлении каждой из которых входят аппараты и агрегаты периодического и полунепрерывного типа. Характер связей между стадиями частично-

гСД1 Й гО,

с=> сэ а а

ы 206

196 24

23

Рис. 3. Структурная схема цеха производства НЦ 1 - хранилища кислот, 2 - мерники кислот; 3 - смесители ИКС №1 (а) и №2 (б); 4 - баки рекуперированных (а) и отработанных кислот (б); 5 - расходные баки ИКС; 6 - склад целлюлозы; 7

- кипорыхлители; 8 - нитрокомплексы периодической линии; 9 - нитрокомплекс полунепрерывной линии; 10 - вытеснители; 11 - чаны горячей промывки пироксилинов (а), коллоксилинов (б); 12 - голландеры; 13 - ажитаторы-сгустители пироксилина №1 (а), пироксилина №2 (б); 14-ДМК; 15-приемные ажитаторы; 16-лаверы; 17-смеситсли общих партий; 18-расход-ный бак; 19 - ажитаторы водоотжима пироксилинов (а), коллоксилинов (б); 20 - водоотжимоч-ные центрифуги пироксилинов (а), коллоксилинов (б); 21 - депо пироксилинов; 22 - автоклавы;

23 - чаны окончательной промывки; 24 - центрифуги водоотжима; 25 - депо коллоксилинов

или полнодоступный. С учетом особенностей межстадийных связей сформированы СП-фрагменты основного аппаратурного обеспечения производства НЦ. Стадия 1. Приготовление нитрационных кислотных смесей (НКС). Стадия включает следующие основные аппараты:

- Хранилища кислот (1): олеума, азотной кислоты и купоросного масла (по 1 аппарату), каждое моделируется позицией-источником СП с одним выходом.

- Мерники (2) олеума, азотной кислоты, купоросного масла (по 1 аппарату). Мерник олеума моделируется фрагментом, представленным на рис. 4. Модели мерников азотной кислоты и купоросного масла строятся аналогичным образом, но отличаются наличием пяти и трех цепочек А-позиций, соответствующих дозированию в пять и три смесителя.

- Смесители кислот (3): НКС №1 (2 аппарата), НКС №2 (3 аппарата). Смеситель НКС №1 моделируется фрагментом, представленным на рис. 5. Модель смесителя НКС №2 строится ана-

^ ид у / р9 х логично, но отличается на-

личием в цепочке аппаратных позиций трех дополнительных переходов, соответствующих событиям за-р/"" Хп" р8 18 ■■ грузки отработанных кислотных смесей (ОКС) №2 и

Рис.4. СП-модель мериика олеума

рекуперированных кислот. Количественные атрибуты разметок дуг СП-модели смесителя получаются решением уравнений материального баланса

{<2 = Ча + qs +'ti+qo2 + <7oi

•j QA =Aaqa+A/qf+A0iqc2 + Aa,qoi

lQ-S = Ssqs + Sfqf+S02q02 + S0iq0i

где Q - требуемое количество H КС, т; qa - необходимое количество HN03, т; qs - необходимое количество H2S04, т; qf - необходимое количество 1-ой фракции, т; qa\ - необходимое количество ОКС №1, т; q02 - необходимое количество ОКС №2, т; А - заданное содержание HN03, % в ИКС; Аа - концентрация HN03, %; А] - концентрация HN03 в 1-ой фракции, %; А01 - концентрация HN03 в ОКС №1, %; Л02 - концентрация HNOs в ОКС №2, %; S -заданное содержание H2S04, % в ИКС; £ - концентрация H2S04, %; -концентрация H2S04 в 1-ой фракции, %; Sol - концентрация H2S04 в ОКС №1, %; iSo2 - концентрация H2S04 в ОКС №2, %. Для смесителя ИКС №1: <37=0; 902=0; Л/= 0; Л02=0; 5/=0; 502=0. Из решения (qa, qs, q0ь qto, <?/) данной системы уравнений определяются кратность самомодифицируемых дуг.

- Баки ОКС и рекуперированных кислот (4) (по 1 аппарату для ОКС №1 и №2). СП-модель бака ОКС №2 представлена на рис. 6. Модель бака ОКС №1 строится аналогично, но отличается наличием четырех цепочек А-позиций, соответствующих четырем составляющим аппарат емкостям. Баки рекуперированных кислот моделируется фрагментами, представленными на рис. 7.

- Расходные баки НКС (5) - буферные емкости (по одному аппарату для НКС №1 и №2). Моделируются базовым шаблоном аппарата (рис. 2) с двумя и тремя входами для НКС №1 и №2 соответственно и пятью выходами.

Стадия 2. Подготовка целлюлозы включает:

- Хранилище целлюлозы (6), которое моделируется позицией-источником с пятью выходными дугами по количеству обслуживаемых нитрокомплексов.

- Кипорыхлители (7) (1 агрегат из двух аппаратов полунепрерывного типа) моделиру-

_ _ ^ ются пятью переходами СП, что соответст-

Рис.7. СП-модель бака-сборника г

рекуперированных кислот вУет их связи с пятью нитрокомплексами.

Стадия 3. Этерификация. На периодической линии установлены 4 нитрокомплекса (8), каждый включает бункер целлюлозы, 4 нитратора периодического действия и центрифугу периодического действия. На непрерывной технологической линии этерификация и рекуперация кислот осуществляется в агрегате (9) из бункера целлюлозы, двух нитраторов, аппарата непрерывного удаления отработанных кислот (НУОК) и двух приемных емкостей. СП-модели нитрокомплексов представлены на рис. 8 и 9.

Стадия 4. Рекуперация. На стадии установлены вытеснителей кислот (10) (6 аппаратов) периодического действия, СП-модель вытеснителя представлена на рис. 10. Стадия 5. Предварительная стабилизация. Основные аппараты - чаны горячей промывки (11) (16 аппаратов для пироксилинов и 4 для коллоксилинов), каждый моделируется базовым СП-шаблоном аппарата периодического действия (рис. 2). Стадия 6. Измельчение. На стадии установлены голландеры периодического действия (2 аппарата), ажитаторы-сгустители (6 аппаратов), мельницы ДМК полунепрерывного действия (5 аппаратов), приемные ажитаторы (6 аппаратов). Все аппараты моделируется базовыми СП-шаблонами (рис. 2) с дополнительными переходами для моделирования входов и выходов аппаратов по схеме частично-доступного взаимодействия.

Стадия 7. Окончательная стабилизация. Основное оборудование стадии:

- Для стабилизации пироксилинов - лаверы (16) (12 аппаратов) периодического действия, каждый моделируется базовым СП-шаблоном (рис. 2).

- Для коллоксилинов - автоклавы (22) и чаны окончательной промывки (23), моделируются базовыми СП-шаблонами (рис. 2).

Стадия 8. Формирование общих партий. На стадии установлены смесители общих партий (18) (2 аппарата периодического действия), моделируются базовыми СП-шаблонами (рис. 2), причем для каждого смесителя разметки самомодифицируемых дуг его СП-модели получаются решением задачи:

д. _А

2 " к б " *

-мшп,

р <уЬРу.х + у4i.Pi, <р

»1 и 1-1 у

V <у

г пил - ¿^ п ЛЧ ^ ¿и ^ ЛИ - * л

У 1,1 {)

^>0; /=1,2,...13; у'=1,2

шах '

где 2 = + ~ объем общей партии смесевого пироксилина; — тре-

буемое содержание азота в общей партии; Ртт, Ртах, Утт, Утах - допустимые границы показателей растворимости и вязкости; характеристики частных партий: а^

- содержание азота, мл МО/г, - растворимость, %, — вязкость, гр.Э, Цр - объем частной партии, т; ху, - доля дозируемой в смеситель частной партии, т; Стадия 9. Водоотжим. Основное оборудование стадии:

- Для пироксилинов -ажитаторы (19) (12 аппаратов) и водоотжимочные центрифуги (20) (5 аппаратов) полунепрерывного типа, которые моделируются базовыми СП-шаблонами емкостных аппаратов (рис. 2)

- Для коллоксилинов - ажитаторы (4 аппаратов) и водоотжимочные центрифуги (2 аппарата), периодические центрифуги водоотжима (24) (4 аппарата).

Все основные аппараты стадии моделируются базовыми СП-шаблонами (рис. 2). Стадия 10. Депо готового продукта, моделируется позициями-стоками СП.

Полная СП-модель (рис. 11) материальных потоков данной производственной системы построена подстановкой СП-моделей аппаратов в ячейки иконографической модели, полученной из структурной схемы производства и генерацией системы спецификаций СП. Идентификация модели проводилась сравнением полученных по данной модели расписаний запуска переходов (выполнения технологических операций) с технологическими графиками работы производства НЦ.

Рис. 8. СП-модель нитрокомплекса периодического действия

Рис. 9. СП-модель нитрокомплекса с аппаратом НУОК

Р1 Опт

Рис. 10. СП-модель вытеснителя

Рис. 11. Граф СП-модели производства НЦ

Пятая глава содержит описание комплекса программ, позволяющего на базе □строенных моделей исследовать функционирование производства НЦ в услови-< различных нагрузок и при различных возмущающих воздействиях. Данный эмплекс программ разрабатывался как основа автоматизированной системы правления ТП второго уровня и в режиме работы машина-советчик представляет дро программного обеспечения «Автоматизированного рабочего места (АРМ) гхнолога производства нитратов целлюлозы». Структура комплекса представле-а на рис. 12, комплекс состоит из следующих основных функциональных блоков:

- Комплекс программ размещения технологических процессов на аппаратурном оформлении производства НЦ. Разработан на базе математической модели производства, построенной в форме модифицированной сети Петри. Обобщенный алгоритм имитации функционирования производства на основе выполнения его СП-модели приведен на рис. 13.

- Комплекс программ расчета оптимального дозирования кислот на фазе приготовления нитрационных кислотных смесей. Включает модули расчета расходных норм исходных компонентов производства НЦ и дозировочных расходов в приготовлении НКС.

- Комплекс программ расчета оптимального дозирования пироксилинов при приготовлении крупнотоннажных партий смесевых пироксилинов на стадии формирования общих партий

В заключительной части работы даны выводы и перечень использованных библиографических источников. Приложения содержат полное аналитическое и графическое описание полученных СП-моделей и результаты выполнения контрольных расчетов.

Комплекс «Расчет дозировок НКС»

Балансовая модель расчета дозировок исходных компонентов в производстве НЦ

«—J

Комплекс «Размещение техпроцессов на оборудовании»

^ >

СП-модель производства НЦ

Математические модели

Модель смешения компонентов в формировании общих партий

БД характеристик оборудования, сырья, полупродуктов, режимов функционирования, ограничений

Показатели качества частных партий НЦ

Рис. 12. Структура «АРМ технолога производства нитратов целлюлозы» 15

с

С Начало

★ —-

Ввод производствениого задания

7

Настройка СП-модели. Формирование корневой вершины дерева достижимости ЩМ)

Останов переходов СП, завершивших свое выполнение [

Формирование разметок самомодифицируемых дуг по моделям дозирования компонентов НКС и ФОП

-тупиковая?т

1* Выбор перехода 1* из списка разрешенных. Запуск 1*, М-*М'. Запись события в расписание функционирования системы Переход к следующему моменту модельного времени

С Конец У*—/

Рис. 13. Обобщенный алгоритм имитации функционирования производства НЦ на основе его

СП-модели

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В работе представлены результаты системного анализа многономенклатурных ДНХТС как сложных систем. Проведен анализ и классификация элементной базы и структурных связей ДНХТС, выделены особенности их функционирования. Проанализирован термин «гибкая технология» в трактовке различных авторов, намечены пути обеспечения гибкости производств технической химии.

2. Приведен краткий обзор основных методов моделирования ХТС с периодической организацией техпроцессов. Обоснована целесообразность использования аппарата теории СП для моделирования, исследования и повышения эффективности функционирования многономенклатурных ДНХТС.

3. Предложен подкласс дискретно-непрерывных сетей Петри, включающий раскрашенные метки, ингибиторные, раскрашенные и самомодифицируемые дуги, временные задержки меток и приоритетные переходы, позволяющий моделировать и исследовать на базе СП-моделей особенности функционирования рассматриваемого класса многономенклатурных ДНХТС.

4. Разработана методика моделирования многономенклатурных ДНХТС, включающая альбом СП-моделей типовых аппаратов и алгоритм синтеза общих моделей ДНХТС в форме СП выделенного класса.

5. Проведен анализ химико-технологических процессов, аппаратурного оформления и АСУТП производства НЦ. Показано, что объект исследования принадлежит к классу многономенклатурных ДНХТС и к его моделированию

применима разработанная методика синтеза СП-модели ДНХТС.

6. Предложена формализация элементов ДНХТС производства НЦ в терминах теории сетей Петри, построены СП-модели основных аппаратов, синтезирована общая СП-модель рассматриваемого производства.

7. Разработанные алгоритмы и программная реализация полученной СП-модели, позволяют имитационно исследовать функционирование производства НЦ в условиях возможных возмущений и получать графики функционирования аппаратурного оформления, обеспечивающие минимум суммарного времени простоев. Комплекс программ принят к реализации на действующем производстве НЦ ФГУП ФНПЦ «ГК НПП им. В.И. Ленина».

8. Разработанные методологические подходы к исследованию гибких производств технической химии рекомендуются для использования при:

- организации как параллельного так и последовательного выпуска широкой номенклатуры НЦ в условиях одного производства, с минимизацией межоперационных простоев оборудования и его избыточности в технологических схемах;

- разработке автоматизированных процессов составления рабочих планов-графиков, которые существенно сокращают время составления технологических карт, облегчая работу планово-диспетчерского отдела;

- оперативном планировании и оптимизации количества технологического оборудования материальных технологических потоков с целью экономии временных, материально-технических и рабочих ресурсов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Матренина О.М., Марченко Г.Н., Басыров И.Р., Межерицкий С.Э., Азимов Ю.И., Тюлькина Е.В. Моделирование ХТС водоподготовки объектов промышленной энергетики с использованием математического аппарата цветных сетей Петри. Сообщение 1. Известкование, коагуляция и магнезиальное обескрем-нивание воды // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 1999. №5-6. С. 74-79.

2. Матренина О.М., Азимов Ю.И., Басыров И.Р., Морозов Н.В., Марченко Г.Н. Моделирование ХТС водоподготовки объектов промышленной энергетики с использованием математического аппарата цветных сетей Петри. Сообщение 2. Глубокая очистка технологических стоков от примесей нефтепродуктов // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 1999. №9-10. С. 69-75.

3. Матренина О.М., Марченко Г.Н., Межерицкий С.Э., Басыров И.Р., Хасан-шинР.Н., Тюлькина Е.А., Юсупов И.В. Моделирование ХТС водоподготовки объектов промэнергетики с использованием математического аппарата сетей Петри. Сообщение 3. Безреагентные методы, как основа создание малогабаритных, экологически чистых и энергосберегающих технологий водоподготовки // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2000. №5-6. С. 83-89.

В других изданиях:

4. Матренина О.М., Марченко Г.Н., Басыров И.Р., Азимов Ю.И. Метод сетевого моделирования дискретно-непрерывных ХТС. // Материалы V Международной практической конференции «Методы кибернетики химико-технологических про-

цессов». Казань, 1999. С. 42-43.

5. Матренина О.М., Марченко Г.Н., Баеыров И.Р., Морозов Н.В. Некоторые пр блемы водопользования и технические пути их решения. // Сб. статей и тезис докладов международной научно-практической конференции «Экономика и эк логия вторичных ресурсов». Казань, 1999. С. 179-180.

6. Матренина О.М., Баеыров И.Р., Самерханов М.А. Методика моделирован ДНХТС с использованием математического аппарата модифицированных сет Петри II Материалы докладов Международной молодежной научной конференщ «Молодежь - науке будущего». Набережные Челны, 2000. С. 103.

7. Матренина О.М., Лившиц А.Б., Баеыров И.Р. Сети Петри в компьютерном м делировании и управлении ХТС (на примере ХТС разделения и очистки нефти воды). // Материалы докладов молодежной научно-практической конференщ ОАО Татнефть «Техника, технология и экономика разработки и эксплуатащ нефтяных месторождений Татарстана в начале XXI в.» Альметьевск, 2002. Ч. С. 274-275.

8. Матренина О.М., Самигуллина JI.A. Моделирование дискретно-непрерывно производства нитратов целлюлозы // Материалы международной молодежной у учной конференции XI Туполевские чтения. Казань, 2003. Т. III. С. 16-17.

9. Матренина О.М., Садриева Л.Р. Математическое обеспечение автоматическ го места технолога производства технической химии. // Материалы междунарс ной молодежной научной конференции XII Туполевские чтения. Казань, 20С Т. III. С. 34-35.

10. Матренина О.М., Шипина О.Т., Баеыров И.Р., Лифшиц А.Б. Модель технол гического модуля этерификации целлюлозы на сетевом уровне // Материалы дс ладов Международной научно-технической и методической конференции «С временные проблемы технической химии». Казань, 2004. С. 240-249.

11. Матренина О.М., Мингазова В.К., Басырова Д.И. Методика моделирован многономенклатурных дискретно-непрерывных химико-технологических сисп модифицированными сетями Петри // Материалы XX Всероссийской межвузс ской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерн] процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приб ры и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Казш 13-15 мая 2008. 4.1. С. 385-387.

Автор выражает глубокую благодарность Иреку Равильевичу Басырову за предоставленные консультации по теме работы

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,25. Усл.печ.л. 1,16. Усл.кр.-отг. 1,21. Уч.-изд.л. 1,0.

_Тираж 100. Заказ 27. _

«Деловая полиграфия» 420111, Казань,.ул. М.Межлаука,6

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ И СОЗДАНИЯ ГИБКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

1.1. Анализ химических производств как сложных систем.

1.2. Анализ элементной базы, структуры и особенностей функционирования многономенклатурных ДНХТС.

1.3. Анализ составных частей гибкой технологии.

ГЛАВА 2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ГИБКИХ ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНЫХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

2.1. Методы математического моделирования ДНХТС как дискретных динамических систем.

2.2. Аппарат теории сетей Петри в моделировании ДНХТС.

ГЛАВА 3. ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНЫЕ СЕТИ ПЕТРИ В

МОДЕЛИРОВАНИИ И УПРАВЛЕНИИ ДИСКРЕТНО-НЕПРЕРЫВНЫМИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ.

3.1. Сети Петри как математический аппарат для моделирования ДНХТС

3.2. Моделирование элементов ДНХТС сетями Петри.

3.3 Методика синтеза общей СП-модели многономенклатурной ДНХТС.

ГЛАВА 4. СИНТЕЗ МОДЕЛИ В ВИДЕ СЕТИ ПЕТРИ ПРОИЗВОДСТВА

НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ.

4.1. Технологические схемы производства нитратов целлюлозы.

4.1.1 Технологическая схема периодического процесса изготовления смесевого пироксилина.

4.1.2. Технологическая схема непрерывного процесса изготовления коллоксилинов.

4.1.3. Комбинированная технологическая схема изготовления смесевого пироксилина.

4.2. Анализ производства нитратов целлюлозы.

4.3. Моделирование основных аппаратов производства НЦ сетями Петри.

ГЛАВА 5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ПРОИЗВОДСТВА НИТРАТОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ.

5.1. Комплекс программ размещения технологических процессов на аппаратурном оформлении производства НЦ.

5.2. Комплекс программ расчета оптимального дозирования компонентов.

5.3. Комплекс программ расчета оптимального дозирования пироксилинов на стадии формирования общих партий.

В наследство от эпохи холодной войны России достался ВПК — множество предприятий, ориентированных на серийный выпуск невостребованной сегодня оборонной продукции. В их состав, в частности, входит ряд заводов технической химии. Распад планово-директивной системы управления, переход к рыночной экономике, смена военной доктрины РФ поставили заводы в критическую ситуацию. Госзаказ на продукцию оборонного назначения снизился в десятки раз, нарушились связи с традиционными поставщиками сырья, при существующих возможностях штатных технологий выпуск гражданской продукции ограничен и не восполняет утраченный объем госзаказа. Все это привело к сворачиванию производств, сокращению рабочих мест, увеличению социальной напряженности, остро встал вопрос о конверсии отрасли.

Одним из путей преодоления кризиса является внедрение гибких технологий двойного назначения. Концепция гибкой технологии охватывает многие направления совершенствования производственных систем. Для химических отраслей это, прежде всего, реорганизация крупнотоннажных производств в систему автономных малотоннажных технологических модулей, перестраиваемых на новые виды продукции. И остается чрезвычайно актуальной проблема обратимой конверсии. Задача организации на оборудовании существующих крупнотоннажных производств выпуска широкого ассортимента рыночно перспективной продукции с минимальными затратами и при условии сохранения возможности восстановления в прежних объемах штатной продукции для производств спецхимии с периодической организацией техпроцессов особенно сложна. Создание многоассортиментных производственных систем требует проведения целого ряда исследовательских работ. В силу сложности задачи моделирования и анализа таких систем (большие размеры, дискретность потоков, сложная структура технологических связей) для ее решения необходимы новые методы исследования.

В создавшихся условиях, при дефиците инвестиций возможен следующий вариант реорганизации производств технической химии:

1. Разработка широкой рыночно устойчивой номенклатуры технологически совместимой продукции. Реализация новых химико-технологических процессов (ХТП) при соблюдении принципа обратимой конверсии на базовой основе штатных производств за счет процессуально параметрических возможностей установленного аппаратурного оформления и сетевой гибкости транс-портно-технологических конвейеров, путем совмещения техпроцессов, коммутации технологических модулей переменной структуры и реализации контейнерного принципа концевых операций.

2. Адаптация систем управления (в частности АСУП и АСУТП) к задачам гибких производственных систем (ГПС). Дополнение математического обеспечения функционирующих АСУТП комплексами самообучающихся программ коррекции режимов управления при смене ассортимента продукции, подсистемой ситуационного управления ГПС.

3. Обеспечение динамической гибкости новых ХТП, то есть возможности устойчиво функционировать при смене видов сырья и энергии.

Объектом исследования в данной работе является химико-технологическая система производства нитратов целлюлозы (НЦ), ее материальные и информационные потоки. Предмет исследования — методы и алгоритмы моделирования и оптимизации полунепрерывных производственных систем.

Целью работы является повышение эффективности функционирования химико-технологических систем с полунепрерывной организацией производства за счет повышения их адаптивности.

Для достижения указанной цели была поставлена задача разработать методику моделирования и исследования функционирования полунепрерывных химико-технологических систем и создания на их основе гибких компьютерно-интегрированных производственных систем. Данная задача включает следующие подзадачи:

1. Исследовать на базе системного анализа определенного типа производственные системы - многономенклатурные дискретно-непрерывные химикотехнологические системы (ДНХТС).

2. Провести сравнительный анализ методов исследования сложных производственных систем. Обосновать целесообразность использования математического аппарата теории сетей Петри (СП) для компьютерного исследования ДНХТС.

3. Разработать методику моделирования многономенклатурных ДНХТС, учитывающую специфику их функционирования.

4. Проанализировать и выявить технологические особенности производства нитратов целлюлозы различных марок, провести выбор и обоснование способа исследования технологических процессов.

5. Использовать разработанную методику для исследования функционирования производства нитратов целлюлозы:

- построить математические модели в виде модифицированных СП основных аппаратов, реализующих многостадийный техпроцесс производства нитратов целлюлозы;

- построить математическую модель в виде модифицированной СП производства нитратов целлюлозы, отражающую структуру моделируемого производства и динамику его функционирования.

6. Разработать комплекс программ и алгоритмы имитации функционирования производства нитратов целлюлозы на основе моделирующей ее сети Петри.

Методы исследования. При решении поставленных в работе задач использовались: теория сетей Петри, теория графов, методы оптимизации, а также методы вычислительной математики, объектно-ориентированного анализа и программирования.

Автор защищает:

1. Модификацию сетей Петри, представляющую собой подкласс дискретно-непрерывных сетей Петри, проблемно-ориентированный на моделирование многономенклатурных ДНХТС производств НЦ.

2. Методику моделирования модифицированными сетями Петри гибких многоассортиментных ДНХТС на конкретном примере производств НЦ.

3. Модель производства нитратов целлюлозы, основанную на использовании математического аппарата сетей Петри.

4. Разработанный на базе полученных моделей комплекс программ имитации функционирования производства нитратов целлюлозы.

Научная новизна:

1. На основании системного подхода к анализу производств технической химии, предложены современные методы исследования и организации технологических процессов производства нитратов целлюлозы как сложной многономенклатурной ДНХТС.

2. Предложено расширение теории модифицированных сетей Петри, ориентированное на моделирование многономенклатурных ДНХТС производств НЦ.

3. Разработаны модели типовых аппаратов, реализующих совмещенные техпроцессы многономенклатурных ДНХТС и схем их взаимодействия в виде сетей Петри.

4. Разработана методика синтеза моделей организации и функционирования многономенклатурных ДНХТС в форме модифицированных сетей Петри.

5. Разработаны СП-модели аппаратов и агрегатов, реализующих многостадийные техпроцессы производства НЦ, синтезирована модель данного производства в виде модифицированной сети Петри.

Практическая значимость:

1. Разработаны и освоены в условиях предприятия концептуальные основы организации гибких технологических процессов, позволяющие обеспечить устойчивое функционирование производства НЦ в условиях широкой номенклатуры продукции, выпускаемой малыми партиями.

2. На базе разработанной методики моделирования получены математические модели производств НЦ в форме модифицированной сети Петри.

3. Разработана программная реализация полученных моделей, позволяющая компьютерно моделировать и анализировать функционирование производства.

4. Предложены алгоритмы организации гибких многостадийных многономенклатурных ДНХТС и повышения эффективности их функционирования на основе использования СП-моделей.

5. На основе полученных математических моделей разработан комплекс программ, служащий основой АРМ технолога производства НЦ. Комплекс программ внедрен на действующем производстве ФГУП ФНПЦ «ГК НЛП им. В.И. Ленина».

6. Полученные в работе методики могут быть использованы при решении задач реорганизации и оптимизации функционирования существующих ДНХТС, проектирования новых технологических процессов, а также в учебной и научно-исследовательской практике.

Достоверность научных положений, результатов и выводов диссертации подтверждается использованием современных математических методов и средств, сопоставлением графиков работы производства нитратов целлюлозы с контрольными, рассчитанными по математической модели, построенной на основе научных положений, отраженных в диссертации, а также эффективной практической реализацией результатов исследований на примере внедренной системы «АРМ технолога производства нитратов целлюлозы».

Личное участие. Основные результаты работы получены лично автором под научным руководством д.т.н., профессора Г.Н. Марченко.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Апробация работы. Результаты работы представлены на II семинаре молодых ученых и специалистов «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, октябрь 2000), на V Международной научно-практической конференции КГТУ. (Казань, 1999), на Российском национальном симпозиуме по энергетике (Казань, сентябрь 2001), на Молодежной научно-практической конференции (Альметьевск, сентябрь 2002 г.), на Международной научно-технической и методологической конференции «Современные проблемы технической химии» (Казань, 2004), на XX Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутри-камерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (Казань, 2008), на XIII Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 2009).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, приложений. Диссертация содержит 235 страниц машинописного текста, 2 таблицы, 40 рисунков, список литературы из 195 источников отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛАВЫ 5 1. Разработана программная реализация полученной СП-модели, позволяющая имитационно исследовать функционирование производства НЦ в условиях возможных возмущений и позволяющая оперативно адаптировать график функционирования аппаратурного оформления, обеспечивая минимум суммарного времени простоев аппаратурного оформления.

2. На основе программной реализации построены комплексы программ:

- комплекс программ размещения технологических процессов на аппаратурном оформлении производства НЦ, разработанный на основе математической модели производства, построенной в форме модифицированной сети Петри;

- комплекс программ расчета оптимального дозирования кислот на фазе приготовления нитрационных кислотных смесей

- комплекс программ расчета оптимального дозирования пироксилинов при приготовлении крупнотоннажных партий смесевых пироксилинов на стадии формирования общих партий каждый из которых представляет собой относительно самостоятельный комплекс, который в автономном режиме используется технологом соответствующего участка.

3. Разработанный комплекс программ принят к реализации на действующем производстве НЦ ФГУП ФНПЦ «ГК Hi ll 1 им. В.И. Ленина».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В работе представлены результаты системного анализа многономенклатурных ДНХТС как сложных систем. Проведен анализ и классификация элементной базы и структурных связей ДНХТС, выделены особенности их функционирования. Проанализирован термин «гибкая технология» в трактовке различных авторов, намечены пути обеспечения гибкости производств технической химии.

2. Приведен краткий обзор основных методов моделирования ХТС с периодической организацией техпроцессов. Обоснована целесообразность использования аппарата теории СП для моделирования, исследования и повышения эффективности функционирования многономенклатурных ДНХТС.

3. Предложен подкласс дискретно-непрерывных сетей Петри, включающий раскрашенные метки, ингибиторные, раскрашенные и самомодифицируемые дуги, временные задержки меток и приоритетные переходы, позволяющий моделировать и исследовать на базе СП-моделей особенности функционирования рассматриваемого класса многономенклатурных ДНХТС.

4. Разработана методика моделирования многономенклатурных ДНХТС, включающая альбом СП-моделей типовых аппаратов и алгоритм синтеза общих моделей ДНХТС в форме СП выделенного класса.

5. Проведен анализ химико-технологических процессов, аппаратурного оформления и АСУТП производства НЦ. Показано, что объект исследования принадлежит к классу многономенклатурных ДНХТС и к его моделированию применима разработанная методика синтеза СП-модели ДНХТС.

6. Предложена формализация элементов ДНХТС производства НЦ в терминах теории сетей Петри, построены СП-модели основных аппаратов, синтезирована общая СП-модель рассматриваемого производства.

7. Разработанные алгоритмы и программная реализация полученной СП-модели, позволяют имитационно исследовать функционирование производства НЦ в условиях возможных возмущений и получать графики функционирования аппаратурного оформления, обеспечивающие минимум суммарного времени простоев. Комплекс программ принят к реализации на действующем производстве НЦ ФГУП ФНПЦ «ГК НПП им. В.И. Ленина».

8. Разработанные методологические подходы к исследованию гибких производств технической химии рекомендуются для использования при:

- организации как параллельного так и последовательного выпуска широкой номенклатуры НЦ в условиях одного производства, с минимизацией межоперационных простоев оборудования и его избыточности в технологических схемах;

- разработке автоматизированных процессов составления рабочих планов-графиков, которые существенно сокращают время составления технологических карт, облегчая работу планово-диспетчерского отдела;

- оперативном планировании и оптимизации количества технологического оборудования материальных технологических потоков с целью экономии временных, материально-технических и рабочих ресурсов.

1. Сорока, В.Е. Основы химической технологии / В.Е. Сорока, С.В. Вечная, Н.Н. Попова. Л.: Химия, 1986. - 296 с.

2. Кутепов, A.M. Общая химическая технология / A.M. Кутенков, Т.Н. Бондарева, М.Г. Беренгартси. М.: Высшая школа, 1985. - 446 с.

3. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин. М.: Химия, 1989. - 349 с.

4. Кафаров, В.В. Анализ и синтез химико-технологических систем / В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин. М. :Химия, 1991. - 431 с.

5. Кафаров, В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии / В.В.Кафаров. М.: Химия, 1971. - 496 с.

6. Кафаров, В.В. Основы автоматизированного проектирования химических производств / В.В. Кафаров, В.Н. Ветохин. М: Наука, 1987. - 623 с.

7. Аншина, М. Л. Предприятие как единый объект автоматизации Электронный документ. // Сети и системы связи: сетевой журн. 1998, — №1 (URL: http://www.ccc.ru/magazine/depot/980 l/read.html?0201 .htm). Проверено 18.10.2009

8. Карпушкин, С.В. Выбор аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / С.В. Карпушкин. — М. : "Издательство Машиностроение 1", 2006. - 140 с.

9. Малыгин, Е.Н. Математическая модель функционирования многопродуктовых химико-технологических систем / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, А.Б. Борисенко // Теоретические основы химической технологии. 2005. - Т. 39. - № 4 - С. 455-465.

10. Кафаров, В.В. Гибкие автоматизированные системы в химической промышленности / В.В. Кафаров, В.В. Макаров. — М.: Химия, 1990.

11. Краснов, В.В. Гибкие системы, проблемы внедрения / В. Краснов, В. Приходько // Коммунист. -1985. №12. - с.35.

12. Гибкие производственные комплексы / под ред. П.Н. Белянина и В.А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1984. — 384 с.

13. Гибкое автоматическое производство / под общ. ред. С.А. Майорова и Г.В. Орловского. -JI.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. — 376 с.

14. Перов, В.М. Использование принципов адаптации при построении гибких автоматизированных производственных систем / В.М. Перов, А.Ф. Егоров // Журн. ВХО им. Д.И. Менделеева. 1987. - T.XXXII. - в.З. - С.316-321.

15. Задорский, В.М. Аппаратурно-технологическое обеспечение гибкости химико-технологических систем / В.М. Задорский, С.М. Русалин, А.П. Фокин,

16. B.Ф. Жиденко // Журн. ВХО им. Д.И. Менделеева. 1987. - T.XXXII. - в.З.1. C.273-280.

17. Ниянзин, Н.Г. Системное проектирование ГПС / Н.Г. Ниянзин. М.: Изд-во НИИМАШ, 1988.

18. Кафаров, В.В. Гибкие автоматизированные производственные системы химической промышленности / В.В. Кафаров. //Журн. ВХОим.Д.И.Менделеева. 1987. - T.XXXII. - в.З. - С. 252-258.

19. Гибкое автоматизированное производство / В.О. Азбель и др.. Л.: Машиностроение, 1983. - 376 с.

20. Макаров, В.В. Математическое моделирование периодических процессов и систем химической технологии / В.В. Макаров. — М.: Изд-во МХТИ им. Д.И.Менделеева, 1984. 52 с.

21. Захаров, В.Н. Системы управления. Задание. Проектирование. Реализация / В.Н. Захаров, Д.А. Поспелов, В.Е. Хазацкий. М.: Энергия, 1972. - 344 с.

22. Белянин, П.Н. Технологические языки — неотъемлемые компоненты гибко перестраиваемого автоматизированного производства / П.Н. Белянин // Гибко перестраиваемые автоматизированные производства: сб. трудов НИАТ. -М.:, 1984.-Вып. 416.-С.1-3.

23. Чистовалов, С.М. Создание гибких ХТС для химических производств / С.М. Чистовалов, А.Н. Чернов // Химическая промышленность. — 1994 — №3. — С. 199-208.

24. Black, J.T. Cellular manufacturing systems reduce setup time, make small lot production economical / J.T. Black // Industial Engineering. 1983. - v. 15, No 11.-p. 36-48

25. Островский, В.А. Опыт создания гибкого автоматизированного производства субстанций фармацевтических препаратов в соответствии с нормами GMP / В.А. Островский и др.// Химическая промышленность. 2003. - Т. 80. -№1 - С. 4-18.

26. Островский, В.А. Гибкие производства малотоннажных химических продуктов / В.А. Островский // Соросовский образовательный журнал. 2000. — Т.6. -№12. — С. 56-63

27. Бутков, Ю.Г. Состояние и перспективы развития проектирования гибких производственных систем / Ю.Г. Бутков, В. А. Павлечко, Ю.В. Строцев // ТС-3 Автоматизированные системы управления. М.: ЦНИИТЭИ приборостроения. - 1986. - вып.6. - С. 57-69.

28. Макаров, В.В. Автоматическое управление беструбопроводными химико-технологическими системами / В.В. Макаров, Ю. Генин // Автоматизация и производство. 2003. - № 2 - С. 22-24.

29. Тимофеев, B.C. Технологические аспекты построения гибких автоматизированных систем / В.С.Тимофеев // Журн. ВХО им. Д.И. Менделеева. 1987. - T.XXXII. - в.З- С.265-267.

30. Калман, Р. Очерки по математической теории систем / Р. Калман, П. Фалб, М. Арбиб М.: Едиториал УРСС, 2004. - 400 с.

31. Островский, Г.М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика / Г.М. Островский, Т.А. Бережинский. — М.: Химия, 1984. — 239 с.

32. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров. М.: Химия, 1973. - 1973. - 564 с.

33. Кусков, Е.К. Математическое обеспечение управления организацией технологических процессов в химико-фармацевтических производствах : дис. канд.техн. наук / Е.К. Кусков М., МХТИ. - 1986.

34. Быков, В.П. Методическое обеспечение САПР в машиностроении / В.П. Быков. JL: Машиностроение, 1989. - 254 с.

35. Дудников, Е.Г. Построение математических моделей химико-технологических объектов / Е.Г. Дудников, B.C. Балакирев, В.Н. Кривсунов, A.M. Цирлин. Д.: Химия, Ленингр. отд-ие, 1970. - 312 с.

36. Растригин, Л.А. Современные принципы управления сложными объектами / Л.А. Растригин. — М.: Советское радио, 1980. — 232 с.

37. Киндлер, Е. Языки моделирования / Е. Киндлер. — М.: Энергоатомиз-дат, 1985.-288 с.

38. Соломенцев, Ю.М. Управление гибкими производственными системами / Ю.М. Соломенцев, В.Л. Сосонкин. -М.: Машиностроение, 1988. — 351 с.

39. Бусленко, Н.П. Лекция по теории сложных систем / Н.П. Бусленко, В.В. Калашников, И.Н. Коваленко. — М.: Советское радио, 1973. — 438 с.

40. Шеннон, Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука / Р. Шеннон. - М.: Мир, 1978. - 158 с.

41. Имитационное моделирование производственных систем / под ред. А.А. Вавилова М.: Машиностроение, 1983. - 416 с.

42. Дьячко, А.Г. Математическое и имитационное моделирование производственных систем / А.Г. Дьячко. М.: МИСИС, 2007 - 540 с.

43. Иодайтис, B.C. Экономико-математическое моделирование производственных систем / B.C. Иодайтис, Ю.А. Львов. М.: Высшая школа, 1991. -191с.

44. Джордж, Ф. Основы кибернетики / Ф.Джордж. — М: Радио и связь, 1984.-272 с.

45. Баранов, С.И. Синтез микропрограммных автоматов (граф-схемы и автоматы) / С.И. Баранов. изд. 2-е. - Л.: Энергия, 1979. - 232 с

46. Котов, B.C. Сети Петри / B.C. Котов. М.: Наука, 1984. - 160 с.

47. Питерсон, Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем / Дж. Пи-терсон. М.: Мир, 1984. - 264 с.

48. Нильсон, Н. Принципы искусственного интеллекта / Н. Нильсон. М.: Радио и связь, 1985. — 376 с.

49. Матвеев, В.Ф. Системы массового обслуживания / В.Ф. Матвеев, В.Г. Ушаков. М.: Изд-во МГУ, 1984. - 234 с.

50. Кенег, Д. Методы теории массового обслуживания / Д. Кенег, Д. Штойян. М.: Радио и связь, 1981. - 156 с.

51. Хинчин, А .Я. Работы по математической теории массового обслуживания / А.Я. Хинчин. М.: Физматгиз, 1963. - 348 с.

52. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления / Д.А. Поспелов-М.: Энергоатомиздат, 1981. -232 с.

53. Браун, Дж. Использование моделирования как средства разработки ГПС / Дж. Браун // Материалы 2-й международной конференции по ГПС. -Минск: ЦНИИТУ, 1984. 23 с.

54. Корендясев, А.И. Применение имитационного моделирования при создании гибких производственных систем / А.И. Корендясев, Н.А. Серков, С.С. Стояченко // в кн.: Проблемы создания гибких автоматизированных производств. М.: Наука, 1987. - С. 48-56.

55. Прокимпов, Н.Н. Структурированное представление процесса переработки информации при моделировании / Н.Н. Прокимпов // Вопросы проектирования и эксплуатации управляющих вычислительных систем. — М.: Энерго-атомиздат, 1983. С.85-93.

56. Шукис, А.А. Использование имитационного моделирования в АСУ ГАП / А.А. Шукис // Программное обеспечение для гибких автоматизированных производств. Калинин, 1985. - С.54-58.

57. Корендясев, А.И. Задачи и возможности имитационного моделирования при проектировании ГПС / А.И. Корендясев // Материалы семинара «Проблемы создания ГАП для различных отраслей машиностроения». М. - 1985. — С.47-56.

58. Советов, Б.Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев М.: Высш. шк. - 2001. - 343 с:

59. Михеева, Т.В. Обзор существующих программных средств имитационного моделирования при исследовании механизмов функционирования и управления производственными системами / Т.В. Михеева // Известия АлтГУ. — 2009, №1. -С. 87-90

60. Шрайбер, Т. Дж. Моделирование на GPSS / Т. Дж. Шрайбер. М.: Машиностроение, 1980, 516 с.

61. Томашевский, В. Имитационное моделирование в среде GPSS / В. То-машевский, Е. Жданова. — М.: Бестселлер, 2003. — 416 с.

62. Карпов, Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5. / Ю.Г. Карпов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. 400 с.

63. Черных, И.В. Simulink: Инструмент моделирования динамических систем / И.В.Черных. -М.: Диалог-МИФИ. 2003. - 252 с.

64. Рогачев Г.Н. Stateflow 5. Руководство пользователя Электронный документ. /Г.Н. Рогачев (URL:http://matlab.exponenta.ru/stateflow/bookl/l.php). Проверено 25.11.09

65. Arena система имитационного моделирования Электронный документ. (URL: http://www.interface.ru/). Проверено 25.11.09

66. Lenz, J.E. MAST: a simulation tool for designing of computerized metal-working factories / J.E. Lenz // Simulation. 1983. — v.40. — No2. — p.51 — 58.

67. Райтер, Р. Распределенное имитационное моделирование дискретно-событийных систем / Р. Райтер, Ж. С. Вальраи // Труды института инженеров электроники и радиоэлектроники. 1989. - №1. - С.245-262.

68. Окольнишников, В.В. Представление времени в имитационном моделировании / В.В. Окольнишников // Вычислительные технологии. Т. 10. - №5. -2005.-С. 57-77.

69. Горелик, А.Г. Управление системой аппаратов периодического действия / А.Г. Горелик, А.А. Геворкян // Теоретические основы химической технологии. 1985.-т. 19. -№1. - С. 128-130.

70. Бухараев, Р.Г. Вероятностные автоматы и процессоры / Р.Г. Бухараев. М.: Знание, 1986. - 47 с.

71. Бухараев, Р.Г. Основы теории вероятностных автоматов / Р.Г. Бухараев. -М.: Наука, 1985.-287 с.

72. Бутов, А.А. О реализации секвенциальных автоматов на программируемой логической матрице / А.А. Бутов // Управляющие системы и машины. — 1983.-№5.-С. 8-12.

73. Кузнецов, О.П. О программной реализации логических функций и автоматов/ О.П. Кузнецов // Автоматика и телемеханика. — 1977. — №7. С. 163173, №9. - С.137-148.

74. Пупырев, Е.И. Интерпретирующие программы реализации булевых функций и автоматов / Е.И. Пупырев // Автоматика и телемеханика. — 1982. — №1. — С.132-140.

75. Горбатов, В.А. Логическое управление технологическими процессами / В.А. Горбатов, В.В. Кафаров, П.Г. Павлов. М.: Энергия, 1978. - 272 с.

76. Кубасов, С.В. Верификация автоматных программ в контексте синхронного программирования: дис. канд.техн. наук / С.В. Кубасов — Ярославль, ЯГУ. 2008.

77. Алешечкин, В.В. Система программ управления химико-технологическими процессами /В.В. Алешечкин, В.А. Коневцов, В.П. Близнюк

78. Программное обеспечение микропроцессорных устройств и ЭВМ. М., 1984. - С.113-118.

79. Большаков, И.В. Объектно-ориентированное устройство для управления процессами синтеза лекарственных веществ/ И.В. Большаков // Химико-фармацевтический журнал. — 1983. — т.17. — №11. С.1368-1373.

80. Кафаров, В.В. Логико-динамическая модель химико-технологической системы как основа для построения системы управления /В.В. Кафаров, В.Л. Перов, Г.В. Мандрусенко // Доклады АН СССР. 1977. - т.236. - №3. - С.685-687.

81. Баранов, С.И. Синтез микропрограммных автоматов (граф — схемы и автоматы) / С.И. Баранов. 2-е изд. — Л.: Энергия, 1979. - 232 с.

82. Алешечкин, В.В. Разработка и исследование средств программно-логического управления химико-технологическими комплексами: дис. канд.техн. наук-М., 1982.-215 с.

83. Биленко, М.И. АСУ ТП периодическими процессами в химикофото-графической промышленности / М.И. Биленко // Автоматизация химических производств. М.: НИИТЭХИМ, 1979. - вып.5. - С. 19-20.

84. Гитерман, Э.М. Программно-технические комплексы для распределенных систем управления / Э.М. Гитерман, Н.К. Нуйкин, В.И. Панов // Системы и средства автоматизации химических производств. Обзорная информация. -М.:НИИТЭХИМ., 1984.-21 с.

85. Горелик, А.Г. Управление системой аппаратов периодического действия / А.Г. Горелик, А.А.Геворкян // Теоретические основы химической технологии. 1985. -т.19.-N1. - С. 128-130.

86. Карпов, Ю.И. Программно-техническое обеспечение для реализации логических задач управления в АСУ ТП / Ю.И. Карпов, А.А. Михин // Автоматизация химических производств. М.:НИИТЭХИМ, 1978. — вып.6. - С.30-33.

87. Евреинов, Э.В. Цифровые автоматы с настраиваемой структурой (однородные среды) / Э.В. Евреинов, И.В. Прангишвили. М.: Энергия, 1974. -240 с.

88. Бусленко, Н.П. Моделирование сложных систем / Н.П. Бусленко. -изд. 2-е. М.: Наука, 1978. - 400 с.

89. Лазарев, В.Г. Синтез управляющих автоматов / В.Г. Лазарев, Е.И. Пийль. изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.—328 с.

90. Гаврилов, М.А. Языки операторных схем параллельных алгоритмов с памятью / М.А. Гаврилов, В.В. Девятков, А.Б. Чичковский // Абстрактная и структурная теория релейных устройств: Автоматизация логического синтеза. М.: Наука, 1975. - С.53-67.

91. Воклер, И.Э. Проблемы разработки языков логического программирования и их реализация на микроЭВМ / Воклер И.Э. и др. // Автоматика и телемеханика. 1985. - №6. - С.149-159.

92. Бутов А.А. О реализации секвенционных автоматов на программируемой логической матрице / А.А. Бутов // Управляющие системы и машины. — 1983. №5. - С.8-12.

93. Закревский, А.Д. Формальное описание алгоритмов логического управления при проектировании дискретных систем / А.Д. Закревский, В.К. Ва-силенок // Электронное моделирование. 1984. - т.6. - №4. — С.79-84.

94. Кузин, Л.Т. Основы кибернетики. Том 2: Основы кибернетических моделей / Л.Т. Кузин. М.: Энергия, 1979. - 584 с.

95. Спиди, К. Теория управления. Идентификация и оптимальное управление / К. Спиди, Р. Браун, Дж. Гудвин. М.: Мир, 1973. - 248 с.

96. Кафаров, В.В. Аксиоматический подход к задаче управления химико-технологическими системами /В.В. Кафаров, О.И. Горошин // Доклады АН СССР. 1980. -т.252. - №6. - С. 1436-1437.

97. Бирюков, В.В. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза / В.В. Бирюков, В.М. Кантере. М.: Наука, 1985. - 296 с.

98. Кафаров, В.В. Моделирование сложных химико-технологических процессов на основе методов алгебры логики / В.В. Кафаров, В.Н. Щеглов, И.Н. Дорохов // Доклады АН СССР. 1976. -т.231. - №6. - С. 1415-1418.

99. Клыков, Ю.И. Ситуационное управление большими системами / Ю.И. Клыков. -М.: Энергия, 1974. 136 с.

100. Поспелов, Д.А. Принципы ситуационного управления / Д.А. Поспелов // Изв. АН СССР. Сер.: Техническая кибернетика. 1971. - №2. - С. 10-17.

101. Кафаров, В.В. Автоматизация интеллектуальных функций управления непрерывными технологическими процессами в составе АСУ ТП /В.В. Кафаров, О.И. Горошин // Приборы и системы управления. 1983. - N8. - С.1-3.

102. Позник, В.Г. Ситуационное управление сложными технологическими объектами / В.Г. Позник, В.В. Кобзев // Приборы и системы управления. -1981. №9. - С.6-8.

103. Нильсон, Н. Принципы искусственного интеллекта / Н. Нильсон. М.: Радио и связь, 1985. - 376 с.

104. Поспелов, Д.А. Логические модели представления знаний / Д.А. Поспелов // Представление знаний в человеко-машинных и робототехнических системах. Фундаментальные исследования в области представления знаний. — М., 1984. с.33-35.

105. Кениг, P. Минимизация сетей Петри, интерпретированных с точки зрения техники управления процессами / Р. Кениг // в кн.: Автоматизированное проектирование дискретных управляющих устройств. М.: Наука. — 1980. —1. С. 187-200.

106. Кузьмук, В.В. Описание и моделирование параллельных процессов управления с помощью сетей Петри /В.В. Кузьмук // Электронное моделирование. 1982. - №5. - С.33-39.

107. Лескин, А.А. Сети Петри в моделировании и управлении / А.А. Лескин, П.А. Мальцев, A.M. Спиридонов. — Л.: Наука. — 1989. 135 с.

108. Шайкин, А.Н. Моделирование и управление химико-технологическими процессами с использованием нечетких сетей Петри: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.13.06 / А.Н. Шайкин // М., 2002. 20 с.

109. Сочнев, А. Н. Оперативное управление производственными системами на основе сетей Петри : автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.01 / А.Н. Сочнев // Красноярск: Из-во КГТУ. 2005. 20 с.

110. Голиков, В.К. Сети Петри в ситуационном управлении и имитационном моделировании дискретных технологических систем / В.К. Голиков, К.Н. Ма-тусов, В.В. Сысоев. — М.: Радиотехника. — 2002. — 227 с.

111. Радченко, Е. Г. Методы режимного и потокового динамического моделирования производственных систем: дис. канд. техн. наук / Е.Г. Радченко -М., Ин-т проблем управления РАН. 2005.

112. Басыров, И. Р. Управление производством пироксилиновых порохов с использованием модифицированных сетей Петри / И. Р. Басыров и др. // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. -2002. №. 8. -С. 69-72

113. Ямпольский, Л.С. Управление дискретными процессами в ГПС /Л.С. Ямпольский и др. К.: Тэхника; Вроцлав: Изд-во Вроцлав, политехи, ин-та; Токио: Токосё, 1992.— 251 с.

114. Веревкин, А.П. Моделирование процессов принятия решений в сложных системах управления / А.П. Веревкин, Т.М. Муртазин // Проблемы нефтегазового комплекса России. Материалы международной конференции, УГНТУ. -Уфа. 1998.-С. 85-88.

115. Слепцов А.И., Юрасов А.А. Автоматизация проектирования управляющих систем гибких автоматизированных производств / А.И. Слепцов, А.А. Юрасов // под ред. Б. Н. Малиновского. — К.: Техшка, 1986 110 с.

116. Баранов, А. А. Подсистема имитационного моделирования работы производственных линий / А. А. Баранов, А. Р. Денисов, М. Г. Левин // Управление большими системами. — 2008. -№21. -С. 173-185

117. Халимон, В.И. Система преобразования модели периодического технологического процесса в сеть Петри / В.И. Халимон, Е.В. Савина // Математические методы в технике и технологиях, сб. трудов 13 междун. науч. конф. ММТТ. СПб. -2000. - Т. 6. - С. 103-104.

118. Patil, S. Coordination of Asynchronous Events / S. Patil// Ph.D. dissertation, Department of Electrical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts. May. - 1970. -p.234.

119. Noe, J.D. A Petri net model of the CDC 6400 / J.D. Noe// Proc. ACM/SIGOPS Workshop on Systems performance Evaluation. 1971. - pp.362378 ,

120. Voss, K. A net model of a local arc a network protocol / K.Voss // In Lecture Notes Computer Science. — New York: Springer-Verlag — 1985. — pp.413-437.

121. Кузьмук, В.В. Методика алгоритмического описания и моделирования параллельных процессов управления /В.В. Кузьмук — Киев: Наук. Думка. -1981.-56 с.

122. Hansal, A. On marked graphs III / A. Hansal, G.M. Schwab// Rep. LN 25.6.038, IBM Vienna Labs, Vienna. Sept. - 1972. -p.157

123. Jump, J.R. On the equivalence of asynchronous control structures / J.R. Jump, P.S. Thiagarajan// SIAM J. Comput. v.2. - 1973. - No2. - pp. 43-47.

124. Jump, J.R. On the interconnection of asynchronous control structures. / J.R. Jump, P.S. Thiagarajan// J. ACM. 1975. - v.22. - N4. - pp. 65-71.

125. Murata, T. Analysis of marked graphs and Petri net by matrix equations / T. Murata, R.W. Church // Res. Rep. MDC 1.1.8, Dept. Imf. Ing., Univ. Illinois, Chicago Circle. Nov.- 1971. -pp.27-34

126. Hack, M. Analysis of Production Schemata by Petri Nets / M. Hack//Master's thesis, Department of Electrical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts. Febriary. - 1972. — p.197

127. Valette, R. Analysis of Petri Nets by stepwise refinements / R. Valette// J. Computer and system Science. 1979. - N8. - p.34—46.

128. Олейниченко, P.A. О построении правильных сетей Петри / Р.А. Олей-ниченко// Автоматика и телемеханика. №12. - с.130-139.

129. Taniguchi, К. On equivalence of safe Petri nets / K. Taniguchi, T. Matsuura, Y. Sugiyama, T. Kasami // Math. Res. v.2, 1979. - p. 430-436

130. Кузьмук, В.В. Управляющие сети и микропрограммное моделирование параллельных процессов / В.В. Кузьмук. — Киев, 1983, (Препр./АН УССР. Ин-т электродинамики; N 333). — 72с.

131. Jensen, К. Colored Petri Nets and the Invariant Method / K. Jensen // Theor. Сотр. Sci.- 1981.-N14.-pp. 317-336

132. Jensen, K. How to Find Invariants for Colored Petri Nets/ K. Jensen //Сотр. Sci. Dep. Aarus Univ., Denmark, DAI MI PB 120. 1980. - pp. 78-81

133. Peterson J. A note on colored Petri nets. Inform. Process. Left. . - 1980. - 11.-N1.

134. Chiola, G. Introducing a Color Formalism into Generalized Stochastic Petri Nets / G. Chiola, G. Bruno, T. Demaria // proc. 9th European Workshop on Application and Theory of Petri Nets. — Venezia, Italy. — June, 1988. — pp 202-215

135. Беликов, B.K. Два подхода к определению модели раскрашенной сети Петри / В.К. Беликов // Депонир рукопись: ВИНИТИ 17.12.85 N 8699-в 85. -М.:ВИНИТИ, 1985. 205 с.

136. Jensen, К. High-level Petri-nets/ К. Jensen //Application and Theory of Petri-Nets. InformatikFachberchte, b.66. Springer-Verlag. — 1983.-pp. 166-180.

137. Genrich, H. S-Invariance in Predicate-Transition Nets / H. Genrich, K. Lau-tenbach // Application and Theory of Petri Nets. Informatik-Fachberichte, b. 66. -Springer-Verlag. 1983. - pp. 98-111.

138. Sifakis, J. Performance Evaluation of Systems, using Petri Nets / J. Sifakis // Lecture Notes in Computer Science. V.84. 1980. - pp. 307-319.

139. Ramchandani, C. Analysis of asynchronous concurrent systems by timed Petri nets / C. Ramchandani // Ph.D. thesis, MIT. Cambridge, Mass, USA. - 1973

140. Florin, G. One-Place Unbounded Stochastic Petri Nets: Ergodic Criteria and Steady-State Solution / G. Florin, S. Natkin // Elsevier Science Publishing Co. Journal of Systems and Software. 1986. - vol. 1. - N. 2. -pp 103-115.

141. Иванов, H.H. Алгебраический метод решения проблемы отсутствия тупиковых разметок в сетях Петри / Н.Н. Иванов //Автоматика и телемеханика. -1991. №7. - С.125-130.

142. Иванов, Н.Н. Условия существования предельного распределения вероятностей разметок во временных стохастических сетях Петри / Н.Н. Иванов //Автоматика и телемеханика. 1992. — №7. - С.149-155.

143. Иванов, Н.Н. Временные стохастические сети Петри с неэкспоненциальными законами распределения времени срабатывания переходов / Н.Н. Иванов //Автоматика и телемеханика. — 1994. №9. — С. 156 — 166.

144. Иванов, Н.Н. Полумарковские процессы во времени стохастических сетей Петри / Н.Н. Иванов //Автоматика и телемеханика. — 1994. №3. - С.117-128.

145. Баев, В.В. Характеризация задачи достижимости на сетях Петри /В.В. Баев // Тезисы, докладов X Всесоюзного симпозиума "Логическое управление с использованием ЭВМ". Устинов: ВИНИТИ. 1987. - С.176-177.

146. Баев, В.В. Моделирование систем реального времени на основе расширения сетей Петри / В.В. Баев // Техническая кибернетика. — 1992. — №3. — С. 171-175.

147. Keller, R.M. A Fundamental Theorem of Asynchronous Parallel Computation / R.M. Keller// Lect. Notes in Сотр. Sci. 1974. - N24. - pp. 102-112.

148. Finkel, A. FIFO-nets; a new Model of Parallel Computation / A. Finkel, G. Memmi //Theor. Сотр. Sci. 1983. -N5-7.-pp.111-121.

149. Руднев, В.В. Словарные сети Петри / В.В. Руднев // Автоматика и телемеханика. №4. - 1987. - С.102.

150. Noe, J.D. Makro-E-Nets for Representation of Parallel Systems / J.D. Noe, G.J. Nutt// IEEE Trans, on Elektron. Comput. 1973. -N8. - pp.718-727.

151. Мурата, Т. Сети Петри: Свойства, анализ, приложения / Т. Мурата // Труды института инженеров по электронике и радиоэлектронике. т.77. - №4.- 1988. — С.41-45.

152. Кишеневский, М.А. Сети Петри и анализ переключательных систем / М.А. Кишеневский, А.Р. Таубин, Б.С. Цирлин // Кибернетика. 1982. - №4. - С. 89-96.

153. Таль, А.А. Иерархия и параллелизм в сетях Петри / А.А. Таль, С.А. Юдицкий // Автоматика и телемеханика. 1982. - №7. - С. 56-61.

154. Jones, N.D. Complexity of some problems in Petri nets / N.D. Jones, L.H. Landweber, Y.E. Lien // Theor. Comput. Sci., 1977, N4. pp. 43-49

155. Keller, R.M. Vector replacement systems: a formalism for modeling asynchronous systems / R.M. Keller // TR 117, Comput. Sci. Lab., Princeton Univ., Dec.- 1972.-pp. 57-82

156. Тропашко, В.В. Двойственность устойчивых сетей Петри и маркированных графов/ В.В. Тропашко // Автоматика и телемеханика. 1992. - №8. -С.134-142.

157. Molloy М.К. Perfomance modeling using stochastic Petri nets / M.K. Mol-loy // IEEE Trans. Comput. 1982. U. c. - 31. - N9. - pp.913- 917.

158. Marsan, M.A. A class of generalized stochastic Petri Nets for the perfomance evaluation of multiple processor systems / M.A. Marsan, G. Balbo, G. Cjnte// Proc. Perfomance 83, AMC Sigmetrics. Oct. - 1983. - pp. 198-199.

159. Zuferek, W.M. Perfomance evaluation using extended time Petri nets / W.M. Zuferek // International Workshop on Timed Petri Nets. — 1985. — pp.272 -278.

160. Юдицкий, C.A. Конвейерные дискретные процессы и сети Петри / С.А. Юдицкий // Автоматика и телемеханика. — 1983. — N6. — С. 99-100.

161. Цапко, С.Г. Е-сети с приоритетами / С.Г. Цапко // Материалы IV-ой Всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные технологии. Разработка и аспекты применения».-Таганрог, 2001. С. 23-25

162. Шахов, В. Моделирование программно-аппаратных «реактивных» систем раскрашенными сетями Петри / В. Шахов // Электронный документ. URL: http://www.softcraft.ru/theory/mrs/index.shtml (дата обращения: 19.09.2007).

163. Ломазова, И. А. Объектно-ориентированные сети Петри: формальная семантика и анализ / И. А. Ломазова // Системная информатика. — 2002. № 8. -С.143-205.

164. Окунишникова, Е. В. Способ построения раскрашенных сетей Петри, моделирующих Estelle-спецификации / Е. В. Окунишникова, Т. Г. Чурина // Проблемы спецификации и верификации параллельных систем. — Новосибирск, 1995.-С. 95-123.

165. Басыров И.Р. Расширение сетей Петри, проблемно ориентированное на моделирование многоассортиментных производственных систем / И.Р. Басыров // Ученые записки КФЭИ. Казань. - 2001. - Вып.16. - С.177-182.

166. Суконщиков, А.А. Системы поддержки принятия решений на базе аппарата сетей Петри / А.А. Суконщиков, Д.Ю. Крюкова // Информационные технологии в проектировании и производстве. — 2008. — № 3. С. 45-49.

167. Толстов, Е.В. Моделирование шаблонов бизнес-процессов сетями Петри / Е.В. Толстов // Информ. технологии моделирования и управления. — 2006. — Вып. 4.-С. 462-469.

168. Сорокин, А.Н. Моделирование и анализ распределенных сервис-ориентированных систем с применением аппарата высокоуровневых сетей Петри / А.Н. Сорокин // Информ. технологии моделирования и управления. 2006. -Вып. 4.-С. 495-503.

169. Омаров, О.М. Использование CF-сетей для описания и моделирования параллельных вычислительных процессов / О.М. Омаров // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006. - №7. - С. 22-26.

170. Гиндич, В.И. Производство нитратов целлюлозы: технология и оборудование / В.И. Гиндич, Л.В. Забелин, Г.Н. Марченко. М.: ЦНИИНТИ. - 1984. -562 с.

171. Гиндич, В.И. Технология пироксилиновых порохов. Производство нитратов целлюлозы и регенерация кислот / В.И. Гиндич. Казань. - 1995. - 554 с.

172. Матренина, О.М. Метод сетевого моделирования дискретно-непрерывных ХТС / О.М. Матренина и др. // Материалы V Международной практической конференции «Методы кибернетики химико-технологических процессов». — Казань. 1999.- С. 42-43

173. Матренина, О.М. Модель ХТС водоподготовки в виде сети Петри / О.М. Матренина и др. // Тезисы докладов итоговой научно-практической конференции «Социально-экономические проблемы становления и развития рыночной экономики». Казань. 2000. - С. 101.

174. Матренина, О.М. Моделирование дискретно-непрерывного производства нитратов целлюлозы / О.М. Матренина, Л.А. Самигуллина // Материалымеждународной молодежной научной конференции XI Туполевские чтения. -Казань. 2003. Т. III. - С. 16-17