автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Методология аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств

На правах рукописи

КАРПУШКИН Сергей Викторович

МЕТОДОЛОГИЯ АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ МНОГО АССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации в химической промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тамбов 2007

003052258

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" на кафедре "Автоматизированное проектирование технологического оборудования".

Научный консультант

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Малыгин Евгений Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Каталымов Анатолий Васильевич

доктор технических наук, профессор Савицкая Татьяна Вадимовна

доктор технических наук, профессор Беляев Павел Серафимович

Ведущая организация

Московская государственная академия

тонкой химической технологии

им. М.В. Ломоносова (МИТХТ), Москва

Защита диссертации состоится 20 апреля 2007 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета по присуждению ученой степени доктора технических наук Д 212.260.02 в Тамбовском государственном техническом университете по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Электронная почта kvidep@cen.tstu.ru; факс (8-4752) 722024.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета.

Автореферат разослан М<яРТП 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.М. Нечаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Аппаратурное оформление (АО), т.е. выбор типов, числа, геометрических размеров и параметров режима функционирования основных и вспомогательных аппаратов химико-технологических систем (ХТС), является ключевой проблемой проектирования нового химического производства и модернизации существующего с целью изменения номенклатуры и объемов выпуска продуктов. Наибольшие затруднения возникают при решении этой проблемы для многоассортиментных химических производств (МХП), примерами которых могут служить производства химических красителей и полупродуктов, добавок к полимерным материалам, фармацевтических препаратов, кино-фотоматериалов, химических реактивов. Это обусловлено следующими обстоятельствами:

- широкой номенклатурой выпускаемой продукции при небольших объемах, коротких сроках выпуска большинства ее марок и, как следствие, проектированием многопродуктовых ХТС, которые предназначены для выпуска нескольких продуктов, аналогичных по технологии синтеза;

- частыми изменениями ассортимента и объемов выпуска продуктов, необходимостью приспосабливать имеющееся оборудование для выпуска новых продуктов;

- преимущественно периодическим режимом работы ХТС этих производств (продукты выпускаются отдельными партиями, которые последовательно проходят все стадии переработки), при этом для реализации отдельных стадий могут быть использованы аппараты непрерывного действия, работающие в полунепрерывном режиме,

- определяющим влиянием параметров режима функционирования ХТС (размеров партий продуктов, длительностей операций их переработки, продолжигельностей циклов выпуска продуктов и др.) на АО стадий системы

Методологические принципы АО многопродуктовой ХТС периодического/полунепрерывного действия, математические формулировки задач выбора числа, определяющих геометрических размеров аппаратов ее стадий и параметров режима функционирования, методы и алгоритмы решения задач рассматривались в научных публикациях В.В. Кафа-рова, Л.С. Гордеева, В.В. Макарова, АФ. Егорова, С.И Дворецкого, И.Е. Гроссмана, Г.В. Реклейтиса и других ученых. Значительный вклад в разработку теории и методов автоматизации АО МХП внесли сотрудники научной школы "Теория и методы автоматизированного проектирования производств химического и машиностроительного профиля", созданной в Тамбовском государственном техническом университете (ТГТУ) под руководством Е Н. Малыгина

Анализ отечественных и зарубежных публикаций по проблеме АО МХП приводит к выводу, что предложенные до настоящего времени подходы к ее решению либо игнорируют ряд свойств и особенностей функционирования оборудования ХТС, существенно влияющих на АО, либо используют эвристические подходы, не позволяющие достаточно корректно обосновать оптимальность получаемых проектных решений Поэтому разработка методологии, которая, с одной стороны, учитывала бы все основные особенности функционирования промышленных ХТС, а с другой - позволяла избежать использования эвристических подходов, является, несомненно, актуальной

Работа выполнялась в соответствии с координационным планом Межвузовской НТП "Теоретические основы химической технологии" на период 1995 - 2000 гг., планами НИР Тамбовского института химического машиностроения в 1978 - 1993 гг., в том числе № ГР01880035179 "Разработка автоматизированной системы проектирования анилинокрасочных производств. Подсистема расчета и выбора оборудования совме-

щенных ХТС", (1986 - 1988 гг.), и Тамбовского государственного технического университета в 1994 - 2005 гг., в том числе № 18/97 "Разработка и внедрение математического и программного обеспечения подсистемы АСУП "Технологическое и организационное обеспечение выписка продукции Производства дисперсных красителей" (1997 - 2002 гг), грантом РФФИ № 06-08-96352-р_центр_а "Разработка теории и методов интеллектуального автоматизированного проектирования производств химического и машиностроительного профиля (разработка новых и перепрофилирование действующих производств)" (2006 - 2007 гг.)

Объектом исследования в работе являются принципы и методы АО МХП, разрабатываемые с учетом свойств и особенностей функционирования промышленных ХТС, постановки задач оптимизации параметров режима функционирования и АО стадий ХТС, методика их совместного решения.

Предметом исследования являются свойства и особенности функционирования оборудования МХП, влияющие на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС, математические модели и критерии оптимальности проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО их стадий, постановки задач, условия их разрешимости (условия проектируемое™ ХТС МХП), методы и алгоритмы решения задач

Целью работы является разработка методологии АО проектируемых и действующих МХП, позволяющей решить проблему определения параметров режима функционирования ХТС (непрерывных переменных), и характеристик оборудования ее стадий (дискретных переменных) путем формирования иерархии задач, методика совместного решения которых базируется на условиях проектируемости ХТС МХП Для достижения цели необходимо.

- исследовать системные связи и закономерности аппаратурного оформления МХП, представить проблему в виде иерархической системы задач, определить содержание координирующих и информационных сигналов;

- изучить свойства и особенности функционирования ХТС МХП, влияющие на их АО, разработать математические модели проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО их стадий;

- обосновать выбор критериев оптимальности проектных решений, предусматривающих минимизацию затрат на оборудование стадий ХТС и энергоресурсы, потребляемые при реализации процессов выпуска продуктов.

- разработать математические постановки задач оптимизации режима функционирования и АО стадий проектируемой ХТС, а также действующей системы при изменении плана выпуска ее продукции;

- выявить условия проектируемости ХТС МХП (условия разрешимости поставленных задач) для вновь создаваемой и действующей ХТС, разработать методику проверки и обеспечения выполнения этих условий;

- разработать методы и алгоритмы решения задач, методику их совместного решения для ситуаций проектирования нового производства и изменения планов выпуска продукции действующего;

- разработать математические постановки и алгоритмы решения задач технологического и механического расчета наиболее распространенного в МХП основного оборудования,

- разработать автоматизированную информационную систему (АИС) выбора и расчета технологического оборудования ХТС проектируемых и действующих МХП

Научная новизна. Предложена новая методология аппаратурного оформления МХП, предусматривающая формирование трехуровневой иерархической структуры задач на верхнем уровне решается задача поиска параметров режима функционирования ХТС, обеспечивающих требуемую производительность системы по продуктам, на среднем уровне - задачи выбора размеров и числа аппаратов, способов переработки партий продуктов (целиком, равными порциями последовательно или синхронно, нескольких партий одновременно) для всех стадий системы, на нижнем уровне - задачи технологического и механического расчета отдельных аппаратов стадий ХТС

На основе анализа комплекса свойств и особенностей функционирования оборудования реальных МХП, влияющих на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС, разработаны математические постановки задач верхнего и среднего уровня иерархии.

- в качестве критерия оптимизации режима функционирования ХТС и оборудования ее стадий используется оценка затрат на энергоресурсы, потребляемые при реализации процессов выпуска продуктов в плановых объемах, а в качестве системы ограничений - математическая модель проектного решения, соотношения которой впервые формализуют разветвленную структуру материальных потоков системы, возможности дробления'} крупнения партий продуктов на некоторых стадиях, совмещения операций загрузки/выгрузки партий с физико-химическими превращениями,

- целевой функцией задачи АО стадии ХТС является амортизация стоимости аппаратов за период выпуска продуктов, а ее ограничениями - соотношения математической модели проектного решения, впервые предусматривающие выбор способов переработки партий продуктов на стадиях, числа и определяющих размеров вспомогательных аппаратов

Определены информационные связи между задачами разных уровней иерархии. Разработаны алгоритмы решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий, методика их совместного решения, предусматривающая прогноз и итерационное уточнение значений числа основных аппаратов, необходимого для переработки партий продуктов на стадиях системы, указателей способа их переработки и коэффициентов изменения размеров партий. Сформулированы условия разрешимости задач (условия проектируемости ХТС МХП), разработана методика проверки и обеспечения их выполнения, применение которой позволяет выбирать оптимальные значения прогнозируемых параметров, существенно сокращать объем вычислений при решении задач

Разработан вариант алгоритмической схемы локальной оптимизации решений задач АО ХТС, предусматривающий формирование окрестности начального (базового) решения задач верхнего и среднего уровней иерархии путем последовательного увеличения числа основных аппаратов стадий, лимитирующих производительности ХТС по продуктам.

Разработаны постановки задач оптимизации параметров режима функционирования и АО стадий ХТС действующего МХП при изменении плана выпуска продукции. Предложенные модификации целевых функций и соотношений математических моделей проектных решений впервые учитывают возможности установки на стадиях параллельных аппаратов разных размеров и исполнений, реализации с помощью 'оборудования одной и той же аппаратурной стадии ХТС нескольких стадий синтеза одного и того же продукта Разработаны модификации условий проектируемое™ ХТС МХП для действующего производства, алгоритмов решения задач.

Автор защищает научно обоснованную методологию АО МХП, предусматривающую оптимизацию затрат на оборудование и энергетические ресурсы ХТС, учитывающую особенности функционирования оборудования реальных производств и не связанную с применением эвристических подходов:

- иерархию задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС МХП и АО ее стадий, технологического и механического расчета отдельных аппаратов стадий системы;

- математические модели проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий при проектировании нового МХП, изменении планов выпуска продукции действующего производства;

- критерии оптимальности решений задач поиска параметров режима функционирования ХТС МХП и АО ее стадий при проектировании новой системы и модернизации действующей;

- условия проектируемое™ ХТС МХП при разработке нового производства, изменении планов выпуска продукции действующего, методику проверки и обеспечения выполнения этих условий;

- алгоритмы решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий;

- методику поиска базового решения задач верхнего и среднего уровней иерархии, схему его локальной оптимизации.

Методика исследования основана на использовании методов системного анализа, математического моделирования и условной оптимизации.

Практические результаты работы. На основе предложенной методологии разработана АИС выбора и расчета оборудования проектируемых и действующих МХП. основными функциями которой являются:

- определение основных характеристик режима функционирования ХТС проектируемого МХП (размеров партий продуктов, длительностей циклов их переработки на стадиях ХТС, продолжительностей выпуска продуктов), размеров и числа аппаратов, способов переработки партий продуктов на стадиях;

- выявление возможностей изменения производительности ХТС действующего МХП и выпуска с помощью имеющегося оборудования новых марок продукции, выбор наиболее предпочтительного варианта их выпуска.

С помощью АИС осуществлено АО ряда ХТС проектируемых МХП (более 20-ти - для Верхнезаволжского химкомбината, Сивашского анилинокрасочного завода, ОАО "Пигмент", г. Тамбов, экспортных предложений МНПО "НИОПиК"), решены задачи организации выпуска новой продукции для ряда производств ОАО "Пигмент". Эксплуатация системы в условиях реального производства (в технолого-монтажном отделе ОАО "Экохимпроект", г. Тамбов, проектно-конструкторском отделе ОАО "Пигмент") показала, что ее применение позволяет сократить продолжительность АО ХТС МХП в 5 - 8 раз при улучшении качества проектных решений на 15 - 25 %. Система зарегистрирована Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам в Реестре программ для ЭВМ.

Предложены постановки, методы и алгоритмы решения задач технологического и механического расчета наиболее распространенного основного аппарата МХП -вертикального емкостного аппарата с механическим перемешивающим устройством: задачи определения оптимальной конструкции перемешивающего устройства, рассматриваемой впервые; задачи выбора теплоносителей и хладагентов для реализации

операций переработки партий продуктов; задачи выбора типа и исполнения стандартного корпуса аппарата.

Разработаны программы выбора оптимальной конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата и выбора фильтровального оборудования для разделения суспензий, с помощью которых проведены технологические расчеты и определены конструкции ряда промышленных аппаратов ОАО "Пигмент", г. Тамбов

Теоретические положения работы и разработанное программное обеспечение активно используются в учебном процессе "ГГТУ - при подготовке дипломированных специалистов по направлению 240800 "Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии", бакалавров и магистров по направлению 150400 "Технологические машины и оборудование".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях. "Автоматизация проектных и конструкторских работ" (Москва, 1979 г.), "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (Москва, 1984 г.), "Реахимтехника-2" (г. Днепропетровск, ¡985 г.), "Автоматизация и роботизация в химической промышленности" (г. Тамбов, 1986 г.), "Теория и практика перемешивания в жидких средах" (Ленинград, 1986 г.), "Математическое моделирование сложных химико-технологических систем" (г. Казань, 1988 г), "Моделирование САПР, АСНИ, ГАП" (г. Тамбов, 1989 г.), "Новые процессы, оборудование и ГПС для многономенклатурных химических производств" (г. Днепропетровск, 1989 г.), "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования" (г. Тамбов, 1991 г.), "Математические методы в химии -ММХ-7" (г. Казань, 1991 г.), "Математическое и машинное моделирование" (г. Воронеж, 1991 г.), - на Всероссийских конференциях. "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (г. Ярославль, 1994 г.), "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве" (г. Нижний Новгород, 1999 г.), - на Международных конференциях: "Математические методы в химии и химической технологии - ММХ-9" (г Тверь, 1995 г.), "Мягкие вычисления и измерения - 8СМ'99" (Санкт-Петербург, 1999 г.), "Методы и средства управления технологическими процессами" (г. Саранск, 1999 г.), "Динамика систем, механизмов и машин" (г. Омск, 1999 г.), "Успехи в химии и химической технологии - МКХТ-2000" (Москва, 2000 г.), "Новые информационные технологии и системы" (г. Пенза, 2000 г.), "Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике" (г. Новочеркасск, 2001 г.), "Математическое моделирование в образовании, науке и производстве" (г. Тирасполь, 2001 г.), "Компьютерные науки и информационные технологии" (г. Саратов, 2002 г.), "Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии" (г. Уфа, 2002 г.), "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта - САБ/САМ/РОМ" (Москва, 2002, 2003 гг), "Математические методы в технике и технологиях - ММТТ" (г. Великий Новгород, 1999 г.; Санкт-Петербург, 2000 г.; г. Смоленск, 2001 г.; г. Тамбов, 2002 г.; г. Ростов н/Д, 2003 г.; г Казань, 2005 г.; г. Воронеж, 2006 г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 87 печатных работ, в том числе монография, статьи в реферируемых журналах и сборниках, доклады на конференциях различного уровня, учебные пособия и учебно-методические издания, получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Все основные научные результаты получены автором Вклад автора в результаты работ, опубликованных в соавторстве, состоит в постановке задач, разработке теоретических

положений, а также в непосредственном участии во всех этапах прикладных исследований

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, основные выводы и результаты, список литературы (326 наименований) и шесть приложений. Работа изложена на 354 страницах основного текста, содержит 58 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, показана научная новизна и практическая ценность результатов, приведена структура диссертации и перечень вопросов, рассматриваемых в главах и приложениях

В первой главе "Состояние вопроса аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств" рассмотрена общая схема процесса проектирования МХП, содержание и взаимосвязи основных этапов технологических расчетов, осуществлен анализ и формализация особенностей функционирования оборудования МХП, оказывающих влияние на АО ХТС, дан обзор научных публикаций по проблеме АО ХТС периодического/полунепрерывного действия, предложена иерархия задач АО ХТС МХП

Сформулированы задачи всех основных этапов технологических расчетов, выполняемых на стадии разработки проекта МХП, определены исходные данные и результаты их решения Ключевым для данной работы является этап расчета и выбора технологического оборудования ХТС производства, в ходе выполнения которого решается задача АО ХТС, а также задачи технологического и механического расчета отдельных аппаратов. Определены информационные связи этапа расчета и выбора оборудования ХТС с другими этапами технологических расчетов- ассортимент 1 продуктов конкретной ХТС, плановые объемы £?„ / = I, , / и период их выпуска Тр, число J аппаратурных стадий, маршруты переработки партий продуктов, типы основных и вспомогательных аппаратов стадий определяются на этапе формирования ХТС производства,

- возврат на этап расчетов оборудования ХТС может быть осуществлен по окончании компоновочных расчетов (из-за уточнения продолжительностей транспортных операций, введения дополнительных стадий для обеспечения условий транспорта веществ) и составления расписания работы ХТС (учет графика поставок продуктов, проведения планово-профилактических ремонтов оборудования может понизить производительность ХТС)

К числу свойств и особенностей функционирования ХТС МХП, влияющих на организацию и АО процессов выпуска продуктов, отнесены

1) структура материальных потоков ХТС часто неодинакова при выпуске различных продуктов и может быть разветвленной (некоторые стадии переработки партий сырья и полупродуктов могут осуществляться параллельно),

2) продолжительности переработки партий продуктов на стадиях ХТС, где основными аппаратами являются фильтры и сушилки непрерывного и периодического действия, не могут быть зафиксированы предварительно, так как зависят от размеров партий и определяющих размеров аппаратов,

3) операции загрузки/выгрузки основных аппаратов некоторых стадий ХТС могут совмещаться с физико-химическими превращениями (подача суспензии в фильтр-пресс, прием фильтрата при очистном фильтровании),

4) на некоторых стадиях ХТС размеры партий продуктов могут изменяться, партия может быть разделена на несколько одинаковых порций лля последовательной или синхронной переработки, несколько партий могут быть объединены и переработаны совместно (для обозначения состояния аппаратов между загрузками и выгрузками долей партии или объединяемых партий введен термин "заполненный простой");

5) ХТС может быть разделена группами емкостей-накопителей на ряд секций, функционирующих независимо друг от друга, причем число секций при выпуске разных продуктов может быть неодинаковым.

Особое внимание уделяется возможности дробления/укрупнения размеров партий продуктов, которая обусловлена, с одной стороны, стремлением минимизировать число аппаратурных стадий проектируемых ХТС, а с другой - ограниченностью парка оборудования действующих МХП, приспосабливаемых для выпуска новой продукции

Анализ отечественных и зарубежных научных публикаций по вопросам АО и определения параметров режима функционирования ХТС периодического/полунепрерывного действия позволил сделать следующие выводы

- до настоящего времени не предложены постановки задач АО и выбора параметров режима функционирования ХТС, одновременно учитывающие все отмеченные особенности МХП, а разветвленная структура материальных потоков ХТС, возможности изменения размеров партий продуктов в ходе их переработки, совмещения операций загрузки и выгрузки аппаратов стадий ХТС с физико-химическими превращениями не рассматриваются;

- в постановках задач с учетом неопределенности значений объемов выпуска продуктов и некоторых характеристик режима переработки их партий на стадиях ХТС вызывают сомнения допущения о нормальном законе распределения вероятностей этих параметров и отсутствии взаимного влияния, обоснованность выбора интервалов неопределенности значений и, как следствие, получаемых в результате запасов производительности ХТС,

- задачи, формулируемые с учетом большинства отмеченных особенностей МХП, представляют собой задачи смешанного дискретно-нелинейного программирования (MINLP), для решения которых в литературе предлагаются либо методы, основанные на различных эвристиках, либо алгоритмы, базирующиеся на классических методах линейного и нелинейного программирования, применение которых связано с отказом от учета некоторых особенностей и ослаблением ряда ограничений,

- в ряде публикаций предлагается декомпозиционный подход к проблеме АО ХТС периодического/полунепрерывного действия, однако ни в одной из них не предложены постановки задач, учитывающие все отмеченные особенности функционирования ХТС реальных МХП и АО их стадий.

Основной идеей предлагаемой методологии АО МХП является декомпозиция основной задачи этапа расчета и выбора технологического оборудования ХТС на задачу AOs поиска параметров режима функционирования ХТС (непрерывных переменных), и задачи AOSJ оптимизации характеристик оборудования ее стадий (дискретных переменных), формирование трехуровневой иерархии задач (рис 1) Как видно из рисунка, для решения задачи AOs необходимы некоторые результаты решения задач АОу. число n,j основных аппаратов стадий ХТС, необходимое для переработки партий каждого продукта, коэффициенты r:J изменения размеров партий продуктов на стадиях и указатели рч способа их переработки (целиком или равными долями синхронно), определяющие размеры основных аппаратов некоторых стадий Для обоснованного прогноза

Задача АО^. определение параметров режима функционирования ХТС № .у и оборудования ее стадий

1

а) размеры партий продуктов и), 1=1,Г,

б) материальные индексы, длительности циклов работы оборудования стадий , 1Ц, г=1,/,у'е^-;

в) длительности фильтрования и сушки, удельные производительности аппаратов а-1р ту-,

I

а) число основных аппаратов стадий, необходимое для переработки партий продуктов пц,

б) указатели способа переработки партий продуктов на стадиях р^, гу, 1=1

в) размеры аппаратов некоторых стадий фильтрования и сушкиХр /е/л',/7/,';

• • •

I

Задача А О^: АО стадии №] ХТС № выбор

способов переработки партий продуктов

1

а) тип аппарата ьа^, определяющий геометрический размер^;

б) перечень реализуемых операций Ь-,ц\ длительности и_

материальные индексы операций с!оф goí/y, 1-14,

в) физико-химические характеристики рабочих сред, виды тепло-хладагентов;

г) составные части аппарата, конструкционные материалы;

I

• • •

а) режим реализации операций: температура, давление, кинетические характеристики;

б) уточненные материальные индексы, длительности операций, удельные расходы энергии; удельные производительности;

в) геометрические размеры составных частей;

• • •

1

I

Задача АЦ^ : технологические и механические расчеты аппарата № / стадии № у ХТС № л-

• •

Рис. 1. Иерархия задач аппаратурного оформления ХТС МХП

значений этих параметров необходимо выявить условия разрешимости задач АОs и АОу (условия проектируемости ХТС МХЩ разработать методику проверки и обеспечения их выполнения.

В качестве общего вывода из материала главы сформулированы базовые принципы разрабатываемой методологии АО МХП

1) проблему АО МХП следует представить в виде иерархии задач, на верхнем уровне которой определяются параметры режима функционирования ХТС (непрерывные переменные), на среднем уровне - характеристики оборудования ее стадий (дискретные переменные), на нижнем - параметры конструкции и режима функционирования отдельных аппаратов.

2) при математическом моделировании проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО их стадий необходимо учесть и формализовать все особенности реальных МХП, влияющие на организацию и АО процессов выпуска продуктов;

3) методика совместного решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий должна базироваться на условиях разрешимости задач (условиях проектируемости ХТС МХП)

Во второй главе "Постановка задач аппаратурного оформления химико-технологических систем многоассортиментных производств" определяется содержание координирующих и информационных сигналов между задачами AOs и AOsp предлагаются варианты их математических постановок для ХТС проектируемого МХП, а также действующего производства, план выпуска продукции которого решено изменить.

С учетом комплекса отмеченных особенностей МХП сформулированы допущения, принятые при математическом моделировании проектных решений но выбору параметров режима функционирования ХТС и АО их стадий:

1. Рассматривается многопродуктовая ХТС, которая в любой момент времени выпускает единственный продукт.

2. Структура материальных потоков ХТС при выпуске продуктов может быть разветвленной, т.е. некоторые стадии переработки партий сырья и промежуточных продуктов могут осуществляться параллельно.

3 Возможность разделения ХТС на независимые секции с помощью групп емкостей-накопителей не рассматривается, так как задачу AOs для секционированной ХТС можно рассматривать как ряд независимых задач определения параметров режима функционирования оборудования разных секций

4. Аппаратурные стадии ХТС могут быть оснащены основными аппаратами следующих типов: вертикальные емкости с перемешивающими устройствами (реакторы, аппараты для растворения, гомогенизации, суспензирования), фильтры и сушилки периодического и непрерывного действия.

5 Основные аппараты любой стадии ХТС имеют одинаковое исполнение и определяющие геометрические размеры (рабочий объем, поверхность)

6. Технологический цикл основных аппаратов стадий ХТС состоит из операций загрузки, физико-химических превращений, выгрузки, очистки

7. Операции загрузки и выгрузки основных аппаратов стадий ХТС могут быть разделены во времени с операциями физико-химических превращений (загрузка партии сырья в емкостной аппарат), либо совмещены с ними (подача суспензии в фильтр-пресс).

8. Длительность любой операции является либо константой, либо известной функцией количества перерабатываемой массы

9 Длительности одних и тех же операций одинаковы при выпуске различных партий продукта и реализации различных циклов работы аппаратов

10 На некоторых стадиях ХТС партии сырья и промежуточных продуктов можно объединять для совместной переработки, а также разделять на равные порции для последовательной или синхронной переработки.

В предлагаемой математической модели проектного решения по выбору параметров режима функционирования ХТС МХП впервые формализованы особенности переработки партий продуктов, упомянутые в допущениях 2, 7, 10. Кроме соотношений для определения параметров режима функционирования ХТС, в модель включены условия синхронизации циклов работы основных аппаратов стадий системы. Основные ограничения, которым должны удовлетворять параметры режима функционирования ХТС, -это ограничение на значения размеров (масс) выпускаемых партий продуктов

Окк^О,,,^ (1)

и на сумму продолжительностей Т, = Ти>, + (н'С, — 1)'7с„ /' = 1,1 их выпуска

ZT,<Tp,

(2)

где Tw, = max

y=W

¿-J t,pp»

e=l

длительность цикла выпуска (-го продукта, Y' - число

маршрутов переработки его партий; рр'уе - элемент матрицы маршрутов переработки партий (-го продукта (рр\е = _/, если стадия у ХТС имеет порядковый номер в в у-м маршруте); Е'у - число стадий у-го маршрута; Ы'с, — (З, !Ъс, м>, - число циклов

выпуска (-го продукта; Ьс, = 1/тт{г } - число партий (-го продукта, выпускаемых за

/

цикл; Тс, = шах{/„} - межцикловый период выпуска г-го продукта;

уеу.

Ку ('%!/.,„ ~'Юии)/пу ' ес™ "у > 1> Ру = 0

jeJ,

продолжитель-

['0Лл,Л,л, ~tos'J"> иначе ность цикла работы аппаратов стадии j ХТС при выпуске ¡-го продукта;

tosykj+1 = tof,jki = tosijki + doijkt> J e k = \,K,j,l = 1 ,Lljk - моменты начала и окончания 1-й операции к- го цикла работы аппаратов стадии j ХТС при выпуске ¡'-го продукта;

т 1Ц uv /LIv,l e Oaljk Aïgbe,l eOblA fTovitv, je JsJJf, [тоу ,jeJb,<jJf, iulJu,J /LuIJt I e Odljk A\gbe,ls Oe,jk I T<V'y 0 ~ h4 )/h,j, jeJs, |rciy ,jeJb,

douki =

, I eOc

,jk

- продолжительность /-й опе-

', / e Ofljk

рации ¿-го цикла переработки партии 1-го продукта на стадии у, Л„ с: Jsl -

множества номеров стадий выпуска г-го продукта, где основными аппаратами, соответственно, являются емкости, фильтры и сушилки, камерные или рамные фильтр-прессы, выделяющие твердую фазу суспензии, Оа,]к, ОЪф, Осцк, 0<Лф Овф 0/ик -множества номеров технологических операций к-го цикла работы аппаратову'-й стадии при выпуске 1-го продукта (соответственно, операций загрузки, заполненного простоя при загрузке, физико-химических превращений, выгрузки, заполненного простоя при выгрузке, очистки);

К= ГуЪс,, у е Jl - число циклов работы аппаратов стадии у за цикл выпуска ¡-го продукта;

му = [рч + (1 - рц ) п1} ]/(пуги ) - доля партии (или число партий) г-го продукта, перерабатываемая в одном основном аппарате стадии у ХТС; тоу, у еД;

т оц = • ку(ту5 у)/(Ууау)> У- длительность физико-химических преД ) 6

вращений на стадии у при выпуске г-го продукта; уу, т,р glJ - материальные индексы стадии у ХТС при выпуске г-го продукта: объемный (м3/т), массовый (кг/т) и основной; /гу - доля основных операций от общего времени занятости аппаратов стадии у е переработкой партии г-го продукта, Х} - определяющий геометрический размер основных аппаратов стадии у; ач - удельная производительность аппарата стадии у е Л, при переработке партии г-го продукта; 5,у, у е ^ - толщина слоя осадка (половина глубины рамы или камеры фильтр-пресса выбранного типа);

(т/у, если у ф уУ Vjs е Ж,;

- длительности загрузки

+ если Э у* е Лг, :у =/у"

партии г-го продукта для аппаратов стадии у;

I тесли у ^ у5' V е Л,;

1™°С_2У)+ гуто(,75> если Э =

ки партии г-го продукта для аппаратов стадии у; - указатель способа передачи партий г'-го продукта между аппаратами стадий у и уз (единовременно или нет); т/°, тг/° -заданные (регламентные) длительности загрузки и выгрузки партии г-го продукта для аппаратов стадии у, соответственно; /$', уУ - номера стадий, предшествующей и следующей за стадией /у,

тс,у - длительность очистки аппарата стадии у при выпуске г-го продукта;

¿/у = шах {1, //-у}, у = рр^, у> = рру , у = 1, У, е е (2, .,£(,) - число загрузок аппаратов стадии у за цикл выпуска г-го продукта;

¿му =тах{1,г,/а/гу},у = р/?;<,,уа = ^4,+1,>' = 1,Г',ее(1,...,£^--1) - число выфузок аппаратов этой стадии за цикл выпуска г-го продукта,

тг/у = < - длительности выгруз-

А^ье - алгоритм минимизации длительности цикла работы ХТС, включающего операции "заполненного простоя"

К числу условий синхронизации циклов работы аппаратов стадий ХТС при выпуске продуктов относятся'

- условия корректности значений г , / = 1,7, е У,, т.е. возможности практической реализации соответствующих изменений размеров партий продуктов на стадиях ХТС

г /тт{г } - целое, V* е (1,..., 7), V/ е Jl, (3)

Пл/г,] -Целое,

— , ---(4)

если >гц,г = 1,1, у = рр\,с, уу = рр'у<е±],у = IX, е е (2,..., Е'у -1);

- условие соответствия длительностей операций приема материалов длительностям операций их передачи с предыдущих стадий

Шцк1 = , 1о/цк1 = /': ' = ) = РР'уе > )Р = РРуМ,

у = 1,Г, е-2,Е'у, к= Щ, I е Оаук иОсцк, к' = ркци, Г = ,

где ркиы - номер цикла работы аппарата стадии у/>, во время которого происходит операция его выгрузки, соответствующая /-й операции загрузки к-го цикла работы аппаратов у'-й стадии ХТС при выпуске ¡'-го продукта; р1,}к/ - номер операции выгрузки ркикгго цикла работы аппарата стадии ур, соответствующей /-й операции загрузки к-то цикла работы аппаратову'-й стадии ХТС при выпуске 1-го продукта;

- условие отсутствия "столкновений" между последовательными циклами работы аппаратов стадий ХТС

— - Г* _ пи, и„ > 1 & С>„ = О

>10/^, / = 1,/, JcJ„ к=\,К Г= 4 " » . (6)

[А -1, иначе

Для решения математической модели (1) - (6) необходимо зафиксировать значения пи,ри, ( = 1,1, j & Jl; значения гу) г = 1,7, j eJ,, удовлетворяющие условиям

(3), (4), значения XjeJsl/Jfl, ¡ = 1,1. Результатами решения модели являются значения и',, / = 1,7 и 1о$1]к!, ¡о/цк!, ; = 1,1, у е , к = 1,Кц, / = 1,, другие параметры режима функционирования ХТС (¿с,, и1 с,, 7с,, Тл\>п Т1, / = 1,7 ) и ее стадий ( , / = 1,1, у е У, ), удовлетворяющие условиям (1), (2), (5), (6)

В качестве критерия оптимальности режима функционирования ХТС, определяемого значениями = 1,7 и ¡озцк1, г = 1,7, у е ./,, к — 1, К1;, / = 1, ,

предложено использовать оценку стоимости энергоресурсов различных видов (электричество, тепло, холод), потребляемых при реализации операций переработки партий продуктов в течение периода эксплуатации Тр

/ 11/к Ке

ге = К1"«) ЛС>Се епс% %осчк№цк1 - Шуи) , (7)

(=1 уЕ/, Аг=1 /=1 *е=1

где СЬ - стоимость единицы (1 Дж) энергоресурса вида ке; ?,ос,1к1 - материальный индекс /-Й операции к-га цикла работы аппаратов стадии у ХТС при выпуске г-го продукта (кг/т); епске,^1 - удельный расход (Вт/кг) энергоресурса вида ке при реализации этой операции Таким образом, задача А 05 - это задача поиска минимума критерия (7) при условиях (1) - (6) Поскольку функция (7) и ограничение (2) являются нелинейными, она является задачей нелинейного программирования.

Математическая модель проектного решения по АО стадий ХТС включает ограничения на значения определяющих геометрических размеров основных и вспомогательных аппаратов различных типов, соотношения для выбора их необходимого числа, а также способов переработки партий продуктов на стадиях. Ограничения на определяющие размеры аппаратов1

- рабочий объем емкости с перемешивающим устройством

му Оу <Ру ~Х) 5 ич Оу^/фу*' е ' = ^1> (8)

*

где <р,у, <р,у< - пределы изменения степени заполнения емкости;

- рабочая поверхность рамного или камерного фильтр-пресса, выделяющего твердую фазу суспензии

х, & "у (V,, щ)/5у , у е / = 1, / ; (9)

- рабочие поверхности фильтров других типов, в том числе и фильтр-прессов при очистном фильтровании, сушилок непрерывного действия

Л', > и у (я^ОД^т,,), j е Л, /(#, и -М), / = и, (Ю)

где хц = ЮуПту - продолжительность переработки партии г-го продукта;

1 2

- рабочий объем {X] ) и рабочая поверхность (Х/) сушилок периодического

действия (роторных вакуумных, вакуумных барабанных)

\Х) >и (уу^/ср* . —

; , ] 1=1,1, (П)

[XJ > и9 (т,ум',)/(а,ЛУ)

- рабочий объем мерника жидкого сырья, сборника промежуточного продукта или жидких отходов

уу л и' уу л _

ид * XV^ < / = 1,/, / 6 ¿уу/, / 6 (1,I е (1,2), (12)

фуу/ (¡»у.

где / — номер группы вспомогательных аппаратов одинакового типа (1аУ7у); ууу/у - объемный материальный индекс 1-й вспомогательной операции, <ру,;у, сру,;у» -пределы изменения степени заполнения аппарата;

- подача насоса, обеспечивающая длительность соответствующей операции загрузки/выгрузки основных аппаратов стадии у ХТС (с/оуу,у)

1 = 1,1, /е(1,..., =3, /е/л^, (13)

- рабочая поверхность теплообменника, обеспечивающая длительности соответствующих операций основных аппаратов стадии у ХТС

ке

ет>„л ту,.л к, — XV,г > и„-&-, 1 = 1,1, кев (2,3), / е ¿V,,,,

/е(1, 5),

где КХф ЬЛ,ф - коэффициент теплопередачи и средняя разность температур теплоносителей при реализации 1-й операции.

Поскольку стадии ХТС МХП обычно оснащаются серийно выпускаемыми аппаратами, значения параметров Хр должны принадлежать множествам размеров стандартных аппаратов выбранного типа:

Л^еЛЗ,; (15)

= (16) Необходимое число Щ основных аппаратов стадии у определяется выбором зна-

чений пи, I = 1, 7

N = гпах {и}, (17)

1=1,/

а число Му вспомогательных аппаратов /-й группы - отношением суммарной длительности операций рабочего цикла стадии к продолжительности цикла:

Х£/оуч/>'т;у/-Целое,/ = 1,7, /е(1,..., ) | ^ 4 ; (18)

le.Lv,

V

Л,= „ . = (20)

10 или 1, если п.. > 1

Му = тах{от^}, / = 1,А> . (19)

1=1,/ ^

Указатели способа переработки партий продуктов основными аппаратами стадий ХТС могут принимать только определенные значения:

0, если п1} - 1

«тттл

1, если размер партии не меняется

у, у > 1, целое - при дроблении партийна у порций, г = 1,7. (21) 1/у, у > 1, целое - при объединении у партий

Для обеспечения совместимости критериев оптимальности решений задач верхнего и среднего уровня иерархии в качестве целевой функции задачи АО стадии ХТС предложено использовать сумму амортизационных отчислений от стоимости ее оборудования за период Тр

гч =

Zk, = Ek — ' Ту

Г Fv. \

NjS{taj, X^ + ^Nvjj sv(tavjf, Xvjf) f-1

где Ек - нормативный коэффициент окупаемости для оборудования (0 15); Ту - годовой эффективный фонд рабочего времени ХТС, Х;), .5у(/£гу,у, Ху^) - зависимости стоимости аппаратов от их типов и определяющих размеров.

Таким образом, общая постановка задачи АОу предусматривает поиск минимума критерия (22) при условиях (8) - (21). Постановки задач АО конкретных стадий, с основными и вспомогательными аппаратами указанных типов, включают лишь некоторые из соотношений (8) - (14) Все параметры этих задач / =1,

пу,Гд,р i = \,l\ nvljf, i = \,l, f = \,FVj ) являются дискретными переменными,

поэтому задачи AOSJ являются задачами дискретной оптимизации.

Представлены также модификации математических постановок задач AOs и AOSJ для ХТС действующего производства, план выпуска продукции которого решено изменить. Постановки модифицированы с учетом дополнительных допущений, принятых на основе анализа практики работы проектно-конструкторских отделов действующих МХП'

- в состав оборудования стадии ХТС могут быть включены параллельные основные аппараты неодинакового исполнения и различных размеров;

- с помощью оборудования одной и той же аппаратурной стадии ХТС могут осуществляться несколько стадий синтеза одного и того же продукта

Критерий оптимальности решения задачи AOs переписан в виде:

I С,J V V* Ке Ze = S SZ(M,/W')£ Z lLckeenc%SocijLkl{toftjCkl-tosi/kl) mill ,

1=1 jeJ,c=l ЫI 1=1 ke=\ "

где С,j - число стадий выпуска ¡-го продукта, реализуемых на стадии j ХТС, - а в систему ее ограничений внесены следующие изменения:

а) учтена возможность различных изменений размеров партий продуктов для

разных стадий с е (1,..., С ) - be = 1/ mirn min {г t } >, / = 1,1;

7 j*J,[c=\.cv y J

б) учтена зависимость значений xo^, с е (1,..., CtJ), j е Jst от типа и исполнения используемого основного аппарата

хо с =

V

maxJAе g с w,/(Xjf ajCf)}, je Js,/Jft '

в) к условиям синхронизации циклов работы аппаратов стадий ХТС добавлено ограничение, предотвращающее "столкновения" между периодами реализации последовательных стадий синтеза продуктов

tos ^Ztof , i = 1,1, i e Jn с e (1,..., Сц -1),

Vi

\K,f " V +1' > 1 & Л/ = 0;

q = \r

л c, иначе

l y

Критерий оптимальности решения задач AOSJ в данном случае учитывает лишь затраты на оборудование, вновь вводимое в стадию j

(Nj FVjNVjf ^

SkOjf SÍta,,Xjf) + X EkvJÍd sv(tavj>

Zm. = Ek — J Ту

mm

Nj.X^Nv^Xv^

где koj- =< " 77 ; fojfd = л ; X ^, Xvjfd - размеры основ-

[l, иначе [1, иначе

ных и вспомогательных аппаратов стадии/ ХТС, оставшихся в составе ее оборудования; d — номер вспомогательного аппарата /-й группы. Ограничения этих задач изменяются только по форме - с учетом дополнительных допущений.

В третьей главе "Методы решения задач аппаратурного оформления химико-технологических систем многоассортиментных производств" рассматриваются алгоритмы и методика совместного решения задач АО, и AOsp включающая прогноз и

итерационное уточнение значений пц, r:j, pt], i = 1, /, j e ,/( и Xj , jsJsJJf,,

i = 1,1, применение условий проектируемое™ и схемы локальной оптимизации решений задач АО ХТС при проектировании нового производства и изменении планов выпуска продукции действующего.

При проектировании нового МХП методика предусматривает: 1. Получение начального (базового) допустимого решения задач верхнего и среднего уровня иерархии, которое соответствует минимально возможному числу

/ = 1,1, j е Jl основных аппаратов, участвующих в реализации стадий выпуска каждого продукта. Для этого необходимо:

а) выбрать начальные значения пц, i =1,1, j &J,, а также начальные значения коэффициентов изменения размеров и указателей способа переработки партий продуктов настадияхХТС г1},ри, / = 1,/, j £ J, (обычно лу = 1, rtJ = 1 ,ptJ = 0, i = 1,7, j e J,);

б) осуществить последовательную проверку выполнения условий проектируемо-сти ХТС МХП и, в случаях невыполнения, определить, по согласованию с экспертом,

возможные варианты изменения начальных значений пч, гц, pv, i -= 1,1, j е. J,, обеспечивающие выполнение комплекса условий, выбрать наиболее перспективный вариант;

в) осуществить прогноз значений размеров основных аппаратов (Xj) стадий фильтрования и сушки j е JsJJf,, i = 1,/ и решить задачу AOs, т е определить значения размеров партий продуктов >v,, i = 1, / и соответствующие значения моментов

начала и окончания операций циклов переработки партий продуктов на стадиях ХТС tos,lkl, tofljU, i = \,l, ye J„ к = 1 ,КЦ, I = 1 ,L1]k ;

г) решить задачи AOSJ для всех аппаратурных стадий ХТС. т е выбрать число и определяющие размеры основных Л^, X}, j = l,J и вспомогательных аппаратов

стадий NVjj, Xvjf, j = \, J, f = 1, Fvy , осуществив, при необходимости, согласованную с экспертом коррекцию значений nt., гц ,рц, i = 1,7, у е./,;

д) вернуться на п. б), если полученные при выполнении п. г) значения nl/,rIJ,pIJ,i = \,I, j eJ, и Xj,je JstIJfl,i = \,I не совпадают с их прогнозом.

2 Найти лучшее решение задач AOs и AOSJ, у = 1, J в окрестности полученного

при выполнении п 1 начального допустимого решения. Для этого:

а) сформировать комбинации Jv° и № - номеров стадий ХТС, для которых справедливы равенства 7с( = t,j, i = 1,7, и соответствующих значений и® ,

б) установить значение р= ^ (и^ — радиуса окрестности 7V1 комбинации

JSJv°

jV°, равное 1, и сформировать все комбинации Nv\ соответствующие этому значению;

в) выполнить для каждой из комбинаций Ny действия п. 1, исключив изменения

значений ntJ, выбрать лучшее из полученных в результате решений задач AOs и AOSJ

j

по минимуму суммы критериев Ze + ^¡Г Zk3 , см (7), (22);

)=1

г) последовательно увеличивать радиус окрестности N1 до тех пор, пока он не станет максимально возможным (равным числу компонент комбинации №) и повторять действия п. б), в), если позволяет время и возможности используемого компьютера

3. Принять в качестве базового решение задач AOs и AOSJ,j = 1, J , соответствующее лучшему решению окрестности, если оно предпочтительнее начального, и повторить для него действия п. 2 В противном случае, зафиксировать в качестве оптимального начальное решение.

Условия проектируемое™ ХТС МХП позволяют сделать вывод о существовании

либо отсутствии решений задач AOs и AOs/, у = 1, J при фиксированных значениях

пц, гц, р, / = 1,7, у е ./, и определять направления изменений этих значений, которые могут обеспечить существование решений. Комплекс условий проектируемое™ включает:

1. Условие существования интервалов допустимых значений размеров партий продуктов, т.е. возможности их переработки основными аппаратами, размеры которых

входят в множества XS ,j = 1, J

w"m < <а\ i = U, (23)

где

шахтер ./„ иц},

,тш

,гаах

ш1п

гшп {Хтах а и },

ил,) 7 1 41 3 и

/Ч/М

X™", - нижняя и верхняя оценка определяющего размера основного аппа-

рата стадии у ХТС, причем X™ =тт{Х }\Х} <= Х8},Х} > X еЛ„

0,7 - верхняя оценка продолжительности цикла переработки партии /-го продукта аппаратами стадии у ХТС; т* - верхняя оценка значения длительности переработки партии 1-го продукта на стадии у е ХТС.

Невыполнение условия (23), т.е. ситуация Н'™" > и',™", ¡к е (1,...,/), свидетельствует о том, что ограничения (8) - (11), (15) для продукта ¡к не могут быть выполнены при зафиксированных значениях п1к , г1к ], рЛ], у е , Даны рекомендации по их изменениям, в результате которых условие (23) может быть выполнено, т.е. уменьшено значение м^, или (и) увеличено М'™ах. Например,

уменьшить значение "И'™п можно за счет увеличения значения

и,к,]к =[Р,к,,к +(1~Р1к,,к)п,к^к]/(Пк^к > где ]к € Л,к - номер стадии, для

значения либо при > 1 и р,к</к = 1, - перехода к р,^к = 0.

2. Условие наличия в множествах ХБ],} = 1,У размеров основных аппаратов,

которые позволяют организовать переработку партий всех продуктов на каждой стадии ХТС, т.е существования допустимых решений задач А06у

которой выполняется равенство

уменьшения

где

[^^'тЖ, * 0, у = 1,./, пип{а9 уу м>,тах/чу}, /еД, /е(1,...,/)

,тах

шах{м)у vIJ /ф*7}, ]еЛ,,1Е (1,..., /);

шах{му V,; ^,Ш1П/5у}, у е / е (1,..., /);

тахЦ <,}, у е Л, /(# и Л/,), / е (1,.... /);

' X)1 ¡%)

X)1 = тах{м?/ иГ"/««,<>,

Невыполнение этого условия для какой-либо стадии у/и е (1,..., У), т.е. ситуация =0 может возникнуть, например, по причине

, jeJd,, i е (1,..., /).

<тш{1я е Х8 }, }т е Л,,, когда размеры аппаратов из множества Х8]т слишком велики для переработки партий продукта И е (1,..., I), которому соответствует равенство Х^т = v,, ут и-'™* /ф,;>7„,», }т 6 Лй . Для обеспечения выполнения условия (24) в этой ситуации необходимо увеличить значение Х^т , т.е.

увеличить значение либо увеличить значение М'™ах.

3. Условие обеспечения требуемой производительности ХТС по продуктам, т.е. возможности выполнения ограничения (2)

I

IV

(25)

где нижние оценки значений продолжительностей выпуска продуктов Т/', i = 1,1 вычисляются с использованием оценок длительностей циклов работы аппаратов стадии у ХТС при выпуске продуктов tjj = 8у rtJ j тш{гу}, i = 1,1, ye J,, исходных данных задачи AOs и результатов проверки выполнения условий (23), (24). Невыполнение условия (25) свидетельствует о том, что выполнить план выпуска продукции ХТС при

зафиксированных на данный момент значениях пц, r(l, р:], i = 1,1, у е J, невозможно. Обеспечение выполнения условия (25) связано с изменениями значений этих параметров, которые могут привести к уменьшению Т,1', i е (1,..., I).

Решение о выборе допустимых способов обеспечения выполнения условий (23) - (25) с точки зрения технологии переработки партий продуктов должно приниматься с учетом мнения эксперта (опытного технолога). Поскольку выбор эксперта в каждой конкретной ситуации может быть неоднозначным, необходимо выявлять все возможные варианты обеспечения выполнения комплекса условий и выбирать наиболее перспективный. Для оценки перспективности этих вариантов предлагается использовать функцию

J

Zo = YJNjsitaj^)- (26)

М

т е оценивать минимально возможные затраты на основное оборудование стадий ХТС. Таким образом, проверка и обеспечение выполнения условий проектируемое™ ХТС МХП сводится к решению вспомогательной задачи оптимизации: найти значения

пт гч' Pij > ' = 1, Л j е J,, при которых выполняются условия (23) - (25) и достигается минимум функции (26).

При разработке алгоритма решения задачи AOs в ограничение (2) внесены кор/

рективы для исключения излишнего запаса производительности ХТС ( £7) сущест-

/=1

венно меньше Тр)

ХТр<^Т,<Тр, 0<Л.<1, (27)

¡=1

где параметру Л. первоначально присваивается значение 0,99, которое постепенно уменьшается, если попытки обеспечить выполнение этого ограничения оказываются безуспешными.

Алгоритм решения задачи AOs разработан на основе классического метода условной оптимизации - метода прямого поиска с возвратом:

1) выбор начального допустимого решения задачи, т.е. формирование комбинации начальных значений w, = w™'", i = 1,1 и определение согласно (2) - (6), соответ-

ствующих значений Шцк,, ?о/„и, ^, Тс,, 7>,, 7), г = 1,1, у е ./,, к = 1, Ку, / = 1, Цк ,

обеспечивающих выполнение ограничения (27) при максимально возможном значении параметра X;

2) выбор величины шага поиска Му и изменение значений , / = 1,1 в пределах, допускаемых ограничением (1), согласно алгоритму метода градиента с постоянным шагом, проверка выполнения ограничения (27) на каждом шаге поиска. При невыполнении этого ограничения — формирование функции

^Т-Тр, XТ,>Тр

G(wu ...,wj)= <

/=1 /=1 ■кТр-^Т„ЬТ,<-кТр

/=1

1=1

определение значений ее частных производных и осуществление изменений значений уу^ I = 1,1 в результате движения с шагом /»v по направлению антиградиента С(м>ь ..., м'/) до выполнения ограничения (27);

3) уменьшение величины шага поиска к\\> при увеличении значения целевой функции (7), останов алгоритма при достижении заданной точности определения размеров партий продуктов (0,001, т.е. 1 кг готового продукта).

Алгоритм решения задачи АОу, у е (1,..., ./) при фиксированных значениях

размеров партий продуктов предусматривает

1) выбор минимального элемента множества XSj (15), значение которого удовлетворяет ограничению (8), (9). (10) или (11) в зависимости от типа основных аппаратов стадии,

2) выбор минимальных элементов множеств XvS[f, / = 1, Fv (16), значения которых при tavJf 6 (1,2) удовлетворяют ограничению (12), при tav =3 - ограничению (13), а при tav]f б (4,5) - ограничению (14),

3) коррекция (с учетом мнения эксперта) значений му. / е (1,..., I) и возврат на п. 1), если ни один из размеров аппаратов X; е XS; или (и) Xv^&XvSg, f е (1,.. ,FVj) не обеспечивает выполнение необходимой комбинации ограничений из (8) - (14), например, в ситуации

к,VJ v,VJ w,v/ф,„7. = min{uv v„ w,/%t}<min{Xj \X} &XSj},j eJb„ i = 1,/

необходимо увеличить значение uIVJ путем объединения в аппаратах стадии j нескольких партий j'v-ro продукта для совместной переработки (уменьшения значения rlvJ), либо, при nKJ > 1 и p,VJ = 1, - отказа от синхронной переработки равных долей его партий в аппаратах стадии j, т.е. перехода к p,VJ = 0 (если эксперт сочтет допустимыми несколько вариантов коррекции значения м„,, последовательно рассматривается каждый из них);

4) определение по (17) - (19) числа основных Nj и вспомогательных ЛЧу аппаратов, соответствующего каждой из рассмотренных комбинаций значений Хр Xv^,

/ = 1, Fv j и значениям ntJ, rtj, ptJ, i = 1, /, которые обеспечивают выполнение необходимых ограничений. Расчет значения критерия (22) для каждой комбинации и выбор лучшего решения задачи AOs}

На основе результатов численных экспериментов по АО ХТС реальных МХП делается вывод, что в большинстве случаев (для 18 ХТС из 23-х рассмотренных) оптимальным является базовое решение задач АО, и AOv. Время получения этого решения на ПК P-1II 866 - 4 - 5 минут. Эти расчеты показали высокую эффективность предложенной методологии АО ХТС по сравнению с традиционной: затраты на оборудование ХТС сокращаются на 10 - 30 %

В рамках предложенной методики разработаны модификации условий проектируемое™, алгоритмов решения задач АО, и А0„, а также схемы локальной оптимизации их решений для ХТС действующих МХП при изменении планов выпуска их продукции.

Форма записи условий проектируемое™ изменяется соответственно изменениям в ограничениях задач AOs и АОу, а перечень рекомендаций по обеспечению их выполнения расширяется за счет возможности изменения числа стадий синтеза продуктов, реализуемых одной и той же аппаратурной стадией ХТС. С другой стороны, ограничиваются возможности увеличения числа основных аппаратов стадий Для оценки перспективности рекомендаций используется нижняя оценка дополнительных затрат на основное оборудование стадий ХТС

у

z°m=ZZ koifs (laj -xjf)>

и /=1

Изменения в алгоритме решения задачи AOs связаны с предотвращением "столкновений" между периодами реализации различных стадий синтеза продуктов в одних и тех же аппаратурных стадиях ХТС. Алгоритм решения задач AOSJ для стадий, вновь вводимых в существующую ХТС, отличается от вышеприведенного только расширенным спектром возможностей обеспечения ограничений (8) - (14) Для стадии, входившей в ХТС до изменения плана выпуска продукции, проверка и обеспечение выполнения ограничений осуществляется при X ^ = X^, f = \,Nj , X\jf<i = Xv^,

/ = 1, FVj, d 1, N\<jf . Применение алгоритмической схемы локальной оптимизации базового решения задач AOs и Л найденного при минимально допустимых значениях nt. = шах {п с}, i = l,/, j eJ,, в данном случае возможно, если число доступ-c=i.c„ v

ных основных аппаратов стадий, лимитирующих значения Тс,, г = 1,1, превышает Пу, / е (1, ..., /), j е Jv°.

Приводятся примеры применения предложенной методики для аппаратурного оформления ХТС реальных проектируемых и действующих МХП, в частности ХТС, сформированной из резервного оборудования Производства полупродуктов и красителей ОАО "Пигмент", г. Тамбов для выпуска за Тр = 2520 часов следующих продуктов:

1. Красигель прямой желтый СВ 2КМ - 6i = 25 т,

2. Краситель прямой синий СВ 2КМ - Qz = 20 т,

3. Краситель прямой черный М (совелан) - <2з = 200 т.

Структура материальных потоков ХТС при выпуске продуктов, наименования аппаратурных стадий, типы и определяющие размеры их основных аппаратов представлены на рис. 2. Особенностью данной ХТС является реализация в аппаратах стадии 3 и стадии 5 трех стадий выпуска продуктов Л» 1 и №2. При проверке выполнения условий проектируемое™ выявлена необходимость объединения в аппарате стадии 3 двух партий продукта № 3. Результаты решения задачи AOs представлены в табл. 1 и на рис. 3.

Ограничения задач AOspj = 1,..., 8 при заданных значениях^, j = 1,..., 8 выполняются, привлечение дополнительного оборудования не требуется

В четвертой главе "Постановка и решение задач технологического и механического расчета аппаратов стадий ХТС МХП" рассматриваются математические постановки, методы и алгоритмы решения задач нижнего уровня иерархии (задач ASs]f, рис. 1) для наиболее распространенных основных аппаратов стадий ХТС МХП -вертикальных емкостных аппаратов с перемешивающим и теплообменными устройствами. Технологические расчеты этих аппаратов представлены задачей выбора

\o,x^<xJf

где ко^ = < J

1, иначе

Ст 1 Растворение и Ст 2 Очист фильтро- Ст 3 Приготовление Ст 4. Приготовление диазотир-е, А",-12 м1 вание (ФКМ), Х2= 40 м2 компонентов, X, = 3 2 м5 растворов, Х> = 1 6 м1

Рис. 2. Структура и основные аппараты стадий сформированной ХТС

1. Параметры режима функционирования ХТС

№ продукта Размер партии,т Межцикловый период, ч Цикл выпуска продукта, ч Число партий за цикл Продолжительность выпуска, ч

1 1,006 51,2 117 1 1338,7

2 1,299 50,28 63,03 1 867,5

3 4,25 10,4 15,4 2 249,7

N05 N96

гя

V

И:"'.' .....•"■--у."- -.г: Т?

11111111111111111111111111111' 1М 11Ч1111111111111111 Ч 111111 Ч 1111' 111 Ч 'I' 111Ч 11' I Ч11111111111111111" 111' 11111 Ч Ч М Ч 111 С1

0 5 10 1 5 20 25 X 35 40 45 Ж 51 ВО

Рис. 3. Диаграмма цикла работы ХТС при выпуске продукта № 2

оптимальной конструкции механического перемешивающего устройства, которая сформулирована впервые, и задачей выбора тепло-хладагентов для реализации операций переработки партий продуктов, механические расчеты - задачей выбора исполнения стандартного корпуса аппарата. Математическая формулировка и алгоритм решения первой задачи разработаны на основе известных моделей кинетики механического перемешивания, второй - на базе оригинальной методики определения температурных полей элементов аппарата, рабочих сред и теплоносителей, третьей - на основе нормативных документов

Задача выбора конструкции механического перемешивающего устройства (МНУ) вертикального емкостного аппарата предусматривает выбор типа (Q и числа (гм) механических мешалок, их диаметра (с/м) и частоты вращения (и), диаметра вала перемешивающего устройства (et), обеспечивающих необходимую гидродинамическую обстановку и требуемое качество перемешивания указанной среды при минимальных приведенных затратах на устройство. Математическая постановка и алгоритм решения этой задачи разработаны на базе кинетики механического перемешивания различных сред и методов расчета МПУ, рекомендованных документами НИИХИММАШ.

В качестве критерия эффективности МПУ используется функция

Z = Z,(C zM, dM «, d, А'', М^) + Z2(Tm N) — min , (28)

i,zM ,dv ,n,d

первое слагаемое которой представляет собой амортизацию затрат на мешалки, вал и мотор-редуктор, а второе — затраты на электроэнергию за календарный год, определяемые по результатам решения задачи AOs для соответствующей ХТС. Обозначения в соотношении (28): N = zu, dM, ri) - мощность, необходимая для осуществления перемешивания, Мщ= Мкр(^, zM, dK, ri) — крутящий момент, приложенный к перемешиваемой среде при вращении лопастей мешалки; Тв - время работы аппарата в течение года

Ограничения на изменение параметров этой задачи сформированы на базе соотношений, рекомендованных упомянутыми документами:

- допустимых интервалов значений отношения диаметров аппарата и мешалки указанного типа;

- условия равновесия перемешиваемой среды (равенства крутящего момента сумме моментов сил сопротивления вращению);

- глубины воронки, образующейся при перемешивании и рекомендаций по размещению мешалок различных типов;

- условия выбора диаметра вала указанного типа;

- условий виброустойчивости, жесткости и прочности вала;

- способов определения и допустимых значений параметров качества перемешивания различных сред (например, для малоконцентрированной суспензии - относительной разности массовой доли взвешенных частиц по высоте аппарата и отношения средней массовой доли твердой фазы к максимальной по радиусу периферийной зоны аппарата)

Перемешивающие устройства вертикальных емкостных аппаратов обычно конструируются из стандартных элементов, поэтому алгоритм решения задачи выбора оптимальной конструкции МПУ предусматривает:

- перебор всех возможных комбинаций стандартных значений zM, d„, п и выбор тех из них, которые удовлетворяют соответствующим ограничениям;

- подбор для каждой допустимой комбинации минимально возможного стандартного значения d и выбор конструкции МПУ, соответствующей минимальному значению критерия (28) без учета стоимости мотор-редуктора;

- подбор для оптимальной конструкции МПУ подходящего мотор-редуктора минимальной стоимости.

Постановка задачи выбора тепло-хладагентов для реализации операций переработки партий продуктов в емкостном аппарате Ns f стадии j б Jbt, ie (1,..., 7) ХТС предусматривает выбор типа и определение необходимой массы теплоносителя или хладагента для всех операций рабочего цикла аппарата, требующих подвода или отво-

да тепла Необходимо определить для каждой операции / е Lv¡]f выпуска каждого

продукта тип теплоносителя или хладагента vtф его начальную температуру t" и общую массу Mí,¡р. при которых обеспечивается регламентная продолжительность операции т/рег, / б Lv:jf , а затраты на теплоноситель или хладагент будуг минимальными. Решение этой задачи требует составления теплового баланса каждой операции за фиксированный интервал времени Ат¡} и определения тепловой мощности Qtafi, которая необходима для изменения температуры рабочей среды, предусмотренного технологическим регламентом реализуемого процесса. Для этого используется методика расчета тепловых процессов в емкостных аппаратах стадий ХТС МХП, основанная на представлении нестационарных температурных полей рабочих сред, теплоносителей и конструкционных элементов аппарата как совокупности температурных полей локальных областей, моделируемых аналитическими решениями систем линейных дифференциальных уравнений теплопроводности в частных производных с соответствующими краевыми условиями.

Задача выбора исполнения корпуса вертикального емкостного аппарата фиксированного объема возникает при его конструировании из стандартных элементов. Основой для разработки математической постановки этой задачи является методика расчетов на прочность элементов корпуса вертикального емкостного аппарата, регламентированная государственными стандартами. Предлагаемая постановка задачи предусматривает выбор наименее металлоемкого исполнения стандартного корпуса аппарата, толщины стенок элементов которого (обечайки, днища, крышки, обечайки и днища теплообменной рубашки) обеспечивают выполнение условий прочности и устойчивости элементов, условий укрепления отверстий при реализации всех операций стадий выпуска всех продуктов.

Приводятся примеры решения задач для аппаратов реальных производств, определяются их информационные связи с задачами AOs и АОу.

В пятой главе "Практическое применение методологии аппаратурного оформления химико-технологических систем многоассортиментных производств" представлены:

- АИС выбора и расчета технологического оборудования, программное и информационное обеспечение которой реализует предложенную методологию АО проектируемых и действующих МХП;

- система РИК_ХИМ технологических и механических расчетов отдельных аппаратов стадий ХТС МХП, в состав которой входят программы выбора оптимальной конструкции МПУ вертикального емкостного аппарата и выбора фильтровального оборудования для разделения суспензий с заданными свойствами, разработанные при непосредственном участии автора,

- сведения об использовании методологии АО МХП и разработанного на ее основе программного обеспечения в учебном процессе ТГТУ.

С применением различных версий АИС выбора и расчета технологического оборудования МХП для Тамбовского филиала МНПО "НИОПиК" (ныне ОАО "Экохим-проект") и ОАО "Пигмент", г. Тамбов выполнены расчеты по АО ХТС ряда проектируемых и действующих МХП (табл. 2)

Рассмотрены основные функции, структура и состав последней версии системы (системы EquipDesign), зарегистрированной в 2005 г. Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам в Реестре программ для ЭВМ, приведен пример ее практического применения для АО ХТС реального производства синтетических красителей

2. Расчеты по АО ХТС проектируемых и действующи* МХП, выполненные для МНПО "НИОПиК" и ОАО "Пигмент"

Производство, сроки выполнения расчетов Характеристика ХТС производства

№ ХТС Число и вид продуктов Число стадий Производительность, т/год

Цех азокрасителей, техническое предложение для Греции, 1980 г 1 8 (прямые красители) 14 232

2 3 (хромовые красители) 17 65

3 4 (катионные красители) 18 64

4 3 (активные красители) 15 56

5 6 (активные красители) 17 74

Цех отбеливателей Верхнезаволжского ХК, 1982 г 5 5 (белофоры) 17 405

Цех № 5 ПО "Пигмент", г Тамбов, 1984 г. (реконструкция) 3 4 (кислоты) 4 283

7 3 (кислоты) 10 320

8 2 (полупродукты) 9 Î28

Цех № 1 Сивашского АКЗ. 1985 г. 3 6 (прямые красители) 11 1215

4 3 (кислотные красители) 8 2600

5 7 (красигели для алюминия) 11 156

Цех № 2 Сивашского АКЗ, 1986 г (смена ассортимента) 1 5 (анионные красшели) 20 1458

2 5 (прямые красители) 19 714

4 6 (кислотные красители) 21 1008

Цех № 1 ПО "Пигмент", г. Тамбов, 198 / г. (реконструкция) 1 7 (пигменты) 12 625

2 5 (пигменты) 10 602

3 6 (жирораств красители) 12 475

4 3 (жирораств. красители) 14 132

Цех азокрасителей, техническое предложение для Ирана, 1988 г. 1 5 (моноазокрасигели) 7 107

2 5 (прямые красители) 22 1345

3 4 (кислотные красители) 16 1180

4 12 (кислотные красители) 12 1346

5 7 (спиртораств красители) 14 1065

Цех №31 ОАО "Пигмент", г. Тамбов, 2004 г. (смена ассортимента) 1 2 (прямые красители) 9 4000

2 3 (прямые красители) 8 245

При АО ХТС действующих МХП устанавливается связь программного обеспечения системы с базой оборудования производства полупродуктов и красителей ОАО "Пигмент", разработанной при непосредственном участии автора В результате анализа информации, содержащейся в базе, автоматически формируются множества определяющих размеров основных аппаратов, пригодных для оснащения аппаратурных стадий ХГС

Рассмотрены основные функции системы РИК_ХИМ, информационное и программное обеспечение решения задач технологического и механического расчета вертикальных емкостных аппаратов и их элементов. Программа выбора оптимальной конструкции МПУ вертикального емкостного аппарата разработана на основе математической постановки и алгоритма решения задачи поиска минимума критерия (28). С ее помощью модернизированы констру кции перемешивающих устройств ряда аппаратов ОАО «Пигмент»:

- сульфуратора R2407 (цех № 33, производство 4-толуидин-З-сульфоната),

- реактора R2506 (цех № 32, производство лака ГТФ-060),

- реактора R2401C (цех № 33, производство сульфаминовой кислоты),

- реактора К480Ж (цех № 20, производство отбеливателя ОБ),

- реакторов lb. lc, Id (цех № 19, производство клея ПВА)

Программа выбора типа фильтра и фильтровальной перегородки для разделения суспензии с заданными свойствами и ее информационное обеспечение разработаны на основе кинетики фильтрования с образованием осадка и руководящих документов НИИХИММАШ. С применением этой программы выбрано фильтровальное оборудование ряда производств ОАО «Пигмент»:

- производство пигментов в цехе № 1,

- производство лака ПФ-060 в цехе № 32,

- производство сернистых красителей в цехе № 33.

Рассмотрены направления использования элементов методологии аппаратурного оформления МХП и разработанного на ее основе программного обеспечения в учебном процессе ТГТУ при подготовке дипломированных специалистов и магистров: в процессе преподавания специальных дисциплин (в лекционных курсах, практических и лабораторных занятиях), а также при разработке автоматизированных лабораторных практикумов с возможностью удаленного компьютерного доступа по сети Internet.

В приложения к диссертации вынесены примеры практического применения методики подготовки исходных данных для вычисления значения критерия оптимальности решений задачи AOs (функции (7)), методики проверки и обеспечения выполнения условий проектируемости ХТС вновь создаваемого и действующего МХП (условий (23) - (25)), работы алгоритма Algf,e минимизации длительности цикла выпуска продукта ХТС, включающего операции "заполненного простоя", а также сравнения эффективности перемешивания конкретной среды мешалками разных типов и решения задачи выбора исполнения корпуса вертикального емкостного аппарата.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Предложена новая методология АО МХП, предусматривающая формирование иерархии задач, на верхнем уровне которой решается задача поиска параметров режима функционирования ХТС (задача нелинейного программирования), на среднем уровне - задачи АО всех стадий системы (задачи дискретной оптимизации), на нижнем уровне - задачи технологического и механического расчета отдельных аппаратов стадий ХТС. Такое представление процедуры АО МХП позволяет избежать затруднения, многократно упоминаемого в научных публикациях по данной проблеме, - необходимости решения общей задачи смешанного дискретно-нелинейного программирования (MINLP).

На основе анализа особенностей реальных МХП, влияющих на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС, разработаны математические модели проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий, позволяющие оптимизировать пооперационное расписание функционирования

оборудования ХТС и существенно расширить возможности реализации стадий синтеза разных продуктов в одних и тех же аппаратах. Соотношения моделей впервые формализуют разветвленную структуру материальных потоков ХТС, возможности дробления/укрупнения партий продуктов на некоторых стадиях, совмещения операций загрузки/выгрузки партий с физико-химическими превращениями, выбор определяющих размеров и числа вспомогательных аппаратов, способов переработки партий продуктов на стадиях ХТС.

Обоснован выбор критериев оптимальности проектных решений: эффективность режима функционирования ХТС предлагается оценивать по сумме затрат на энергоресурсы, потребляемые в течение планового периода выпуска продуктов, а результаты АО ее стадий — по амортизации стоимости основных и вспомогательных аппаратов за тот же период.

Разработана методика совместного решения задачи поиска параметров режима функционирования ХТС и задач АО ее стадий, предусматривающая прогноз и итерационное уточнение значений числа основных аппаратов стадий, необходимого для переработки партий продуктов, коэффициентов изменения размеров партий на стадиях и указателей способа их переработки. Выявлены условия проектируемое™ ХТС МХП, разработана методика проверки и обеспечения их выполнения, применение которой позволяет выбирать оптимальные значения прогнозируемых параметров, существенно сокращать объем вычислений и продолжительность решения задач.

Разработаны алгоритмы решения задач поиска параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий, схема локальной оптимизации решений задач АО ХТС, предусматривающая формирование окрестности базового решения путем последовательного увеличения числа основных аппаратов стадий, лимитирующих производительность системы по продуктам.

Разработаны математические постановки, условия разрешимости и алгоритмы решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС действующего МХП и АО ее стадий, существенно расширяющие возможности изменения планов выпуска продукции: впервые учтены возможности установки на стадиях ХТС параллельных аппаратов разных размеров и исполнений, реализации с помощью оборудования одной и той же аппаратурной стадии нескольких стадий синтеза одного и того же продукта.

Предложены постановки, методы и алгоритмы решения задач технологического и механического расчета наиболее распространенного основного аппарата МХП -вертикального емкостного аппарата с механическим перемешивающим устройством: впервые сформулированной задачи определения оптимальной конструкции перемешивающего устройства; задачи выбора теплоносителей и хладагентов для реализации операций переработки партий продуктов; задачи выбора типа и исполнения стандартного корпуса аппарата.

Применение предложенных методик и разработанного на их основе программного обеспечения в расчетах по АО ХТС проектируемых и действующих МХП позволяет улучшить качество проектных решений на 15 — 25 % и сократить затраты времени на их получение в 5 - 8 раз. Экономический эффект выполненных реально проектных работ оценивается в 960 тыс. рублей

Основные результаты работы представлены в следующих публикациях.

Монография.

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

Статьи в реферируемых научных экурналах.

2. Малыгин, Е Н. Автоматизированный расчет оборудования гибких технологических производств / E.H. Малыгин, С.В Карпушкин II Химическая промышленность -1985.-№2.-С. 118-123.

3. Малыгин, E.H. Экспертная система для проектирования и реконструкции гибких, экологически безопасных производств полупродуктов и красителей / Е Н. Малыгин, С.В Карпушкин, В.Г. Мокрозуб, В.А. Немтинов, M А Медведев // Химическая промышленность. - 1991. - № 2 - С 126.

4. Малыгин, E.H. Оценка резерва производительности ГХТС многоассортиментных производств с использованием аппарата нечетких множеств / E.H. Малыгин, С.В Карпушкин, Т.А Фролова // Химическая промышленность - 1991. - № 5 -С. 308-310

5. Малыгин, E.H. Проектирование многоассортиментных химических производств: определение длительностей циклов обработки партий продуктов / E.H. Малыгин, С.В. Карпушкин // Вестник Тамбовского государственного технического университета.-1999 -Т. 5.-№ 2.-С. 201-212.

6 Малыгин, E.H. Автоматизированная лаборатория удаленного доступа "Проектирование и эксплуатация химико-технологических систем" / Е.Н Малыгин, С В. Карпушкин, МН. Краснянский, В.Г. Мокрозуб // Информационные технологии - 1999. -№ 11.-С. 49-52

7. Малыгин, E.H. Проектирование многоассортиментных химических производств: расчеты оборудования действующего производства при выпуске новой продукции / E.H. Малыгин, С.В Карпушкин, В Г. Мокрозуб // Вестник Тамбовского государственного технического университета - 2000. - Т. 6. - № 4. - С 572 - 583.

8. Малыгин, E.H. Система автоматизированного расчета и конструирования химического оборудования / E.H. Малыгин, С.В. Карпушкин, M H Краснянский,

B.Г. Мокрозуб // Информационные технологии. - 2000. -№ 12. - С. 19 - 21.

9. Малыгин. Е Н. Проектирование многоассортиментных химических производств. определение аппаратурного оформления химико-технологических схем / E.H. Малыгин, С.В. Карпушкин, А.Б. Борисенко // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2002. - Т. 8 - № 2. - С. 272 - 282.

10. Малыгин, E.H. Методика определения аппаратурного оформления многопродуктовых химико-технологических систем / E.H. Малыгин, С.В. Карпушкин, А.Б. Борисенко // Химическая промышленность сегодня. - 2003. - № 5. - С. 43 - 50.

11. Малыгин, E.H. Методика автоматизированного выбора и расчета фильтров для разделения суспензий / E.H. Малыгин, С.В. Карпушкин, С.Н. Маковеев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2003. - Т. 9. - № 4. -

C. 659 - 668.

12. Малыгин, E.H. Методология определения аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, С В. Карпушкин, Е.Н Туго-луков // Химическая промышленность. - 2004. - № 3. - С. 148 - 156.

13. Малыгин, ЕН. Выбор конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата / Е.Н Малыгин. С.В. Карпушкин, H.H. Афанасьева // Химическая промышленность - 2004. - Ks 5. - С. 253 - 259.

14. Карпушкин, С.В Система выбора аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / С.В. Карпушкин, М.Н. Краснянский, А.Б Борисенко // Информационные технологии - 2004. - № 10. - С. 14 - 19.

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

16 Карпушкин, C.B. Система выбора конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата / С В Карпушкин, М.Н Краснянский, H.H. Афанасьева // Вестник Тамбовского государственного технического университета - 2005 - Т. 11. - № 2А. - С 423 - 431

17. Туголуков, E.H. Методика расчета нестационарных тепловых процессов в емкостных аппаратах / Е Н. Туголуков, C.B. Карпушкин, П.Ю. Верещагина // Химическая промышленность сегодня -2006 -№5 - С 51-56

Статьи в сборниках научных трудов и депонированные:

18. Малыгин, E.H. Задача выбора технологического оборудования / E.H. Малыгин, Б.С. Дмитриевский, С В. Карпушкин // Математическое обеспечение ЭВМ • сб науч тр - М, 1981. - С. 7 - 13 Деп в ЦНИИГЭИ приборостроения 01 08 81, № 1421-XXXVB.

19. Малыгин, E.H. Автоматизированный расчет оборудования совмещенных химико-технологических схем / Е.Н Малыгин, С.В Карпушкин // Оптимальное проектирование в задачах химического машиностроения . межвуз. сб науч. тр. - М., 1983. -С. 58-62.

20. Малыгин, E.H. Определение резерва производительности ГХТС в условиях неопределенности / E.H. Малыгин, С.В Карпушкин, Т.А. Фролова // Депонированные научные работы: ОНИИТТЭХИМ, г. Черкассы, 22.11.1990 г., № 708-XII90

21. Дмитриевский, Б.С. Оптимальное календарное планирование работы гибких химико-технологических схем / Б.С. Дмитриевский, С.В. Карпушкин, Т.А. Фролова // Депонированные научные работы: ВИНИТИ, 10.07 1991 г,№2995-В91.

22. Дмитриевский, Б С. Реконструкция действующей гибкой химико-технологической схемы в условиях неопределенности / Б С. Дмитриевский, С.В. Карпушкин, Т.А. Фролова//Депонированные научные работы. ВИНИТИ, 10.07.1991 г., № 2996-В91.

23. Малыгин, E.H. Автоматизированное проектирование гибких химико-технологических схем с учетом надежности функционирования / Е Н. Малыгин, С.В Карпушкин, Т.А. Фролова, М.Н. Краснянский // Теоретические основы проектирования технологических систем и оборудования автоматизированных производств : межвуз сб. науч тр -Воронеж, 1995.-Вып 1.-С. 168-174.

Материалы научных конференций:

24 Бодров, В И. Автоматизированный расчет основного технологического оборудования для совмещенных схем / В.И. Бодров, E.H. Малыгин, Б.С. Дмитриевский, С.В. Карпушкин // Автоматизация проектных и конструкторских работ ■ сб. тр. Всесоюз. конф. - М., 1979. - С. 380-381.

25. Малыгин, E.H. Задачи реконструкции аппаратурного оформления гибких химико-технологических производств / E.H. Малыгин, С.В. Карпушкин // Автоматизация и роботизация в химической промышленности : сб. тр. Всесоюз. конф - Тамбов, 1986.-С. 8-10.

26. Малыгин, E.H. Автоматизированное проектирование вертикального емкостного аппарата с механическим перемешивающим устройством / Е.Н Малыгин. С В. Карпушкин // Теория и практика перемешивания в жидких средах : сб. тр Всесоюз конф.-Л., 1986 -С. 154- 156

27. Малыгин, Е Н. Алгоритм определения длительностей циклов обработки партий продуктов многоаасортиментных химических производств / Е Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, Т А. Фролова, М.Н Краснянский // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-12) : сб тр. Междунар науч конф. - Великий Новгород, Новгород гос ун-т, 1999 -Т. 2 - С 103- 105.

28. Малыгин, E.H. Нейросетевые и регрессионные модели для прогнозирования спроса на продукты ассортимента / Е H Малыгин, C.B. Карпушкин, Т А Фролова, А.Б. Борисенко // SCM'99 . сб. докл междунар конф. по мягким вычислениям и измерениям. - СПб., 1999 -Т 1 -С. 274-277

29 Карпушкин, С.В Автоматизированная система разработки и управления многоассортиментными химическими производствами / СВ. Карпушкин, M H Крас-нянский, В.Г. Мокрозуб, А.Б. Борисенко // Методы и средства управления технологическими процессами . сб. тр. III Междунар. науч. конф. - Саранск : Изд-во Мордов ун-та, 1999.-С 124-126.

30 Малыгин, Е.Н Организация выпуска новой продукции с использованием оборудования химико-технологических систем существующих многоассортиментных производств / Е.Н Малыгин, С В. Карпушкин, М.Н Краснянский // Динамика систем, механизмов и машин : материалы Ш-й Междунар науч.-техн конф - Омск • ОмГТУ, 1999 - С 400-401.

31. Малыгин, Е.Н Методика расчетов оборудования многоассортиментного производства при организации выпуска новой продукции / Е.Н. Малыгин, C.B. Карпушкин, А.Б. Борисенко // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-2000) : сб. тр. Междунар. науч. конф. - СПб. : Санкт-Петербургский гос. техн. ун-т, 200Q -Т. 2.-С 56-58

32. Карпушкин, С В Математическая модель проектного решения по аппаратурному оформлению многоассортиментных химических производств / СВ. Карпушкин, А Б Борисенко, С.А. Субочев // Успехи в химии и химической технологии : материалы Междунар. конф. «МКХТ-2000». - М. : РХТУ им Д.И Менделеева, 2000. - Вып. XIV. -Ч 1.-С. 67-68.

33 Карпушкин, С.В Система автоматизированного расчета и проектирования оборудования химических производств / С.В Карпушкин, В.Г. Мокрозуб, M H. Краснянский // Новые информационные технологии и системы : материалы IV Междунар. науч -техн. конф. - Пенза, ПГУ, 2000. - С. 18-19.

34. Малыгин, Е.Н. Постановка и решение задачи определения аппаратурного оформления совмещенных химико-технологических схем / Е.Н. Малыгин, С.В Карпушкин, МН. Краснянский, А.Б. Борисенко // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-14) : сб. тр. Междунар. науч. конф - Смоленск . Смоленский филиал МЭИ (техн ун-та), 2001. - Т. 2. - С. 17 - 19.

35. Малыгин, Е Н. Математическая модель функционирования многопродуктовой химико-технологической схемы / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, А Б Борисенко // Математическое моделирование в образовании, науке и производстве : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Тирасполь, РИО ПГУ, 2001 - С. 269 - 271

36. Карпушкин, С.В Система выбора и расчета механических перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппаратов / СВ. Карпушкин, M H. Краснянский, H.H. Афанасьева // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-15). сб. тр. Междунар. науч. конф. - Тамбов . Изд-во Тамб. гос. техн ун-та, 2002. - Т. 8. -С 150-153

37. Малыгин, Е.Н. Вопросы разработки аппаратурного оформления многоассортиментных малотоннажных химических производств / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, Е Н. Туголуков // Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии (Реактив-2002) : материалы XV Междунар. науч.-техн конф - Уфа : «Реактив», 2002.-С. 140-142.

38. Малыгин, Е Н. Система выбора конструкции привода перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата / Е Н. Малыгин, С В Карпушкин, H H. Афанасьева // Системы проектирования, технологической подготовки производ-

ства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2003) ' материалы III междунар. конф. - М. . Институт проблем управления РАН, 2003. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM), 12 см ; ISBN 5-201-14954-5 -Загл. с этикетки диска.

39. Малыгин, Е Н. Система выбора аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, С.В Карпушкин, А.Б Борисенко // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-16) : сб. тр. Междунар. науч. конф - Ростов н/Д, РГАСХМ ГОУ, 2003 -Т 5 - С 122-123.

40. Малыгин. E.H. Условия разрешимости задачи определения аппаратурного оформления химических многоассортиментных производств / Е Н. Малыгин, C.B. Карпушкин, М.Н Краснянский, А.Б. Борисенко // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-18) : сб. тр. Междунар. науч конф. - Казань • Изд-во Казанского гос технол. ун-та, 2005. - Т. 2 - С. 21 - 24.

41. Малыгин, E.H. Методология автоматизированного проектирования многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, С.В Карпушкин // Математические методы в технике и технологиях : сб. тр. XIX Междунар науч конф. -Воронеж . Воронеж, гос. технол акад., 2006 - Т. 5. - С. 5 - 8.

42 Малыг ин, E.H. Методика определения аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, С.В. Карпушкин // Математические мегоды в технике и технологиях : сб. тр XIX Междунар. науч. конф. -Воронеж : Воронеж гос. технол. акад., 2006. - Т 5. — С. 8 - 11.

43 Карпушкин, С.В. Коррекция аппаратурного оформления многоассортиментного производства при изменении планов выпуска продукции / С.В Карпушкин,

A.Б Борисенко. М.Н. Краснянский // Математические методы в технике и технологиях : сб тр XIX Междунар науч. конф. — Воронеж : Воронеж гос технол. акад., 2006 -Т. 5.-С. 11-14.

44. Карпушкин, С.В Выбор вспомогательной аппаратуры многоассортиментных химических производств / СВ. Карпушкин, А.Б. Борисенко, А В. Матрохина // Математические методы в технике и технологиях. сб. тр. XIX Междунар науч. конф. -Воронеж : Воронеж, гос. технол акад., 2006. - Т 5 - С. 14-16.

Учебные пособия:

45 Малыгин, Е Н. Проектирование гибких автоматизированных производственных систем • учебное пособие / Е H Малыгин, А Ф. Егоров, С.В. Карпушкин, Т.А. Фролова, M H Краснянский. - M : Машиностроение, 2000. - 112 с.

46 Малыгин, E.H. Новые информационные технологии в открытом инженерном образовании : учебное пособие / E.H. Малыгин, M H. Краснянский, С.В. Карпушкин,

B.Г. Мокрозуб, А.Б Борисенко. - M . "Издательство Машиностроение-1", 2003 - 124 с.

Свидетельства"

47. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005613108. Система автоматизированного расчета аппаратурного оформления химико-технологических систем ("EquipDesign") / А.Б. Борисенко, С.В. Карпушкин, E.H. Малыгин ; правообладатель ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет" (RU) - Заявка № 2005612485 поступила 03 10 05; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 29.11 05

Подписано в печать 9.03.2007. Формат 60 х 84/16. 1,98 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 191

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

1.1 Место и содержание расчетов технологического оборудования ХТС в процессе проектирования МХП.

1.1.1 Определение числа ХТС и ассортимента их продукции.

1.1.2 Расчеты технологического оборудования ХТС производства.

1.1.3 Компоновочные расчеты.

1.1.4 Составление расписания работы ХТС производства.

1.1.5 Утилизация отходов производства.

1.2 Особенности функционирования оборудования ХТС МХП, оказывающие влияние на их АО.

1.2.1 Продолжительности реализации стадий выпуска продуктов основными аппаратами различных типов.

1.2.2 Организация совместной работы стадий ХТС, оснащенных основными аппаратами различных типов.

1.2.3 Организация переработки партий продукта на стадиях с'несколькими основными аппаратами.

1.2.4 Возможности изменения размера партии продукта в ходе ее переработки на стадиях ХТС.

1.3 Обзор математических постановок и методов решения задач АО ХТС.

1.3.1 Постановки задачи АО ХТС при упрощенном представлении расписания ее функционирования.

1.3.2 Постановки задачи АО ХТС в условиях неопределенности значений некоторых параметров.

1.3.3 Постановки задач оптимизации расписания функционирования

ХТС, реализующих периодические и полунепрерывные процессы.

1.3.4 Задачи АО действующих ХТС при изменении планов выпуска продукции.

1.3.5 Методы решения задач АО ХТС, реализующих периодические и полунепрерывные процессы.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

2.1 Предпосылки для разработки математических постановок задач выбора параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий.

2.1.1 Допущения, принятые при разработке математических постановок задач.

2.1.2 Информационные связи между задачей выбора параметров режима функционирования ХТС и задачами АО ее стадий.

2.2 Математическая постановка задачи оптимизации параметров режима функционирования ХТС МХП.

2.2.1 Соотношения для определения параметров режима функционирования ХТС.

2.2.2 Условия синхронизации циклов работы аппаратов стадий ХТС.

2.2.3 Критерий оптимальности режима функционирования ХТС МХП.

2.3 Постановка задач выбора основного и вспомогательного оборудования стадий ХТС МХП.

2.3.1 Соотношения для выбора основной аппаратуры стадий

ХТС МХП.

2.3.2 Выбор вспомогательной аппаратуры стадий ХТС МХП.

2.3.3 Критерий оптимальности аппаратурного оформления стадии ХТС.

2.4 Постановки задач АО ХТС при изменении планов выпуска продукции действующего МХП.

2.4.1 Коррекция параметров режима функционирования ХТС МХП при изменении плана выпуска продукции.

2.4.2 Коррекция характеристик оборудования стадий ХТС при изменении плана выпуска продукции.

2.4.3 Организация выпуска нового продукта на ХТС действующего МХП.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

3 МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

3.1 Условия проектируемое™ ХТС нового производства.

3.1.1 Условие существования диапазонов допустимых значений размеров партий продуктов.

3.1.2 Условие существования допустимых решений задач АО стадий

3.1.3 Условие обеспечения требуемой производительности ХТС.

3.2 Методика определения параметров режима функционирования ХТС проектируемого МХП и АО ее стадий.

3.2.1 Алгоритм решения задачи определения параметров режима функционирования ХТС.

3.2.2 Алгоритм решения задач АО стадий ХТС.

3.2.3 Методика совместного решения задач выбора параметров режима функционирования ХТС проектируемого МХП и АО ее стадий.

3.3 Методика коррекции параметров режима функционирования ХТС действующего МХП и характеристик оборудования ее стадий.

3.3.1 Условия проектируемое™ для ХТС действующего МХП.

3.3.2 Методика решения задач оптимизации режима функционирования ХТС действующего МХП и АО ее стадий.

3.3.3 Методика решения задач организации выпуска нового продукта на ХТС действующего МХП.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

4 ПОСТАНОВКА И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

И МЕХАНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА АППАРАТОВ СТАДИЙ ХТС МХП.

4.1 Выбор оптимальной конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата.

4.1.1 Основы теории гидродинамического расчета вертикальных емкостных аппаратов.

4.1.2 Характеристики качества перемешивания.

4.1.3 Методика расчета валов перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппаратов.

4.1.4 Сравнение эффективности перемешивания мешалками разных типов.

4.1.5 Постановка и решение задачи определения оптимальной конструкции МПУ вертикального емкостного аппарата.

4.2 Тепловые расчеты вертикальных емкостных аппаратов.

4.2.1 Методика определения температурных полей элементов вертикального емкостного аппарата.

4.2.2 Постановка и решение задач теплового расчета вертикального емкостного аппарата.

4.3 Механические расчеты элементов корпусов вертикальных емкостных аппаратов.

4.3.1 Методика расчетов элементов корпуса вертикального емкостного аппарата на прочность и устойчивость.

4.3.2 Постановка и решение задачи выбора исполнения корпуса вертикального емкостного аппарата.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОЛОГИИ АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ МНОГО АССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

5.1 Автоматизированная информационная система расчета и выбора оборудования ХТС проектируемых и действующих МХП.

5.1.1 Основные функции системы, назначение программных модулей.

5.1.2 База оборудования производства полупродуктов и красителей

ОАО "Пигмент", г. Тамбов.

5.2 Система технологических расчетов аппаратов стадий ХТС МХП и механических расчетов их элементов.

5.2.1 Структура, функции и возможности системы РИКХИМ.

5.2.2 Программа выбора конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата.

5.2.3 Программа выбора фильтровального оборудования для разделения суспензий.

5.3 Применение результатов работы над диссертацией в учебном процессе.

5.3.1 Использование результатов работы в лекционных курсах, практических и лабораторных занятиях.

5.3.2 Автоматизированные лабораторные практикумы по

АО ХТС МХП, расчетам отдельных аппаратов.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

Аппаратурное оформление (АО), т.е. выбор типов, числа, геометрических размеров и параметров режима функционирования основных и вспомогательных аппаратов химико-технологических систем (ХТС), является ключевой проблемой проектирования нового химического производства и модернизации существующего с целью изменения номенклатуры и объемов выпуска продуктов. Наибольшие затруднения возникают при решении этой проблемы для многоассортиментных химических производств (МХП), примерами которых могут служить производства химических красителей и полупродуктов, добавок к полимерным материалам, фармацевтических препаратов, кино-фотоматериалов, химических реактивов. Это обусловлено следующими обстоятельствами:

- широкой номенклатурой выпускаемой продукции при небольших объемах, коротких сроках выпуска большинства ее марок и, как следствие, проектированием многопродуктовых ХТС, которые предназначены для выпуска нескольких продуктов, аналогичных по технологии синтеза;

- частыми изменениями ассортимента и объемов выпуска продуктов, необходимостью приспосабливать имеющееся оборудование для выпуска новых продуктов;

- преимущественно периодическим режимом работы ХТС этих производств (продукты выпускаются отдельными партиями, которые последовательно проходят все стадии переработки), при этом для реализации отдельных стадий могут быть использованы аппараты непрерывного действия, работающие в полунепрерывном режиме;

- определяющим влиянием параметров режима функционирования ХТС (размеров партий продуктов, длительностей операций их переработки, продол-жительностей циклов выпуска продуктов и др.) на АО стадий системы.

Методологические принципы АО многопродуктовой ХТС периодического/полунепрерывного действия, математические формулировки задач выбора числа, определяющих геометрических размеров аппаратов ее стадий и параметров режима функционирования, методы и алгоритмы решения задач рассматривались в научных публикациях В.В. Кафарова, Л.С. Гордеева, В.В. Макарова, А.Ф. Егорова, С.И. Дворецкого, И.Е. Гроссмана, Г.В. Реклейтиса и других ученых. Значительный вклад в разработку теории и методов автоматизации АО МХП внесли сотрудники научной школы "Теория и методы автоматизированного проектирования производств химического и машиностроительного профиля", созданной в Тамбовском государственном техническом университете (ТГТУ) под руководством E.H. Малыгина.

Анализ отечественных и зарубежных публикаций по проблеме АО МХП приводит к выводу, что предложенные до настоящего времени подходы к ее решению либо игнорируют ряд свойств и особенностей функционирования оборудования ХТС, существенно влияющих на АО, либо используют эвристические подходы, не позволяющие достаточно корректно обосновать оптимальность получаемых проектных решений. Поэтому разработка методологии, которая, с одной стороны, учитывала бы все основные особенности функционирования оборудования промышленных ХТС, а с другой - позволяла избежать использования эвристических подходов, является, несомненно, актуальной.

Объектом исследования в работе принципы и методы АО МХП, разрабатываемые с учетом свойств и особенностей функционирования промышленных ХТС, постановки задач оптимизации параметров режима функционирования и АО стадий ХТС, методика их совместного решения.

Предметом исследования являются свойства и особенности функционирования оборудования МХП, влияющие на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС, математические модели и критерии оптимальности проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО их стадий, постановки задач, условия их разрешимости (условия проектируемо-сти ХТС МХП), методы и алгоритмы решения задач.

Целью работы является разработка методологии АО проектируемых и действующих МХП, позволяющей решить проблему определения параметров режима функционирования ХТС (непрерывных переменных), и характеристик оборудования ее стадий (дискретных переменных) путем формирования иерархии задач, методика совместного решения которых базируется на условиях проектируемое™ ХТС МХП. Для достижения цели необходимо:

- исследовать системные связи и закономерности аппаратурного оформления МХП, представить проблему в виде иерархической системы задач, определить содержание координирующих и информационных сигналов;

- изучить свойства и особенности функционирования ХТС МХП, влияющие на их АО, разработать математические модели проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО их стадий;

- обосновать выбор критериев оптимальности проектных решений, предусматривающих минимизацию затрат на оборудование стадий ХТС и энергоресурсы, потребляемые при реализации процессов выпуска продуктов;

- разработать математические постановки задач оптимизации параметров режима функционирования и АО стадий проектируемой ХТС, а также действующей системы при изменении плана выпуска ее продукции;

- выявить условия проектируемости ХТС МХП (условия разрешимости поставленных задач) для вновь создаваемой и действующей ХТС, разработать методику проверки и обеспечения выполнения этих условий;

- разработать методы и алгоритмы решения задач, методику их совместного решения для ситуаций проектирования нового производства и изменения планов выпуска продукции действующего;

- разработать математические постановки и алгоритмы решения задач технологического и механического расчета наиболее распространенного в МХП основного оборудования;

- разработать автоматизированную информационную систему (АИС) выбора и расчета технологического оборудования ХТС проектируемых и действующих МХП.

Структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений.

В первой главе рассмотрена общая схема процесса проектирования МХП и содержание основных этапов технологических расчетов, осуществлен анализ и формализация особенностей функционирования оборудования МХП, оказывающих влияние на АО ХТС, дан обзор научных публикаций по проблеме АО ХТС периодического действия, предложена иерархия задач АО ХТС МХП.

Среди этапов технологических расчетов, выполняемых на стадии разработки проекта МХП, выделен этап расчета и выбора технологического оборудования ХТС производства, в ходе выполнения которого решается задача АО ХТС, а также задачи технологического и механического расчета отдельных аппаратов. Среди особенностей функционирования ХТС, оказывающих влияние на их АО, особое внимание уделяется возможности изменения размеров партий продуктов в процессе их переработки аппаратами стадий ХТС, обусловленной стремлением минимизировать число аппаратурных стадий: осуществить одноименные стадии выпуска разных продуктов в одних и тех же аппаратах.

Анализ научных публикаций по вопросам определения параметров АО и режима функционирования ХТС периодического/полунепрерывного действия показал, что до настоящего времени не предложены математические формулировки задач АО ХТС и оптимизации расписания их работы, учитывающие весь комплекс свойств и особенностей функционирования оборудования, влияющих на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС. Из предложенных методов решения задач АО и оптимизации расписания функционирования ХТС для практического применения пригодны лишь методы, основанные на различных эвристиках.

Основной идеей предлагаемой методологии АО МХП является формирование трехуровневой иерархии задач:

- верхний уровень - оптимизация параметров режима функционирования ХТС, которые являются непрерывными переменными: размеры партий продуктов, моменты начала и окончания операций их переработки аппаратами стадий системы;

- средний уровень - выбор характеристик оборудования каждой аппаратурной стадии ХТС, которые являются дискретными переменными: определяющие геометрические размеры и число основных и вспомогательных аппаратов, указатели способов переработки партий продуктов основными аппаратами стадий (целиком, равными порциями последовательно или синхронно, нескольких партий одновременно);

- нижний уровень - оптимизация параметров конструкции и режима функционирования отдельных аппаратов каждой стадии (решение задач их технологического и механического расчета).

В качестве общего вывода из материала главы сформулированы базовые принципы разрабатываемой методологии АО МХП:

1) проблему АО МХП следует представить в виде иерархии задач, на верхнем уровне которой определяются параметры режима функционирования ХТС (непрерывные переменные), на среднем уровне - характеристики оборудования ее стадий (дискретные переменные) на нижнем - параметры конструкции и режима функционирования отдельных аппаратов;

2) при математическом моделировании проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО их стадий необходимо учесть и формализовать все особенности реальных МХП, влияющие на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС;

3) методика совместного решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий должна базироваться на условиях разрешимости задач (условиях проектируемости ХТС МХП).

Во второй главе формируется система допущений, в рамках которой разрабатываются математические модели проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС МХП и АО ее стадий, определяются координирующие и информационные сигналы между уровнями иерархии задач, осуществляются математические постановки задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий для случаев проектирования нового производства и изменения планов выпуска продукции действующего, причем задача верхнего уровня формулируется как задача нелинейного программирования, а задачи среднего уровня - как задачи дискретной оптимизации.

Представлена математическая модель проектного решения по выбору параметров режима функционирования ХТС МХП и оборудования ее стадий, включающая соотношения для определения значений размеров партий выпускаемых продуктов и пооперационного расписания циклов их переработки на стадиях, которые обеспечивают требуемую производительность по каждому продукту. Математическая модель проектного решения по АО стадий ХТС включает ограничения на значения определяющих геометрических размеров основных и вспомогательных аппаратов, соотношения для определения их необходимого числа и указателей способов переработки партий продуктов на стадиях.

Обоснован вид критериев оптимальности решений задач верхнего и среднего уровня иерархии: эффективность режима функционирования ХТС оценивается с точки зрения минимума энергопотребления системы за период выпуска продуктов в плановых объемах, а выбор оборудования стадии системы - с точки зрения минимума амортизации его стоимости за тот же период.

При разработке математических постановок задач для ХТС действующего производства при изменении ассортимента и (или) объемов выпуска продуктов, на основе анализа практики работы проектно-конструкторских отделов действующих МХП приняты допущения о возможности включения в состав АО стадии ХТС параллельных основных аппаратов неодинакового исполнения и различных определяющих геометрических размеров, возможности реализации в аппаратах одной и той же стадии ХТС нескольких стадий синтеза одного и того же продукта. Следствием этих допущений является существенное расширение множества допустимых решений задач АО стадий ХТС, изменения в соотношениях математических моделей и критериях оптимальности проектных решений.

Рассмотрены также варианты математических постановок задач АО для популярного частного случая коррекции планов выпуска продукции действующего МХП - выявления возможностей выпуска заданного количества нового продукта с помощью фиксированного набора технологического оборудования.

В третьей главе рассматриваются алгоритмы и методика совместного решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий при проектировании нового производства и изменении планов выпуска продукции действующего. Методика предусматривает:

1. Получение начального (базового) решения задач АО ХТС - допустимого решения задач верхнего и среднего уровня иерархии, которое соответствует минимально возможному числу основных аппаратов, участвующих в реализации стадий выпуска каждого продукта. Для этого разработана процедура прогноза и итерационного уточнения некоторых результатов решения задач среднего уровня, являющихся исходными данными задачи верхнего уровня: значений числа основных аппаратов стадий ХТС, и указателей способа их переработки партий продуктов на стадиях, значений определяющих размеров основных аппаратов некоторых стадий фильтрования и сушки. Процедура предусматривает последовательную проверку и обеспечение выполнения условий разрешимости задач верхнего и среднего уровней (условий проектируемости ХТС МХП): условия существования интервалов допустимых значений размеров партий продуктов, условия существования допустимых решений задач АО всех стадий ХТС, условия обеспечения требуемой производительности ХТС по всем продуктам.

2. Поиск лучшего решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий в окрестности полученного при выполнении п. 1 начального допустимого решения. Окрестность формируется путем последовательного увеличения минимально возможного числа основных аппаратов стадий ХТС, лимитирующих продолжительности циклов выпуска продуктов.

3. Повторение действий п. 2 для лучшего решения окрестности, если оно оказывается предпочтительнее базового по сумме критериев оптимальности режима функционирования ХТС и АО ее стадий. В противном случае в качестве оптимального фиксируется начальное решение.

Рассматриваются алгоритмы решения задач верхнего и среднего уровней иерархии. Алгоритм оптимизации параметров режима функционирования ХТС разработан на основе классического метода условной оптимизации - метода прямого поиска с возвратом, а алгоритм АО стадии ХТС предусматривает расчет необходимого числа и выбор минимально возможных определяющих размеров основных и вспомогательных аппаратов. При необходимости определяется наиболее приемлемый вариант изменения значений числа основных аппаратов, участвующих в переработке партий каждого продукта и указателей способа переработки партий продуктов на стадии, который обеспечивает выполнение всех ограничений.

Приводятся примеры применения предложенной методики для аппаратурного оформления ХТС реальных проектируемых и действующих МХП.

В четвертой главе предлагаются постановки и методы решения задач нижнего уровня иерархии, т.е. задач технологического и механического расчета для наиболее распространенных основных аппаратов стадий ХТС МХП - вертикальных емкостных аппаратов с механическим перемешивающим и теплообменными устройствами: задача выбора оптимальной конструкции механического перемешивающего устройства, рассматриваемая впервые, задача выбора теплоносителей и хладагентов для реализации операций переработки партий продуктов на стадиях ХТС, задача выбора исполнения корпуса аппарата. Математическая формулировка и алгоритм решения первой задачи разработаны на основе известных закономерностей кинетики механического перемешивания, второй - на базе оригинальной методики определения температурных полей элементов аппарата и теплоносителей, третьей - на основе нормативных документов.

Первая задача заключается в выборе типа и числа механических мешалок, их диаметра и частоты вращения, диаметра вала перемешивающего устройства, обеспечивающих необходимую гидродинамическую обстановку в аппарате и требуемое качество перемешивания указанной среды. Задачи теплового расчета предусматривают оптимизацию параметров нестационарных тепловых процессов в емкостных аппаратах (вид, начальная температура, общая масса используемого теплоносителя или хладагента). Третья задача сводится к выбору наименее металлоемкого стандартного корпуса аппарата заданного объема, обеспечивающего выполнение условий механической прочности, устойчивости его элементов и укрепления отверстий.

Приводятся примеры решения задач для аппаратов реальных производств, определяются их информационные связи с задачами среднего и верхнего уровня.

В пятой главе представлена АИС выбора и расчета технологического оборудования ХТС, программное и информационное обеспечение которой реализует предложенную методологию АО проектируемых и действующих МХП. Рассматривается структура и состав системы, приводятся результаты ее практического применения при проектировании и модернизации реальных МХП.

Приводятся сведения о содержании и основных функциях системы технологических и механических расчетов отдельных аппаратов стадий ХТС МХП и их элементов, в состав которой входит информационное и программное обеспечение решения задач технологического и механического расчета вертикальных емкостных аппаратов. Рассматриваются программы выбора оптимальной конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата, выбора фильтровального оборудования для разделения суспензии с заданными свойствами.

Заключительный раздел посвящен применению теоретических положений предлагаемой методологии АО МХП и разработанного программного обеспечения в учебном процессе ТГТУ - при подготовке дипломированных специалистов и магистров: в лекционных курсах специальных дисциплин, практических и лабораторных занятиях. Представлены автоматизированные лабораторные практикумы с возможностью удаленного компьютерного доступа по сети Internet, при разработке которых использованы некоторые результаты работы.

В приложения вынесены: пример подготовки исходных данных для вычисления значения критерия оптимальности решения задачи оптимизации параметров режима функционирования ХТС, примеры проверки и обеспечения выполнения условий проектируемости ХТС вновь создаваемого и действующего МХП, пример работы алгоритма минимизации длительности цикла работы ХТС при выпуске продукта, пример сравнения эффективности перемешивания малоконцентрированной суспензии мешалками разных типов, пример решения задачи выбора исполнения корпуса вертикального емкостного аппарата.

Методика исследования основана на использовании методов системного анализа, математического моделирования и условной оптимизации.

Научная новизна. Предложена новая методология аппаратурного оформления МХП, предусматривающая формирование трехуровневой иерархической структуры задач: на верхнем уровне решается задача поиска параметров режима функционирования ХТС, обеспечивающих требуемую производительность системы по продуктам, на среднем уровне - задачи выбора размеров и числа аппаратов, способов переработки партий продуктов (целиком, равными порциями последовательно или синхронно, нескольких партий одновременно) для всех стадий системы, на нижнем уровне - задачи технологического и механического расчета отдельных аппаратов стадий ХТС.

На основе анализа комплекса свойств и особенностей функционирования оборудования реальных МХП, влияющих на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС, разработаны математические постановки задач верхнего и среднего уровня иерархии:

- в качестве критерия оптимизации режима функционирования ХТС и оборудования ее стадий используется оценка затрат на энергоресурсы, потребляемые при реализации процессов выпуска продуктов в плановых объемах, а в качестве системы ограничений - математическая модель проектного решения, соотношения которой впервые формализуют разветвленную структуру материальных потоков системы, возможности дробления/укрупнения партий продуктов на некоторых стадиях, совмещения операций загрузки/выгрузки партий с физико-химическими превращениями;

- целевой функцией задачи АО стадии ХТС является амортизация стоимости аппаратов за период выпуска продуктов, а ее ограничениями - соотношения математической модели проектного решения, впервые предусматривающие выбор способов переработки партий продуктов на стадиях, числа и определяющих размеров вспомогательных аппаратов.

Определены информационные связи между задачами разных уровней иерархии. Разработаны алгоритмы решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий, методика их совместного решения, предусматривающая прогноз и итерационное уточнение значений числа основных аппаратов, необходимого для переработки партий продуктов на стадиях системы, и указателей способов их переработки. Сформулированы условия разрешимости задач (условия проектируемости ХТС МХП), разработана методика проверки и обеспечения их выполнения, применение которой позволяет выбирать оптимальные значения прогнозируемых параметров, существенно сокращать объем вычислений при решении задач.

Разработан вариант алгоритмической схемы локальной оптимизации решений задач АО ХТС, предусматривающий формирование окрестности начального (базового) решения задач верхнего и среднего уровней иерархии путем последовательного увеличения числа основных аппаратов стадий, лимитирующих производительности ХТС по продуктам.

Разработаны постановки задач оптимизации параметров режима функционирования и АО стадий ХТС действующего МХП при изменении плана выпуска продукции. Предложенные модификации целевых функций и соотношений математических моделей проектных решений впервые учитывают возможности установки на стадиях параллельных аппаратов разных размеров и исполнений, реализации с помощью оборудования одной и той же аппаратурной стадии ХТС нескольких стадий синтеза одного и того же продукта. Разработаны модификации условий проектируемости ХТС МХП для действующего производства, алгоритмов решения задач.

Достоверность результатов исследования обеспечивается методологической обоснованностью и непротиворечивостью исходных теоретических положений, разработкой математических моделей проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС МХП и АО их стадий на основе анализа особенностей реальных производств синтетических красителей и полупродуктов, экспертными оценками результатов применения разработанной методологии АО

МХП, численными экспериментами (сравнением результатов решения задач с параметрами действующих производств).

Практическая ценность и реализация результатов исследования. На основе предложенной методологии разработана АИС выбора и расчета оборудования проектируемых и действующих МХП, основными функциями которой являются:

- определение основных характеристик режима функционирования ХТС проектируемого МХП (размеров партий продуктов, длительностей циклов их переработки на стадиях ХТС, продолжительностей выпуска продуктов), размеров и числа аппаратов, способов переработки партий продуктов на стадиях;

- выявление возможностей изменения производительности ХТС действующего МХП и выпуска с помощью имеющегося оборудования новых марок продукции, выбор наиболее предпочтительного варианта их выпуска.

С помощью АИС осуществлено АО ряда ХТС проектируемых МХП (более 20-ти - для Верхнезаволжского химкомбината, Сивашского анилинокрасочного завода, ОАО "Пигмент", г. Тамбов, экспортных предложений МНПО "НИО-ПиК"), решены задачи организации выпуска новой продукции для ряда производств ОАО "Пигмент". Эксплуатация системы в условиях реального производства (в технолого-монтажном отделе ОАО "Экохимпроект", г. Тамбов, проектно-конструкторском отделе ОАО "Пигмент") показала, что ее применение позволяет сократить продолжительность АО ХТС МХП в 5-8 раз при улучшении качества проектных решений на 15-25%. Система зарегистрирована Федеральной службой по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам в Реестре программ для ЭВМ.

Предложены постановки, методы и алгоритмы решения задач технологического и механического расчета наиболее распространенного основного аппарата МХП - вертикального емкостного аппарата с механическим перемешивающим устройством: задачи определения оптимальной конструкции перемешивающего устройства, рассматриваемой впервые; задачи выбора теплоносителей и хладагентов для реализации операций переработки партий продуктов; задачи выбора типа и исполнения стандартного корпуса аппарата.

Разработаны программы выбора оптимальной конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата и выбора фильтровального оборудования для разделения суспензий, с помощью которых проведены технологические расчеты и определены конструкции ряда промышленных аппаратов ОАО "Пигмент", г. Тамбов.

Теоретические положения работы и разработанное программное обеспечение активно используются в учебном процессе ТГТУ - при подготовке дипломированных специалистов по направлению 240800 "Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии", бакалавров и магистров по направлению 150400 "Технологические машины и оборудование".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях: "Автоматизация проектных и конструкторских работ" (Москва, 1979), "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (Москва, 1984), "Реахимтехника-2" (Днепропетровск, 1985), "Автоматизация и роботизация в химической промышленности" (Тамбов, 1986), "Теория и практика перемешивания в жидких средах" (Ленинград, 1986), "Математическое моделирование сложных химико-технологических систем" (Казань, 1988), "Моделирование САПР, АСНИ, ГАП" (Тамбов, 1989), "Новые процессы, оборудование и ГПС для многономенклатурных химических производств" (Днепропетровск, 1989), "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования" (Тамбов, 1991), "Математические методы в химии - ММХ-7" (Казань, 1991), "Математическое и машинное моделирование" (Воронеж, 1991), - на Всероссийских конференциях: "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (Ярославль, 1994), "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве" (Нижний Новгород, 1999),-на Международных конференциях: "Математические методы в химии и химической технологии - ММХ-9" (Тверь, 1995), "Мягкие вычисления и измерения - 8СМ'99" (Санкт-Петербург, 1999), "Методы и средства управления технологическими процессами" (Саранск, 1999), "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 1999), "Успехи в химии и химической технологии - МКХТ-2000" (Москва, 2000), "Новые информационные технологии и системы" (Пенза, 2000), "Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике" (Новочеркасск, 2001), "Математическое моделирование в образовании, науке и производстве" (Тирасполь, 2001), "Компьютерные науки и информационные технологии" (Саратов, 2002), "Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии" (Уфа, 2002), "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта - CAD/ CAM/PDM" (Москва, 2002, 2003), "Математические методы в технике и технологиях - ММТТ" (Великий Новгород, 1999; С-Петербург, 2000; Смоленск, 2001; Тамбов, 2002; Ростов н/Д, 2003; Казань, 2005; Воронеж, 2006).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 87 печатных работ, в том числе монография, статьи в реферируемых журналах и сборниках, доклады на конференциях различного уровня, учебные пособия и учебно-методические издания, получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. Все основные научные результаты получены автором. Вклад автора в результаты работ, опубликованных в соавторстве, состоит в постановке задач, разработке теоретических положений, а также - в непосредственном участии во всех этапах прикладных исследований.

Работа выполнялась в соответствии с координационным планом Межвузовской НТП "Теоретические основы химической технологии" на период 1995-2000 г.г., планами НИР Тамбовского института химического машиностроения в 19781993 г.г., в том числе № ГР0188003 5179 "Разработка автоматизированной системы проектирования анилинокрасочных производств. Подсистема расчета и выбора оборудования совмещенных ХТС", (1986-88 г.г.), и Тамбовского государственного технического университета в 1994-2005 г.г., в том числе № 18/97 "Разработка и внедрение математического и программного обеспечения подсистемы АСУП "Технологическое и организационное обеспечение выпуска продукции Производства дисперсных красителей" (1997-2002 г.г.), грантом РФФИ № 06-08-96352-рцентра "Разработка теории и методов интеллектуального автоматизированного проектирования производств химического и машиностроительного профиля (разработка новых и перепрофилирование действующих производств)" (2006-07 г.г.).

Автор выражает благодарность научному консультанту профессору Малыгину Евгению Николаевичу, сотрудникам кафедры "Автоматизированное проектирование технологического оборудования" ТГТУ доценту Борисенко Андрею Борисовичу, доценту Краснянскому Михаилу Николаевичу, доценту Мокрозубу Владимиру Григорьевичу, профессору Туголукову Евгению Николаевичу за помощь в работе над диссертацией.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Предложена новая методология АО МХП, предусматривающая формирование иерархии задач, на верхнем уровне которой решается задача поиска параметров режима функционирования ХТС (задача нелинейного программирования), на среднем уровне - задачи АО всех стадий системы (задачи дискретной оптимизации), на нижнем уровне - задачи технологического и механического расчета отдельных аппаратов стадий ХТС. Такое представление процедуры АО МХП позволяет избежать затруднения, многократно упоминаемого в научных публикациях по данной проблеме, - необходимости решения общей задачи смешанного дискретно-нелинейного программирования (МШЬР).

На основе анализа особенностей реальных МХП, влияющих на организацию процессов выпуска продуктов и АО стадий ХТС, разработаны математические модели проектных решений по выбору параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий, позволяющие оптимизировать пооперационное расписание функционирования оборудования ХТС и существенно расширить возможности реализации стадий синтеза разных продуктов в одних и тех же аппаратах. Соотношения моделей впервые формализуют разветвленную структуру материальных потоков ХТС, возможности дробления/укрупнения партий продуктов на некоторых стадиях, совмещения операций загрузки/выгрузки партий с физико-химическими превращениями, выбор определяющих размеров и числа вспомогательных аппаратов, способов переработки партий продуктов на стадиях ХТС.

Обоснован выбор критериев оптимальности проектных решений: эффективность режима функционирования ХТС предлагается оценивать по сумме затрат на энергоресурсы, потребляемые в течение планового периода выпуска продуктов, а результаты АО ее стадий - по амортизации стоимости основных и вспомогательных аппаратов за тот же период.

Разработана методика совместного решения задачи поиска параметров режима функционирования ХТС и задач АО ее стадий, предусматривающая прогноз и итерационное уточнение значений числа основных аппаратов стадий, необходимого для переработки партий продуктов, коэффициентов изменения размеров партий на стадиях и указателей способа их переработки. Выявлены условия проектируемое™ ХТС МХП, разработана методика проверки и обеспечения их выполнения, применение которой позволяет выбирать оптимальные значения прогнозируемых параметров, существенно сокращать объем вычислений и продолжительность решения задач.

Разработаны алгоритмы решения задач поиска параметров режима функционирования ХТС и АО ее стадий, схема локальной оптимизации решений задач АО ХТС, предусматривающая формирование окрестности базового решения путем последовательного увеличения числа основных аппаратов стадий, лимитирующих производительность системы по продуктам.

Разработаны математические постановки, условия разрешимости и алгоритмы решения задач оптимизации параметров режима функционирования ХТС действующего МХП и АО ее стадий, существенно расширяющие возможности изменения планов выпуска продукции: впервые учтены возможности установки на стадиях ХТС параллельных аппаратов разных размеров и исполнений, реализации с помощью оборудования одной и той же аппаратурной стадии нескольких стадий синтеза одного и того же продукта.

Предложены постановки, методы и алгоритмы решения задач технологического и механического расчета наиболее распространенного основного аппарата МХП - вертикального емкостного аппарата с механическим перемешивающим устройством: впервые сформулированной задачи определения оптимальной конструкции перемешивающего устройства; задачи выбора теплоносителей и хладагентов для реализации операций переработки партий продуктов; задачи выбора типа и исполнения стандартного корпуса аппарата.

Применение предложенных методик и разработанного на их основе программного обеспечения в расчетах по АО ХТС проектируемых и действующих МХП позволяет улучшить качество проектных решений на 15-25% и сократить затраты времени на их получение в 5-8 раз. Экономический эффект выполненных реально проектных работ оценивается в 960 тыс. рублей.

321

1. Rippin, D.W.T. Design and operation of multiproduct and multipurpose batch chemical plants: An analysis of problem structure / D.W.T. Rippin // Computers & Chemical Engineering. - 1983. - Vol. 7. - No. 4. - P. 463-491.

2. Кафаров, В.В. Моделирование и оптимизация периодических процессов и систем химической технологии / В.В. Кафаров, В.В. Макаров, Нгуен Суан Нгуен // Итоги науки и техники: Процессы и аппараты химической технологии. 1984. -Т. 12.-С. 3-97.

3. Кафаров, В.В. Гибкие автоматизированные системы (ГАПС) химической промышленности / В.В. Кафаров // Журнал всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. 1987. - Т. 39. - № 5. - С. 252-263.

4. Кафаров, В.В. Современные тенденции проектирования гибких автоматизированных химических производств /В.В. Кафаров, В.Л. Перов, В.И. Спицын, М.А. Кузьмин // Химическая промышленность за рубежом. 1990. - № 1.-С. 42-61.

5. Кафаров, В.В. Гибкие автоматизированные производственные системы в химической промышленности /В.В. Кафаров, В.В. Макаров. М.: Химия, 1990. -320 с.

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

7. Кафаров, В.В. Методологическая парадигма оптимальной организации многоассортиментных химических производств / В.В. Кафаров, Л.С. Гордеев, В.В. Макаров // Теоретические основы химической технологии. 1996. - Т. 30. -№3.-С. 309-313.

8. Rippin, D.W.T. Batch processes systems engineering: a retrospective and prospective review / D.W.T. Rippin // Computers & Chemical Engineering. 1992. -Vol. 17.-P. S1-S13.

9. Voudouris, V.T. MILP model for scheduling and design of a special class of multipurpose batch plants / V.T. Voudouris, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering.-1996.-Vol. 20.-No. 11.-P. 1335-1360.

10. Плановский, A.H. Аппаратура промышленности органических полупродуктов и красителей / А.Н. Плановский, Д.А. Гуревич. М.: Химия, 1961. - 504 с.

11. Беркман, Б.Е. Основы технологического проектирования производств органического синтеза / Б.Е. Беркман. М.: Химия, 1970. - 368 с.

12. Гуревич, Д.А. Проектные исследования химических производств / Д.А. Гуревич. М. : Химия, 1976. - 208 с.

13. Альперт, З.А. Основы проектирования химических установок: Учебное пособие / З.А. Альперт. М.: Высшая школа, 1989. - 304 с.

14. Месарович, М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. М.: Мир, 1973. - 344 с.

15. Михалевич, B.C. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем / B.C. Михалевич, B.C. Волкович. JL: Наука, 1982. - 286 с.

16. Малыгин, E.H. Проектирование гибких производственных систем в химической промышленности / E.H. Малыгин, C.B. Мищенко // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1987. - Т. 32. - № 3. -С. 293-300.

17. Малыгин, E.H. Автоматизированное проектирование на основе системного подхода / E.H. Малыгин, В.А. Немтинов // Экология и промышленность России.-2001.-№ 5.-С. 36-40.

18. Espuna, A. An Efficient and Simplified Solution to the Predesign Problem of Multiproduct Plants / A. Espuna, M. Lazaro, J. Martiner // Computers & Chemical Engineering. 1989. - Vol. 13.-No. 1/2.-P. 163-174.

19. Гордеев, JI.С. Интегрированная экспертная система для организации многоассортиментных химических производств / Л.С. Гордеев, М.А. Козлова,

20. B.В. Макаров // Теоретические основы химической технологии. 1998. - Т. 32. -№3.-С. 322-332.

21. Карпушкин, C.B. О некоторых подходах к моделированию спроса на продукцию фиксированного ассортимента / C.B. Карпушкин, Т.А. Фролова, А.Б. Борисенко // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. -Тамбов, 1999.-Вып. 4.- С. 160-166.

22. Малыгин, E.H. Нейросетевые и регрессионные модели для прогнозирования спроса на продукты ассортимента / E.H. Малыгин, С.В.Карпушкин,

23. Т.А. Фролова, А.Б. Борисенко // SCM'99: Сборник докладов международной конференции по мягким вычислениям и измерениям. С.-Петербург, 1999. - Т. 1.1. C. 274-277.

24. Резниченко, В.В. Применение мер подобия информативных векторов при выборе технологических схем и установок /В.В. Резниченко, В.Я. Сильбер, В.К. Шитиков, A.JI. Познякевич // Теоретические основы химической технологии. 1974.-Т. 8.-№2.-С. 316-317.

25. Кафаров, В.В. Алгоритм моделирования химико-технологических систем на основе метода компактного преобразования / В.В. Кафаров, В.П. Мешал-кин, Нгуен Суан Нгуен // Доклады АН СССР. 1979. - Т. 245. - № 3. - С. 469-473.

26. Шитиков, В.К. Метод анализа и синтеза многоассортиментных химико-технологических систем на основе автоматизированной переработки инженерной информации: Автореф. дис. на . канд. техн. наук: 05.13.06 /В.К. Шитиков. -М., 1979.- 16 с.

27. Кафаров, В.В. Методологические принципы автоматизированного выбора оптимальной конструкции химико-технологических аппаратов /В.В. Кафаров,

28. B.П. Мешалкин, Г.И. Минко и др. // Известия вузов. Химия и химическая технология. 1987. - Т. 30. -№ 6. - С. 101-105.

29. Daichendt, М.М. Integration of hierarchical decomposition and mathematical programming for the synthesis of process flowsheets / M.M. Daichendt, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1997. - Vol. 21. - P. 147-175.

30. Егоров, А.Ф. Оптимальный выбор типового оборудования при проектировании многоассортиментных химических производств / А.Ф. Егоров, В.П. Бельков, Н.С. Тюрина // Химическая промышленность. 2001. - Т. 78. - № 2.1. C. 40-45.

31. Loonkar, Y.R. Minimization of capital investment for batch processes / Y.R. Loonkar, J.D. Robinson // Industrial & Engineering Chemistry. Process Design & Development. 1970. - Vol. 9. - No. 4. - P. 625-629.

32. Robinson, J.D. Minimizing capital investment for multi-product batch plants / J.D. Robinson, Y.R. Loonkar // Processes Technology Intelligent. 1972. - Vol. 17. -No. 11.- P. 861-863.

33. Sparrow, R.E. The Choice of equipment sizes for multiproduct batch plants. Heuristics vs. branch and bound / R.E. Sparrow, D.J. Forder, D.W.T. Rippin // Industrial & Engineering Chemistry. Process Design & Development. 1975. - Vol. 14. -P. 197-203.

34. Малыгин, E.H. Проектирование многоассортиментных химических производств: определение длительностей циклов обработки партий продуктов / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин // Вестник ТГТУ. 1999. - Т. 5. - № 2. - С. 201212.

35. Кафаров, В.В. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств /В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, B.JI. Перов. М.: Химия, 1979.-318 с.

36. Зайцев, И.Д. Теория и методы автоматизированного проектирования химических производств. Структурные основы / И.Д. Зайцев. Киев: Наукова думка, 1981.-308 с.

37. Статюха, Г.А. Основы автоматизированного проектирования химических производств / Г.А. Статюха. Киев: Выща школа, 1987. - 623 с.

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

39. Бодров, В.И. Стратегия синтеза гибких автоматизированных химико-технологических систем / В.И. Бодров, С.И. Дворецкий // Теоретические основы химической технологии. 1991. - Т. 25. - № 5. - С. 716-730.

40. Мешалкин, В.П. Экспертные системы в химической технологии / В.П. Мешалкин. М.: Наука, 1995. - 248 с.

41. Okino, N. Object and Operation dualism for CAD/CAM architecture / N. Okino // Annals of the CIRP. 1983. - Vol. 34. - No. 1. - P. 179-182.

42. Knox, R.E. New Technologies for Concurrent Engineering / R.E. Knox, J.D. Russell // CALS Journal. 1994. - Vol. 3. - No. 1. - P. 63-67.

43. Горнев, В.Ф. Компьютерная интеграция и интеллектуализация производств на основе их унифицированных моделей / В.Ф. Горнев, В.Б. Ковалевский //Программные продукты и системы. 1998. - № 3. - С. 12-19.

44. Кабанов, А.Г. CALS-технологии для военной продукции / А.Г. Кабанов, А.Н. Давыдов, В.В. Барабанов, Е.В. Судов // Стандарты и качество. 2000. - № 3. -С. 33-38.

45. Левин А.И. CALS сопровождение жизненного цикла / А.И. Левин, Е.В. Судов // Открытые системы. - 2001. - Март. - С. 58-62.

46. Колчин, А.Ф. Управление жизненным циклом продукции / А.Ф. Колчин, М.В. Овсянников, А.Ф. Стрекалов, C.B. Сумароков. М.: Анахарсис, 2002.304 с.

47. Норенков, И.П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии / И.П. Норенков, П.К. Кузьмин. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.

48. Интегрированная информационная поддержка жизненного цикла машиностроительной продукции. Принципы. Технологии. Методы. Модели. М.: ООО Издательский дом "МВМ", 2003. - 264 с.

49. Малыгин, E.H. Автоматизированный выбор технологического оборудования совмещенных схем производства продуктов / E.H. Малыгин, Б.С. Дмитриевский, В.В. Зотов // Химическая промышленность. 1978. - Т. 55. - № 9.1. С. 710-711.

50. Малыгин, E.H. Задача выбора технологического оборудования / E.H. Малыгин, Б.С. Дмитриевский, C.B. Карпушкин // Математическое обеспечение ЭВМ: Сборник научных трудов. М., 1981, с. 7-13. Деп. в ЦНИИТЭИ приборостроения 01.08.81, №1421-XXXVB.

51. Малыгин, E.H. Автоматизированный расчет оборудования совмещенных химико-технологических схем / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин // Оптимальноепроектирование в задачах химического машиностроения: Межвуз. сборник научных трудов. М., 1983. - С. 58-62.

52. Малыгин, E.H. Автоматизированный расчет оборудования гибких технологических производств / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин // Химическая промышленность. 1985.- №2. -С. 118-123.

53. Малыгин, E.H. Автоматизированное проектирование оборудования гибких технологических производств / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин // Реахимтех-ника-2: Сборник трудов всесоюзной конференции. М., 1985. - С. 57.

54. Малыгин, E.H. Методы автоматизированного синтеза многоассортиментных химических производств: Дис. докт. техн. наук: 05.17.08 и 05.13.12 / E.H. Малыгин. Защищена 30.12.1986; Утв. 22.05.1987. - М., 1986. - 601 с.

55. Карпушкин, C.B. Автоматизированный расчет оборудования совмещенных химико-технологических схем производств полупродуктов и красителей: Дис. канд. техн. наук: 05.17.08 / C.B. Карпушкин. Защищена 16.01.1987; Утв. 08.07.1987. - Тамбов, 1987. - 265 с.

56. Малыгин, E.H. Методика автоматизированного проектирования оборудования многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин,

57. C.B. Карпушкин, С.Я. Егоров // Новые процессы, оборудование и ГПС для многономенклатурных химических производств: Сборник трудов всесоюзной конференции. Днепропетровск, 1989. - С. 9.

58. Малыгин, E.H. Методика расчетов оборудования многоассортиментного производства при организации выпуска новой продукции / E.H. Малыгин,

59. C.B. Карпушкин, А.Б. Борисенко // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-2000): Сборник трудов международной научной конференции. С.Петербург, 2000. - Т. 2. - С. 56-58.

60. Карпушкин, C.B. Математическая модель проектного решения по аппаратурному оформлению многоассортиментных химических производств /

61. C.B. Карпушкин, А.Б. Борисенко, С.А. Субочев // Успехи в химии и химической технологии: Материалы международной конференции «МКХТ-2000». М., 2000. -Вып. XIV, Ч. 1.-С. 67-68.

62. Малыгин, E.H. Проектирование многоассортиментных химических производств: расчеты оборудования действующего производства при выпуске новой продукции / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, В.Г. Мокрозуб // Вестник ТГТУ. -2000. Т. 6. - № 4. - С. 572-583.

63. Борисенко, А.Б. Синтез аппаратурного оформления многоассортиментных химико-технологических систем: Дис. канд. техн. наук: 05.17.08 / А.Б. Борисенко. Защищена 28.12.2000; Утв. 13.04.2001. - Тамбов, 2000. - 164 с.

64. Малыгин, E.H. Проектирование многоассортиментных химических производств: определение аппаратурного оформления химико-технологических схем / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, А.Б. Борисенко // Вестник ТГТУ. 2002. - Т. 8. - № 2. - С. 272-282.

65. Малыгин, E.H. Методика определения аппаратурного оформления многопродуктовых химико-технологических систем / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, А.Б. Борисенко // Химическая промышленность сегодня. 2003. - № 5. - С. 43-50.

66. Малыгин, E.H. Методология определения аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, E.H. Туголуков // Химическая промышленность. 2004. - № 3. - С. 148-156.

67. Карпушкин, C.B. Система выбора аппаратурного оформления многоассортиментных химических производств / C.B. Карпушкин, М.Н. Краснянский, А.Б. Борисенко // Информационные технологии. 2004. - №10. - С. 14-19,4-я ст. обложки.

68. Малыгин, E.H. Математическая модель функционирования многопродуктовых химико-технологических систем / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин,

69. A.Б. Борисенко // Теоретические основы химической технологии. 2005. - Т. 39.- № 4. С. 455-465.

70. Минаев, Г.А. Вопросы проектирования газораспределительного узла аппаратов с активными струями / Г.А. Минаев, Е.Н.Малыгин, H.A. Колесникова,

71. B.Г. Мокрозуб // Химическая промышленность. 1982. - № 7. - С. 427-428.

72. Рудобашта, С.П. Оптимизация процесса конвективной сушки полимерных материалов на стадии проектирования / С.П. Рудобашта, E.H. Малыгин, Н.В. Кузьмина // Химия и химическая технология. 1985. - Т. 28. - С. 99-104.

73. Рудобашта, С.П. Моделирование и оптимизация установок для глубокой конвективной сушки полимерных материалов / С.П. Рудобашта, E.H. Малыгин, Н.В. Кузьмина, Н.Е. Шадрина // Пластические массы. 1988. - № 9. - С. 49-50.

74. Афанасьева, H.H. Система определения параметров механических перемешивающих устройств / H.H. Афанасьева, C.B. Карпушкин // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Тамбов, 2001. - Вып. 8.- С. 180-184.

75. Карпушкин, C.B. Учебно-промышленная система автоматизированного выбора и расчета фильтров для разделения суспензий / C.B. Карпушкин,

76. В.Г. Мокрозуб, С.Н. Маковеев // Математическое моделирование в образовании, науке и производстве: Материалы международной научно-практической конференции. Тирасполь, 2001. - С. 249-251.

77. Маковеев, С.Н. Система автоматизированного выбора и расчета аппаратов для разделения суспензий / С.Н. Маковеев, П.Ю. Перепелкина, C.B. Карпушкин // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. -Тамбов, 2002. Вып. 11. - С. 24-28.

78. Малыгин, E.H. Методика автоматизированного выбора и расчета фильтров для разделения суспензий / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, С.Н. Маковеев // Вестник ТГТУ. 2003. - Т. 9. - № 4. - С. 659-668.

79. Ту голу ков, E.H. Методика математического моделирования нестационарных температурных полей емкостного аппарата / E.H. Туголуков // Химическая промышленность. 2004. - № 2. - С. 84-92.

80. Туголуков, E.H. Методика моделирования полей определяющих параметров производственного оборудования химической промышленности / E.H. Туголуков // Химическая промышленность. 2004. - № 3. - С. 157-164.

81. Туголуков, E.H. Математическое моделирование технологического оборудования многоассортиментных химических производств / E.H. Туголуков. -М: Машиностроение, 2004. 100 с.

82. Малыгин, E.H. Выбор конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин, H.H. Афанасьева // Химическая промышленность. 2004. - № 5. - С. 253-259.

83. Туголуков, E.H. Математическое моделирование термонагруженных процессов и аппаратов многоассортиментных химических производств: Дис. докт. техн. наук: 05.17.08 и 05.13.18 / E.H. Туголуков. Защищена 01.07.2004; Утв. 10.12.2004. - Тамбов, 2004. - 400 с.

84. Карпушкин, C.B. Система выбора конструкции механического перемешивающего устройства вертикального емкостного аппарата /C.B. Карпушкин, М.Н. Краснянский, H.H. Афанасьева. // Вестник ТГТУ. 2005. - Т. 11, № 2А. - С. 423-431.

85. Туголуков, E.H. Методика расчета нестационарных тепловых процессов в емкостных аппаратах / E.H. Туголуков, C.B. Карпушкин, П.Ю. Верещагина // Химическая промышленность сегодня. 2006. - № 5. - С. 51-56.

86. Малыгин, E.H. Размещение технологического оборудования в производственных помещениях с помощью ЭВМ / E.H. Малыгин, Б.С. Дмитриевский, С.Ю.Севастьянов // Химическая промышленность. 1981. - № 7. - С. 49-51.

87. Малыгин, E.H. Графическая система компоновки технологического оборудования в производственном помещении / E.H. Малыгин, С.Я. Егоров, В.Г. Мокрозуб // Химическая промышленность. 1994. - № 4. - С. 268-271.

88. Егоров, С.Я. Методика автоматизированного выбора арматуры при проектировании трубопроводных сетей / С.Я. Егоров, В.А. Немтинов, Ю.В. Макаров, Д.В. Квардаков // Вестник ТГТУ. 2003. - Т. 9. - № 2. - С. 252-260.

89. Егоров, С.Я. Автоматизация компоновки оборудования в цехах ангарного типа. Часть 1. Размещение технологического оборудования / С.Я. Егоров,

90. B.А. Немтинов, М.С. Громов // Химическая промышленность. 2003. - № 8.1. C. 21-28.

91. Егоров, С.Я. Автоматизация компоновки оборудования в цехах ангарного типа. Часть 2. Трассировка технологических трубопроводов / С.Я. Егоров,

92. B.А. Немтинов, С.П. Майоров // Химическая промышленность. 2003. -№ 8.1. C. 29-34.

93. Егоров, С.Я. Автоматизация компоновки оборудования в цехах ангарного типа. Часть 4. Детализация проекта трубопроводов. / С.Я. Егоров, В.А. Немтинов, А.Н. Ефименко // Химическая промышленность. 2004. - № 4. - С. 181191.

94. Дмитриевский, Б.С. Оптимальное календарное планирование работы гибких химико-технологических схем / Б.С. Дмитриевский, C.B. Карпушкин, Т.А.Фролова. М., 1991.-28 с.-Деп. в ВИНИТИ, 10.07.1991 г., № 2995-В91.

95. Малыгин, E.H. Моделирование и оптимизация в задачах планирования многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, C.B. Карпушкин,

96. Т.А. Фролова // Математическое и машинное моделирование: Сборник трудов всесоюзной конференции. Воронеж, 1991. - С. 62.

97. Малыгин, E.H. Задача оптимального календарного планирования гибких химико-технологических схем / E.H. Малыгин, Т.А. Фролова // Химическая промышленность. 1992. - № 6. - С. 367-372.

98. Малыгин, E.H. Постановка задачи оптимального календарного планирования гибких химико-технологических схем / E.H. Малыгин, Т.А. Фролова, М.Н. Краснянский. Химическая промышленность. - 1994. - № 11. - С. 776-780.

99. Малыгин, E.H. Решение задачи оптимального календарного планирования гибких химико-технологических схем / E.H. Малыгин, Т.А. Фролова, М.Н. Краснянский. Химическая промышленность. - 1995. - № 3. - С. 185-187.

100. Малыгин, E.H. Календарное планирование работы многоассортиментных производств / E.H. Малыгин, Т.А. Фролова, М.Н. Краснянский // Теоретические основы химической технологии. 1998. - Т. 32. - № 5. - С. 568-576.

101. Малыгин, E.H. Техническая диагностика и ремонт оборудования в задаче календарного планирования работы многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, М.Н. Краснянский, В.А. Ахмедов // Вестник ТГТУ. -2001. Т. 7. -№ 4. - С. 541-553.

102. Ахмедов, В.А. Обеспечение надежности функционирования процессов и оборудования многоассортиментных химических производств: Дис. канд. техн. наук: 05.17.08/В.А. Ахмедов. Защищена 10.07.2000; Утв. 11.10.2000-Тамбов, 2000.-214 с.

103. Малыгин, E.H. Обеспечение надежности функционирования многоассортиментных химических производств / E.H. Малыгин, М.Н. Краснянский, В.А. Ахмедов // Химическая промышленность. 2002. - №6. - С. 33-39.

104. Малыгин, E.H. Автоматизированный синтез систем биохимической очистки сточных вод / E.H. Малыгин, В.А. Немтинов, С.Я. Егоров // Теоретические основы химической технологии. 2002. - Т. 36. - № 2. - С. 212-219.

105. Немтинов, В.А. Автоматизированное формирование природно-охранных мероприятий при проведении государственной экологической экспертизы / В.А. Немтинов, Д.В. Сарычев, Ю.В. Немтинова // Химическая промышленность. 2003. - № 3. - С. 14-25.

106. Немтинов, В.А. Решение задачи распределения квот сброса сточных вод на региональные очистные сооружения биохимической очистки / В.А. Немтинов, А.Н. Шаров, Ю.В. Немтинова // Химическая промышленность, 2003. -№ 7. - С. 28-33.

107. Малыгин, E.H. Использование информационных систем при проведении экологических экспертиз / E.H. Малыгин, В.А. Немтинов, Д.В. Сарычев, Ю.В. Немтинова // Вестник ТГТУ. 2003. - Т. 9. - № 3. - С. 434-444.

108. Малыгин, E.H. Использование ГИС-технологий для моделирования состояния экосистемы промышленного узла / E.H. Малыгин, В.А. Немтинов,

109. В.М. Зуйков, Ю.В. Немтинова // Геоинформатика. 2003. - № 3. - С. 16-21.

110. Немтинов, В.А. Информационный анализ и моделирование объектов природно-промышленной системы / В.А. Немтинов. М.: Машиностроение-1, 2005.- 112 с.

111. Егоров, С.Я. Опыт разработки электронной графической справочной системы по технологическому оборудованию и ее использования в учебном процессе / С.Я. Егоров, В.Г. Мокрозуб, В.А. Немтинов // Информационные технологии.-1999.- №8.-С. 35-37.

112. Малыгин, Е.Н. Автоматизированная лаборатория удаленного доступа «Проектирование и эксплуатация химико-технологических систем» / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, М.Н. Краснянский, В.Г. Мокрозуб // Информационные технологии. 1999. - № 11. - С. 49-52.

113. Малыгин, Е.Н. Система автоматизированного расчета и конструирования химического оборудования / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, М.Н. Краснянский, В.Г. Мокрозуб // Информационные технологии. 2000. - № 12. - С. 19-21, 4-я ст. обложки.

114. Takamatsu, Т. Optimal scheduling and minimum storage tank capacities in a process system with parallel batch units / T. Takamatsu, I. Hashimoto, S. Hasebe // Computers & Chemical Engineering. 1979. - Vol. 3. - P. 185-195.

115. Takamatsu, T. Optimal design and operation of a batch processes with intermediate storage tanks / T. Takamatsu, I. Hashimoto, S. Hasebe // Industrial & Engineering Chemistry. Process Design & Development. 1982. - Vol. 21. - No. 3.1. P. 431-440.

116. Karimi, I.A. Optimal selection of intermediate storage tank capacity in periodic batch/semicontinuous process / I.A. Karimi, G.V. Reklaitis // AIChE Journal. -1983. Vol. 29. - No. 4. - P. 588-596.

117. Karimi, I.A. Intermediate storage in noncontinuous processes involving stages of parallel units / I.A. Karimi, G.V. Reklaitis // AIChE Journal. 1985. -Vol. 31.-No. 1,- P. 44-52.

118. Макаров, В.В. Управление взаимодействием аппаратурных стадий гибких автоматизированных химико-технологических систем / В.В. Макаров, Е.С. Тарасова. М., 1986. - 19 с.- Деп. в ВИНИТИ, № 5772-86.

119. Kuriyan, К. Determination of Completion Times for Serial Multiproduct Processes 1. A Two Unit Finite Intermediate Storage System / K. Kuriyan, G.V. Rek-laitis // Computers & Chemical Engineering. - 1987. - Vol. 11. - No. 4. - P. 337-344.

120. Wiede Jr, W. Determination of Completion Times for Serial Multiproduct Processes 1. A Multiunit Finite Intermediate Storage System / W. Wiede Jr, G.V. Rek-laitis // Computers & Chemical Engineering. - 1987. - Vol. 11.- No. 4.1. P. 345-356.

121. Ku, H.M. Scheduling in serial multiproduct batch processes with finite interstage storage: A MILP formulation / H.M. Ku, I.A. Karimi // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1988. - Vol. 27. - P. 1840-1848.

122. Modi, A.K. Design of multiproduct batch processes with finite intermediate storage / A.K. Modi, I.A. Karimi // Computers & Chemical Engineering. 1989. -Vol. 13.-P. 127-139.

123. Ku, H.M. Completion time algorithms for serial multiproduct batch processes with shared storage / H.M. Ku, I.A. Karimi // Computers & Chemical Engineering. 1990. - Vol. 14. - P. 49-69.

124. Макаров, В.В. Алгоритм структурно-логического анализа многопродуктовых химико-технологических систем /В.В. Макаров // Теоретические основы химической технологии. 1994. - Т. 28. - № 5. - С. 453-459.

125. Kim, М. Optimal scheduling of multiproduct batch processes for various intermediate storages policies / M. Kim, J.H. Jung, I. Lee // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1996. - Vol. 35. - P. 4058-4066.

126. Grossmann, I.E. Optimum design of multipurpose chemical plants /

127. E. Grossmann, R.W.H. Sargent // Industrial & Engineering Chemistry. Process Design & Development. 1979. - Vol. 18. - No. 2. - P. 343-348.

128. Flats, W. Equipment Sizing for Multiproduct Plants / W. Flats // Chemical Engineering. 1980. - Vol. 87. - No. 4. - P. 71-80.

129. Knopf, F.C. Optimal design of batch/semicontinuous processes / F.C. Knopf, M.R. Okos, G.V. Reklaitis // Industrial & Engineering Chemistry. Process Design & Development. 1982. - Vol. 21. - No. 1. - P. 79-86.

130. Suhami, I. Optimal design of multipurpose batch plants /1. Suhami, R.S.H. Mah // Industrial & Engineering Chemistry. Process Design & Development. -1982.-Vol. 21.-No. l.-P. 94-100.

131. Гурковская, Е.В. Автоматизированный синтез гибких химико-технологических систем / Е.В. Гурковская, В.В. Макаров. М., 1985 - 22 с. - Деп. в ВИНИТИ, №6361-85.

132. Гурковская, Е.В. Автоматизированный синтез совмещенных химико-технологических систем многономенклатурных производств / Е.В. Гурковская, В.В. Макаров. М., 1985. - 26 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 6362-85.

133. Vaselenak, J.A. An embedding formulation for the optimal scheduling and design of multiproduct batch plants / J.A. Vaselenak, I.E. Grossmann, A.W. Vesterberg // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1987. - Vol. 26. - P. 139-148.

134. Макаров, В.В. Модель и алгоритм синтеза гибкой ХТС многоассортиментного производства / В.В. Макаров, Е.С. Тарасова // Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева.-М., 1988.-Вып. 152.-С. 81-85.

135. Coulman, G.A. Algorithm for optimal scheduling and a revised formulation of batch plant design / G.A. Coulman // Industrial & Engineering Chemistry Research. -1989.-Vol. 28.-P. 553-561.

136. Faqir, N.M. Optimal Design of Batch Plants with Single Production Routes / N.M. Faqir, I.A. Karimi // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1989. -Vol. 28.-No. 8.- P. 1191-1202.

137. Kiraly, L.M. Optimal Design of Multi-purpose Batch Chemical Plants / L.M. Kiraly, F. Friedler, L. Sloboszlai // Computers & Chemical Engineering. 1989. -Vol.13.-No. 4-5-P. 527-534.

138. Faqir, N.M. Design of Multiproduct Batch Plants with Multiple Production Routes / N.M. Faqir, I.A. Karimi // In Proceedings FOCAPD'89, Amsterdam. 1990. -P. 451-468.

139. Parageorgaki, S. Optimal design of multipurpose batch plants -1.Problem formulation / S. Parageorgaki, G.V. Reklaitis // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1990. - Vol. 29. - P. 2054-2062.

140. Birewar, D.B. Simultaneous synthesis, sizing and scheduling of multiproduct batch plants / D.B. Birewar, I.E. Grossmann // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1990. - Vol. 29. - P. 2242-2251.

141. Povua, A.P.B. Optimal design of multipurpose batch plants. I. Problem formulation / A.P.B. Povua, S. Macchietto // Computers & Chemical Engineering. 1992. -Vol. 16.-P. S33-S38.

142. Shah, N. Optimal long-term campaign planning and design of batch operations / N. Shah, C. Pantelides // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1992. -Vol. 31.-P. 2308-2321.

143. Voudouris, V.T. Synthesis of multiproduct batch plants with cyclic scheduling and inventory considerations / V.T. Voudouris, I.E. Grossmann // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1993. - Vol. 32. - P. 1962-1980.

144. Wang, C. Optimal design of multiproduct batch chemical processes using Tabu search / C. Wang, H. Quan, X. Xu. // Computers & Chemical Engineering. -1999.-Vol. 23.- P. 427-436.

145. Wellons, M.S. The design of multiproduct batch plants under uncertainty with staged expansion / M.S. Wellons, G.V. Reklaitis // Computers & Chemical Engineering.- 1989.-Vol. 13.-No. 1/2.-P. 115-122.

146. Fichtner, G. The design of flexible chemical plant by the application of interval mathematics / G. Fichtner, H.J. Reinhart, D.W.T. Rippin // Computers & Chemical Engineering. 1990. - Vol. 14. - P. 1311 -1317.

147. Shah, N. Design of multipurpose batch plants with uncertain production requirements / N. Shah, C. Pantelides // Industrial & Engineering Chemistry Research. -1992.-Vol. 31.-P. 1325-1331.

148. Straub, D.A. Evaluation and optimization of stochastic flexibility in multi-product batch plants / D.A. Straub, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1992. - Vol. 16. - P. 69-75.

149. Subrahmanyam, S. Design of batch chemical plants under market uncertainty / S. Subrahmanyam, J. Pekny, G.V. Reklaitis // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1994. - Vol. 33. - P. 2688-2694.

150. Ierapetritou, M.G. Design of multiproduct batch plants with uncertain demands / M.G. Ierapetritou, E.N. Pistikopoulos // Computers & Chemical Engineering. -1995.-Vol. 19.-P. 627-635.

151. Ierapetritou, M.G. Batch plant design and operations under uncertainty / M.G. Ierapetritou, E.N. Pistikopoulos // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1996.-Vol. 35.-P. 772-781.

152. Harding, S.T. Global optimization in multiproduct and multipurpose batch design under uncertainty / S.T. Harding, C.A. Floudas // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1997. - Vol. 36. -No. 5. - P. 1644-1664.

153. Petkov, S.B. Design of multiproduct batch plants under demand uncertainty with staged capacity expansions / S.B. Petkov, C.D. Maranas // Computers & Chemi-cal Engineering. 1998. - Vol. 22. - Supp. No. 1. - P. S789-S792.

154. Petkov, S.B. Design of single-product campaign batch plants under demand uncertainty / S.B. Petkov, C.D. Maranas // AIChE Journal. 1998. - Vol. 44. - No. 4. -P. 896-905.

155. Sahinidis, N.V. Reformulation of the multiperiod MILP model for capacity expansion of chemical processes / N.V. Sahinidis, I.E. Grossmann // Operations Research. 1992. - Vol. 40. - Supp. No. 1. - P. S127-S144.

156. Berman, 0. A stochastic optimization model for planning capacity expansion in a service industry under uncertain demand / O. Berman, Z. Ganz, J.M. Wagner // Naval Research Logistics. 1994. - Vol. 41. - P. 545-552.

157. Myers, K.H. Capacity expansion analysis in a chemical plant using linear programming / K.H. Myers, R.R. Levary // International Journal of Materials and Product Technology. 1996. - Vol. 11. - P. 62-68.

158. Малыгин, E.H. Определение резерва производительности ГХТС в условиях неопределенности / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, Т.А. Фролова. Черкассы, 1990. - 11 с. - Деп. в ОНИИТТЭХИМ 22.11.1990, № 708-XII90.

159. Малыгин, Е.Н. Оценка резерва производительности ГХТС многоассортиментных производств с использованием аппарата нечетких множеств / Е.Н. Малыгин, С.В. Карпушкин, Т.А. Фролова // Химическая промышленность. -1991.-№5.-С. 308-310.

160. Дмитриевский, Б.С. Реконструкция действующей гибкой химико-технологической схемы в условиях неопределенности / Б.С. Дмитриевский, С.В. Карпушкин, Т.А. Фролова. М., 1991. - 15 с. - Деп. в ВИНИТИ, 10.07.1991 г., № 2996-В91.

161. Grossmann, I.E. Optimum design of chemical plants under uncertain parameters / I.E. Grossmann, R.W.H. Sargent // AIChE Journal. 1978. - Vol. 24. -No. 6.-P. 1021-1032.

162. Halemane, K.P. Optimal process design under uncertainty / K.P. Halemane, I.E. Grossmann // AIChE Journal. 1983. - Vol. 29. - No. 3. - P. 425-433.

163. Svaney, R.E. An index for operational flexibility in chemical process design. Part I. Formulations and theory / R.E. Svaney, I.E. Grossmann // AIChE Journal. -1985. Vol. 31. - No. 4. - P. 621-627.

164. Grossmann, I.E. Active constraint strategy for flexibility analysis in chemical processes / I.E. Grossmann, C.A. Floudas // Computers & Chemical Engineering. -1987. Vol. 11. - No. 6. - P. 478-484.

165. Pistikopoulos, E.N. Optimal retrofit design for improving process flexibility in non-linear systems 1 .Fixed degree of flexibility / E.N. Pistikopoulos,

166. E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1989. - Vol. 13. - No. 9. -P. 1003-1010.

167. Straub, D.A. Design optimization of stochastic flexibility / D.A. Straub, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1993. - Vol. 17. - No. 4. -P. 339-347.

168. Островский, Г.М. О гибкости химико-технологических процессов / Г.М. Островский, Ю.М Волин., М.М. Сенявин, Т.А. Бережинский // Теоретические основы химической технологии. 1994. - Т. 28. - № 1. - С. 54-61.

169. Перов, В.В. Стратегия гибкого управления многоассортиментными химическими производствами в условиях неопределенности / В.В. Перов, А.Ф. Егоров // Теоретические основы химической технологии. 1994. - Т. 28. - № 4.1. С. 519-529.

170. Pistikopoulos, E.N. Novel approach for optimal process design under uncertainty / E.N. Pistikopoulos, M.G. Ierapetritou // Computers & Chemical Engineering. -1995.-Vol. 19.-No. 10.-P. 1089-1097.

171. Chandhuri, P.D. Process Synthesis under Uncertainnty: A Penalty Function Approach / P.D. Chandhuri, U.M. Diwekar // AIChE Journal. 1996. - Vol. 42. -No. 3. - P. 742-752.

172. Островский, Г.М. Новые подходы к исследованию гибкости и оптимизации химико-технологических процессов в условиях неопределенности /

173. Г.М. Островский, Ю.М. Волин, Д.В. Головашкин // Теоретические основы химической технологии. 1997. - Т. 31. - № 2. - С. 202-207.

174. Ostrovsky, G.M. An approach to solving two stage optimization problem under uncertainty / G.M. Ostrovsky, Yu. M. Volin, E.I. Barit, M.M. Senyavin // Computers & Chemical Engineering. 1997. - Vol. 21. - No. 3. - P. 317-326.

175. Бодров, В.И. Оптимальное проектирование энерго- и ресурсосберегающих процессов и аппаратов химической технологии / В.И. Бодров, С.И. Дворецкий, Д.С. Дворецкий // Теоретические основы химической технологии. 1997. - Т.31.-№5.-С. 542-548.

176. Островский, Г.М. Анализ гибкости химико-технологических процессов и многоэкстремальность / Г.М. Островский, Ю.М. Волин // Теоретические основы химической технологии. 1998. - Т. 32. - № 4. - С. 459-469.

177. Островский, Г.М. О новых проблемах в теории гибкости и оптимизации химико-технологических процессов при наличии неопределенности / Г.М. Островский, Ю.М. Волин // Теоретические основы химической технологии.1999. Т. 33. - № 5. - С. 578-590.

178. Birewar, D.B. Incorporating scheduling in the optimal design of multipro-duct batch plants / D.B. Birewar, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1989. -Vol. 13.-No. 1/2.-P. 141-161.

179. Birewar, D.B. Efficient optimization algorithms for zero-wait scheduling of multiproduct batch plants / D.B. Birewar, I.E. Grossmann // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1989. - Vol. 28. - P. 1333-1345.

180. Birewar, D.B. Simultaneous production planning and scheduling in multi-product batch plants / D.B. Birewar, I.E. Grossmann // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1990. - Vol. 29. - P. 570-580.

181. Wellons, M.S. Scheduling of multipurpose batch chemical plants

182. Multiple-product campaign formation and production planning / M.S. Wellons, G.V. Reklaitis // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1991. - Vol. 30. -P. 688-705.

183. Zang, X. The optimal operation of mixed product facilities general formulation and some solution approaches for the solution / X. Zang, R.W.H. Sargent // Computers & Chemical Engineering. - 1996. - Vol. 20. - P. 897-904.

184. Xia, Q. Design and synthesis of batch plants MINLP solution based on a stochastic method / Q. Xia, S. Macchietto // Computers & Chemical Engineering. -1997.-Vol. 21.-P. S697-S702.

185. Mauderli, I. Production planning and scheduling for multipurpose batch chemical plants /1. Mauderli, D.W.T. Rippin // Computers & Chemical Engineering. -1979.-Vol.3.-P. 199-204.

186. Rajagopalan, D. Completion Times in Serial Mixed-storage Multiproduct Process with Transfer and Set-upTimes / D. Rajagopalan, I.A. Karimi // Computers & Chemical Engineering. 1989. - Vol. 13. -No. 1/2. - P. 175-186.

187. Cerda, J. A new methodology for the optimal design and production schedule of multipurpose batch plants / J. Cerda, M. Vicente, J.M. Guiterres, S. Esplugas, J. Mata // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1989. - Vol. 28. - P. 988-998.

188. Ku, H.M. Scheduling in serial multiproduct batch processes with due date penalties / H.M. Ku, I.A. Karimi // Industrial & Engineering Chemistry Research.1990.-Vol. 29.-P. 580-590.

189. Ku, H.M. Scheduling algorithms for serial multiproduct batch processes with tardiness penalties / H.M. Ku, I.A. Karimi // Computers & Chemical Engineering.1991.-Vol. 15.- P. 283-286.

190. Sahinidis, N.V. Reformulation of the multiperiod MILP model for planning and scheduling of chemical processes / N.V. Sahinidis, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1991. - Vol. 15. - P. 255-272.

191. Sahinidis, N.V. MINLP model for cyclic multiproduct scheduling on continuous parallel lines / N.V. Sahinidis, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1991.-Vol. 15.-P. 85-103.

192. Cao, J. Flow shop scheduling in serial multiproduct processes with transfer and set-up times / J. Cao, D.D. Bedworth // Journal of Production Research. 1992. -Vol. 30.-P. 1819-1830.

193. Shah N. A general algorithm for short-term scheduling of batch operations / N. Shah, C.C. Pantelides, R.W.H. Sargent // Computers & Chemical Engineering. -1993.-Vol. 17.-P. 229-244.

194. Kondili, E. A general algorithm for short-term scheduling of batch operations -1. MILP formulation / E. Kondili, C.C. Pantelides, R.W.H. Sargent // Computers & Chemical Engineering. 1993. - Vol. 17. - P. 211-227.

195. Pinto, J.M. Optimal cyclic scheduling of multistage multiproduct plants / J.M. Pinto, I.E. Grossmann // Computers & Chemical Engineering. 1994. - Vol. 18. -P. 797-816.

196. Pinto, J.M. A continuous-time MILP model for short-term scheduling of multistage batch plants / J.M. Pinto, I.E. Grossmann // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1995. - Vol. 34. - P. 3037-3051.

197. Bhatia, T. Dynamic optimization in the design and scheduling of multiproduct batch plants / T. Bhatia, L.T. Biegler // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1996. - Vol. 35. - P. 2234-2246.

198. McDonald, C. Planning and scheduling of parallel semicontinuous processes Part I: Production planning / C. McDonald, I. Karimi // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1997. - Vol. 36. P. 2691-2700.

199. Karimi, I. Planning and scheduling of parallel semicontinuous processes -Part II: Short-term scheduling /1. Karimi, C. McDonald // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1997. - Vol. 36. - P. 2701-2711.

200. Or9un, S. Scheduling of batch processes: an industrial application in paint industry / S. Or9un, A. Disiioglu, I.K. Antinel, O. Horta9su // Computers & Chemical Engineering. 1997. - Vol. 21. - P. S673-S678.

201. Yee, K.I. Improving the efficiency of discrete time scheduling formulation / K.I. Yee, N. Shah // Computers & Chemical Engineering. 1998. - Vol. 22. - P. S403-S410.

202. Jain, V. Cyclic scheduling of continuous parallel process units with decaying performance / V. Jain, I.E. Grossmann // AIChE J. 1998. - Vol. 44. - P. 1623-1636.

203. Ierapetritou, M.G. Effective continuous-time formulation for short-term scheduling: 1. Multipurpose batch processes / M.G. Ierapetritou, C.A. Floudas // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1998. - Vol. 37. - P. 4341-4359.

204. Ierapetritou, M.G. Effective continuous-time formulation for short-term scheduling: 2. Continuous and semicontinuous processes / M.G. Ierapetritou, C.A. Floudas // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1998. - Vol. 37. - P. 4360-4374.

205. Ierapetritou, M.G. Effective continuous-time formulation for short-term scheduling: 3. Multiple intermediate due dates / M.G. Ierapetritou, T.S. Hene, C.A. Floudas // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1999. - Vol. 38. -P. 3446-3461.

206. Lin, X. Design, synthesis and scheduling of multipurpose batch plants via an effective continuous-time formulation / X. Lin, C.A. Floudas // Computers & Chemical Engineering. 2001. - Vol. 25. - P. 665-682.

207. Jeetmanyu, P.V. Robust short-term scheduling of multiproduct batch plants under demand uncertainty / P.V. Jeetmanyu, M.G. Ierapetritou // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2001. - Vol. 40. - No. 11. - P. 4543-4554.

208. Alle, A. Simultaneous scheduling and operational optimization of multiproduct, cyclic continuous plants / A.Alle, J.M.Pinto. // Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2002. - Vol. 19.-No. 1.-P. 25-34.

209. Castro, P. Multiple time grid continuous-time formulation for the short term scheduling of multiproduct batch plants / P. Castro, I.E. Grossmann // Poster papers of 16th European Symposium on Computer Aided Process Engineering. 2006. - P. 20932098.

210. Бельков, В.П. Разработка методов анализа и синтеза гибких многоассортиментных химических производств периодического действия: Автореф. дис. на . докт. техн. наук: 05.13.01 /В.П. Бельков.-М., 2004.-32 с.

211. Перов, B.JI. Теоретические и практические аспекты гибкости многоассортиментных производств / B.JI. Перов, В.П. Бельков, Т.В. Савицкая // Известия вузов: Химия и химическая технология. 1991. - Т. 34. -№ 12. - С. 98-110.

212. Перов, B.JI. Стратегия гибкого управления многоассортиментными химическими производствами в условиях неопределенности / B.JI. Перов, А.Ф. Егоров // Теоретические основы химической технологии. 1994. - Т. 28. -№5.- С. 519-529.

213. Vaselenak, J.A. Optimal retrofit design of multiproduct batch plants /

214. J.A. Vaselenak, I.E. Grossmann, A.W. Vesterberg // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1987. - Vol. 26. - P. 718-726.

215. Yeh, N.C. Synthesis and sizing of batch/semicontinuous processes: Single product plants / N.C. Yeh, G.V. Reklaitis // Computers & Chemical Engineering. -1987.-Vol. 11.- P. 639-654.

216. Espuna, A. On the Solution of the Retrofitting Problem for Multiproduct Batch/Semicontinuous Chemical Plants / A. Espuna, L. Puigjaner // Computers & Chemical Engineering. 1989. - Vol. 13. No. 4/5. - P. 483-490.

217. Fletcher, R.H. Flexible retrofit design of multiproduct batch plants /

218. R.H. Fletcher, J.A. Hall, W.R. Johns // Computers & Chemical Engineering. — 1991. — Vol. 15.-P. 843-852.

219. Lee, H.-K. Optimal synthesis the retrofit multiproduct batch plants / H.-K. Lee, I.-B. Lee, D.R. Yang, K.S. Chang // Computers & Chemical Engineering. -1993.-Vol. 17.-P. 1087-1092.

220. Parageorgaki, S. Retrofitting a general multipurpose batch chemical plants / S. Parageorgaki, G.V. Reklaitis // Industrial & Engineering Chemistry Research. -1993.-Vol. 32.-P. 345-362.

221. Barbosa-Povoa, A. Detalied design of multipurpose batch plants / A. Bar-bosa-Povoa, S. Macchietto // Computers & Chemical Engineering. 1994. - Vol. 18. -P. 1013-1018.

222. Carvalho, S.H.V. Retrofit design of multipurpose batch plants with multiple production routes / S.H.V. Carvalho, J.I. Soletti. // Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2000. - Vol. 17. - No. 4-7. - P. 168-178.

223. Vin, J.P. A new approach to efficient rescheduling of multiproduct batch plants / J.P. Vin, M.G. Ierapetritou // Industrial & Engineering Chemistry Research. -2000. Vol. 39. - No. 11. - P. 4228-4238.

224. Cavin, L. Multi-objective process design in multipurpose batch plants using a Tabu Search optimization algorithm / L. Cavin, U. Fischer, F. Glover, K. Hunger-buhler // Computers & Chemical Engineering. 2004. - Vol. 28. - P. 459-478.

225. Cavin, L. A method for identifying the optimal design of a single chemical process to be implemented in an existing multipurpose batch plant / L. Cavin,

226. U. Fischer, K. Hungerbiihler // AIChE Journal. 2004. - Vol. 50. - P. 1134-1152.

227. Parageorgaki, S. Optimal design of multipurpose batch processes. 2. A decomposition solution strategy / S. Parageorgaki, G.V. Reklaitis // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1990. - Vol. 29. - P. 2062-2073.

228. Гордеев, JI.C. Декомпозиционный алгоритм оптимизации многопродуктовых химико-технологических систем / JI.C. Гордеев, В.В. Макаров, Ю.В. Сбоева, Е.В. Иленева // Программные продукты и системы. 1997. - № 1.1. С. 2-10.

229. Pinto, Т. Decomposition based algorithm for the design and scheduling of multipurpose batch plants / T. Pinto, A. Barbosa-Povoa, A. Novais // Poster papers of 16th European Symposium on Computer Aided Process Engineering. 2006. - P. 10511056.

230. Даффин, P. Геометрическое программирование / P. Даффин, Э. Питер-сон, К. Зенер. М.: Мир, 1972. - 311 с.

231. Lu, C.Y. Close approximations of global optima of process design problems / C.Y. Lu, J. Weisman // Industrial & Engineering Chemistry. Process Design & Development. 1983. - Vol. 22. - No. 3. - P. 391-396.

232. Полак, Э. Численные методы оптимизации. Единый подход / Э. Полак. -М.: Мир, 1974.-376 с.

233. Зангвилл, У.И.Нелинейное программирование. Единый подход / У.И. Зангвилл. М.: Мир, 1974. - 311 с.

234. Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование / Д. Хим-мельблау. М.: Мир, 1975. - 536 с.

235. Поляк, Б.Т. Введение в оптимизацию / Б.Т. Поляк. М.: Наука, 1983.384 с.

236. Корбут, A.A. Дискретное программирование / А.А.Корбут, Ю.Ю. Фин-кельштейн. М.: Высшая школа, 1969. - 368 с.

237. Рыбников, К.А. Введение в комбинаторный анализ / К.А. Рыбников. -М.: Высшая школа, 1972. 255 с.

238. Ковалев, М.М. Дискретная оптимизация / М.М. Ковалев. Минск: Изд-во БГУ, 1977. - 191 с.

239. Floudas, С.А. Global optimization algorithm (GOP) for certain classes of nonconvex NLPs: I. Theory / C.A. Floudas, V. Wisvesvaran // Computers & Chemical Engineering. 1990. - Vol. 14. - P. 1397-1409.

240. Kocis, G. Global optimization of nonconvex mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problems in process synthesis / G. Kocis, I.E. Grossmann // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1988. - Vol. 27. - P. 1407-1415.

241. Самарский, А.А. Численные методы / А.А. Самарский, A.B. Гулин. -M.: Наука, 1989.-432 с.

242. Voudouris, V.T. Mixed integer-linear programming reformulations for batch process design with discrete equipment sizes / V.T. Voudouris, I.E. Grossmann // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1992. - Vol. 31. - P. 1315-1322.

243. Лапидус, A.C. Экономическая автоматизация химических производств / А.С. Лапидус. М.: Химия, 1986. - 208 с.

244. Трусов, А.Д. Планирование и учет издержек производства в химической промышленности / А.Д. Трусов, В.К. Андреев, Ю.Н. Наумов и др. -М.: Химия, 1977.-262 с.

245. Кантарджян, С.Л. Экономические проблемы оптимизации химико-технологических процессов / С.Л. Кантарджян. М.: Химия, 1980. - 152 с.

246. Официальный web-сайт Бердичевкого завода «Прогресс» // http: //www.progress.com.ua/products.

247. Официальный web-сайт завода «УралХИММАШ» // http: //www.uralhimmach.ru/catalog.

248. Романков, П.Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи) / П.Г. Романков, В.Ф. Фролов, О.М. Флисюк,

249. М.И. Курочкина. С.Петербург: Химия, 1993. - 495 с.

250. Официальный web-сайт ООО "Техника" (г. С-Петербург) // http: //www.emkosti.spb.ru.

251. Официальный web-сайт группы компаний ЕВРОМАШ // http: //www.evromash.ru.

252. Ахназарова, С.Л. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учебное пособие / С.Л. Ахназарова, В.В. Кафаров. М.: Высшая школа, 1985.-327 с.

253. Брагинский, JI.H. Перемешивание в жидких средах / JI.H. Брагинский,

254. B.И. Бегачев, В.М Барабаш. Л.: Химия, 1984. - 336 с.

255. Руководящий нормативный документ РД 26-01-90-85: Механические перемешивающие устройства, метод расчета; Введ. с 01.01.1986. Л.: РТП Лен-НИИхиммаша, 1985. - 257 с.

256. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров. М.: Химия, 1975. - 576 с.

257. Кафаров, В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии / В.В. Кафаров. М.: Химия, 1985.-448 с.

258. Канторович, Л.В. Функциональный анализ / Л.В. Канторович, Г.П. Акилов. М.: Наука, 1984. - 752 с.

259. Руководящий технический материал РДРТМ 26-01-72-82: Валы вертикальных аппаратов с перемешивающими устройствами, методы расчета; Введ. с 01.07.1983.-Л.: РТП ЛенНИИхиммаша, 1982.- 140 с.

260. Шариков Ю.В. Оценка структуры потоков в аппаратах с рамными и якорными мешалками / Ю.В. Шариков, А.П. Дарманян, С.Д. Букреев, Е.С. Ду-нюшкин, Н.В. Тябин // Химическая промышленность. 1990. - Т. 67. -№ 11.1. C. 44-51.

261. Барабаш В.М. Применение аппаратов с перемешивающими устройствами для перемешивания высококонцентрированных суспензий / В.М. Барабаш, Л.Н. Брагинский, Е.Г. Козлова // Теоретические основы химической технологии. -1990.-Т. 24.-№ 1.-С. 63-70.

262. Белевицкая М.А. Получение устойчивых эмульсий в аппаратах с мешалками / М.А. Белевицкая, В.М. Барабаш // Теоретические основы химической технологии. 1994. - Т.28. - № 4. - С. 342-348.

263. Барабаш В.М. Массообмен от пузырей и капель в аппаратах с мешалками / В.М. Барабаш, М.А. Белевицкая // Теоретические основы химической технологии. 1995. - Т.29. - № 4. - С. 362-367.

264. Вишневецкая O.E. Массоотдача от твердых частиц в аппарате с мешалкой / O.E. Вишневецкая, В.М. Барабаш, H.H. Кулов // Теоретические основы химической технологии. 1996. - Т. 30. - № 5. - С. 485-491.

265. Барабаш В.М. Перемешивание суспензий / В.М. Барабаш, В.Е. Зеленский // Теоретические основы химической технологии. 1997. - Т. 31. - № 5. -С. 465-473.

266. Мартынов Ю.В. Массоперенос в аппарате с мешалкой, осложненный объемной химической реакцией / Ю.В. Мартынов // Теоретические основы химической технологии. 1998. - Т. 32. - № 1. - С. 60-64.

267. Соломаха Т.П. Масштабирование массообмена в системах газ жидкость в аппаратах с механическим перемешиванием / Г.П. Соломаха, Т.А. Тарасова // Теоретические основы химической технологии. - 1998. - Т. 32. - № 5.1. С. 502-506.

268. Систер В.Г. О растворении высокомолекулярных соединений в аппарате с мешалкой / В.Г. Систер, Ю.В. Мартынов // Теоретические основы химической технологии. 2000. - Т. 34. - № 2. - С. 183-188.

269. Васильцов Э.А. Аппараты для перемешивания жидких сред: Справочное пособие / Э.А. Васильцов, В.Г. Ушаков. JL: Машиностроение, 1979. - 272 с.

270. Кошляков, Н.С. Уравнения в частных производных математической физики / Н.С. Кошляков, Э.Б. Глинер, М.М. Смирнов. М.: Высшая школа, 1970. -712 с.

271. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность; Введ. с 01.01.1990.-М., 1989. 80 с.

272. ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий; Введ. с 01.01.1990.-М., 1989.-31 с.

273. ГОСТ 26159-84. Сосуды и аппараты чугунные. Нормы и методы расчета на прочность; Введ. с 01.01.1985. М., 1984. - 6 с.

274. Руководящий документ РД 24.200.17-90: Сосуды и аппараты из титана. Нормы и методы расчета на прочность; Введ. с 01.07.1991. М., 1990. - 30 с.

275. ОСТ 26-01-949-80. Сосуды и аппараты стальные эмалированные. Нормы и методы расчета на прочность; Введ. с 01.01.1981. -М., 1980. 64 с.

276. ОСТ 26-01-1246-75. Корпуса стальные сварные вертикальных аппаратов с механическими перемешивающими устройствами. Типы, параметры, конструкция и основные размеры; Введ. с 01.01.1978. М., 1975. - 34 с.

277. Конструкционные материалы. Справочник / Под общей редакцией Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.

278. Руководящий технический материал РТМ 26-01-10-65: Методика определения параметров процесса фильтрования с образованием осадка. Введ. с 01.07.1966.-М., 1966.-35 с.

279. Руководящий нормативный документ РД 26-01-23-86: Методика определения параметров процесса фильтрования при разделении малоконцентрированных суспензий. Введ. с 01.01.1987.-М., 1986.-37 с.

280. Руководящий технический материал РТМ 26-01-31-69: Методика расчета листовых фильтров под давлением; Введ. с 01.03.1970. М., 1969. - 89 с.

281. Руководящий технический материал РТМ 26-01-99-77: Метод технологического расчета фильтр-прессов ФПАКМ; Введ. с 01.01.1978. Харьков: РТП УкрНИИхиммаша. - 1977. - 59 с.

282. Руководящий технический материал РТМ 26-01-5-64: Методика расчета барабанных вакуум-фильтров с наружной фильтрующей поверхностью; Введ. с 01.01.1965.-М., 1968.-36 с.

283. Руководящий технический материал РТМ 26-01-26-69: Методика расчета дисковых вакуум-фильтров; Введ. с 01.03.1970. М., 1969. - 98 с.

284. Жужиков, В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий / В.А. Жужиков. М.: Химия, 1980. - 400 с.

285. Малиновская, Т.А. Разделение суспензий в химической промышленности / Т.А. Малиновская, И.А. Кобринский, О.С. Кирсанов, В.В. Рейнфарт. -М.: Химия, 1983.-264 с.

286. Руководящий технический материал РТМ 26-01-17-67: Методика выбора фильтровальной ткани. Введ. с 01.01.1968. М., 1967. - 49 с.

287. Рейнфарт, В.В. Автоматизированный выбор фильтровального оборудования / В.В. Рейнфарт, C.B. Соколов, В.П. Воробьёв // Химическая промышленность. 1985. - Т. 62. - № 12. - С. 127-128.

288. Фильтры для жидкостей. Каталог: Часть I. Фильтры непрерывного действия для жидкостей. Введ. с 01.10.1989. -М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. 1989. -144 с.

289. Фильтры для жидкостей. Каталог: Часть II. Фильтры периодического действия, фильтр-прессы, патронные керамические фильтры. Введ. с 01.01.1991. -М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. 1991. - 72 с.

290. Малыгин, Е.Н. Проектирование гибких автоматизированных производственных систем: Учебное пособие / Е.Н. Малыгин, А.Ф. Егоров, С.В. Карпушкин, Т.А. Фролова, М.Н. Краснянский. М.: Машиностроение, 2000. - 112 с.

291. Малыгин, Е.Н. Новые информационные технологии в открытом инженерном образовании: Учебное пособие / Е.Н. Малыгин, М.Н. Краснянский, С.В. Карпушкин, В.Г. Мокрозуб, А.Б. Борисенко. М.: Машиностроение-1, 2003.-124 с.

292. Малыгин, E.H. Применение распределенных информационных и технических ресурсов в открытом дистанционном инженерном образовании / E.H. Малыгин, М.Н. Краснянский, C.B. Карпушкин, В.Г. Мокрозуб // Вестник ТГТУ. 2002. - Т. 8. - № 4. - С. 689-698.

293. Малыгин, E.H. Автоматизированные лабораторные практикумы удаленного доступа / E.H. Малыгин, М.Н. Краснянский, C.B. Карпушкин, В.Г. Мокрозуб// Системы управления сферой образования: Сборник статей. М.: МГИУ, 2003. - С. 230-237.

294. Малыгин, E.H. Лаборатория удаленного доступа в системе открытого инженерного образования / E.H. Малыгин, М.Н. Краснянский, C.B. Карпушкин, В.Г. Мокрозуб // Открытое образование. 2004. - № 1. - С. 32-38.355