автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Оптимальное проектирование и календарное планирование гибких химико-технологических схем с учетом надежности функционирования процессов и оборудования

п «

2 О НОЯ 1355

ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КРАСНЯНСКШ МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ

УЖ 658.52.011.56.012.3.001.57

ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КАЛЕНДАРНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ГИБКИХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ

05-17.08 - Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов-1995

Работа выполнена на кафедре гибких автоматизированных производственных систем Тамбовского государственного технического узш-верситега.

Научный руководитель: академик Кездунеродной академии информатизации,

доктор технических наук, профессор Ыалыпш Евгений Николаевич.

Научный консультант: кандидат технических наук

Фролова Татьяна Анатольевне.

Офщиальнае оппоненты: член-корреспондент Академии

ншшнерша наук Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Володин Вшггор Узхайловач ,

заслукашшЯ деятель науки в техника, академик Ыеядународной академии информатизации,

доктор технических наук, профессор, Ыурсшцев ЮрнЛ Леонидович

Ведущее предприятие: Акционерное общество "Синтез".

Защита состоится

/2

1995 г. в час.

мин.

на заседании диссертационного совета по присуадению ученой степени кандидата технических наук К064.20.01 в Тамбовском государственном техническом университете по адресу: 392620, г.Тамбов, ул. Ленинградская, 1.

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью) просим направлять по адресу: 392620, г. Тамбов, ул. Ленинградская 1, ТГТУ, Диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан // 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доцент

В.Ы. Нечаев

ОБЩАЯ -ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Значительную долю в химической, промышленности занимают многоассортиментные производства, такие, как производство лакома сочных' материалов, химических волокон, реактивов и -особо чистых веществ, синтетических красителей, смол и пластмасс ( смежные отрасли : микробиологическая, химико-фармацевтическая промышленности и т.д.)

К основным особенностям шогоассортиментных химических производств можно отнести: широкий ассортимент производимой продукции при сравнительно небольших объемах выпуска; парк технологического оборудования в своей основе представлен аппаратами периодического действия; сложность технологического оформления производства и т.п. Достижение высокой прибыли от многоассортиментных химических производств с их широкой быстроменяющейся номенклатурой выпускаемой продукции возможно за счет использования гибких химико-технологических схем (1ТГС). Их преимущество заключается в том, что они позволяют осуществить быстрый переход с выпуска одного наименования продукции на другой при низких материальных и трудовых,затратах. В настоящее время развитие рыночных отношений предъявляет новые требования к адаптации ассортимента выпускаемой продукции согласно существующему спросу. Этим объясняется повышенный интерес к разработке математического, алгоритмического и программного обеспечения систем автоматизированного проектирования (САПР) и оперативного управления (СОУ) ГТГС.

Вследствие высокой стоимости конечной продукции и сырья, а также экологической небезопасности основного спектра многоассортиментных производств химической промышленности необходимо учитывать, что каадая непредвиденная остановка ГХТС в результате выхода из строя элемента технологического оборудования приводит к значительным материальным потерям. Учет показателей надежности функционирования оборудования на стадии проектирования ГХТС обеспечит снижение количества непредвиденных выходов из строя оборудования схемы в период ее эксплуатации. Существующий уровень развития взаимосвязей ыеаду предприятшает химической промышленности и потребителями их продукции ввдшЕгает вовне требования по ритмичности поставок и обеспечению выполнения договорных обязательств. Автоматизированное составление календарного плана работы 1ХТС с учетом своевременного проведения ремонтных работ ва схеме позволит обес-

печить ритмичный выпуск продукции и оптимальный режим функционирования оборудования.

Таким образом, оптимальное проектироввше и календарное планирование ГХТС с учетом надежности функционирования оборудования является актуальной задачей.

Эффективным способом решения существующих проблем в организации функционирования ГХТС многоассортиментных производств является использование методов химической кибернетики и современной вычислительной техники.

Цель работы заключается в разработке теоретических в методологических аспектов решения задач проектирования и оптимального календарного планирования работы ГХТС многоассортиментных производств с учетом надежности функционирования оборудования. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: доставить задачу нахождения оптимального аппаратурного оформления ГХТС на множестве состояний функционирования; разработать математическую модель для решения задачи проектирования ГХТС; получить критерий оптимизации, позволяющий учесть эффективность функционирования ГХТС на стадии ее проектирования; разработать алгоритм и решить задачу проектирования ГХТС на множестве состояний функционирования; поставить задачу оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом сроков проведения графика планово-предупредительных ремонтов (ППР) оборудования; разработать математическую модель для решения задачи оптимального календарного планирования работы ГХТС и автоматизированного построения графика ППР; разработать алгоритм и решить задачу оптимального календарного планирования работы ГХТС о учетом проведения' графжа ППР; предложить вариант промышленного использования полученных результатов.

Методы исследования, используемые в работе, - ето метода математического моделирования.

Научная новизна работы состоит в следующем. Поставлена задача проектирования ГХТС на множестве состояний функционирования. Разработана математическая модель функционирования ГХТС с учетом надежности работы оборудованкя. Разработаны критерий оптимизации и алгоритм решения задачи гг, актирования ГХТС. Поставлена задача оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения графика ППР. Предложена математическая модель для построения и совмещения графика ППР и календарного плана работы оборудо-

©

вания. Разработан алгоритм решения задачи оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения графика ППР.

Практическая ценность заключается в следующем. На базе предложении? алгоритмов разработан пакет прикладных программ для определения оптимального варианта аппаратурного оформления ГХТС, построения календарного плана работы оборудования и графика ППР. В состав пакета входят программы, обеспечивающие удобный интерфейс пользователя и графическое отображение проведенных расчетов.

Полученные результаты предполагается использовать в составе математического обеспечения систем автоматизированного проектирования и оперативного управления различных отраслей многоассортиментных производств. Разработанный пакет программ является составной частью автоматизированного рабочего места начальника, технолога и механика цеха.

Реализация в промышленности. Полученные результаты приняты к использованию в цехе N 1 АО "Пишент" и в АО "Синтез". Ожидаемый еконоыический эффект от внедрения результатов работы оценивается в пределах 35 млн.руб./год (в ценах января 1994 г.) Разработанные в диссертации математические модели и методики универсальны и могут найти применение в решении аналогичных задач различных отра- . слей многоассортиментных производств.

Апробация работы. Материалы работы были доложены на Всероссийской научно-технической конференции "Математические методы в химии" (Тула, 1993 г."), IV Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (Москва, 1994 г.), IV Всероссийской научной конференции "Динамика процессов и аппаратов химической технологии" (Ярославль, 1994 г.), на научных конференциях ПТУ ( 1993 - 1995 г.г.) Результаты работы представлены публикациями в центральной печятл.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 10 публикациях.

Объем работы. Диссертационная работа яключает введение, четыре главы, выводы, список используемой литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность, сформулированы цели настоящей работы, определены ее научная новизна и практическая ценность, а также подтверждена достоверность полученных результатов. Сформулированы положения, выдвигаемые на защиту.

-4В первой главе рассматривается классификация «шгавагарга-ментных производств н особенности их функционирозаыал. ащ^гшагдаг-ся особенности реализации широкого класса ГХТС зиш вряазЕОДСТва азоплгментов. Проводится анализ состояния вопросов математического моделирования и алгоритмов решения задач оптимального проектирования и календарного планирования ГХТС. Формулируются задачи диссертационной работы.

Во второй главе поставлена задача проектирования ГХТС на множестве состояний функционирования с учетом надежности работы оборудования, которая формулируется следующим образом; необходимо найти такие значения

wvv4 •

при которых критерий оптимальности "условная" адззйнль Р достигает максимума

(V*,b".Y* ,1* ) = argmax Р (Е. (t ) ,Q. ,У .Л.,^, Л. ^"".z'.z').

Я tt Vjl-jVj Lj J J % %

8 1 ¿=77?. tett

p = E BftjQ.o®110* - P(tn)z"s - zc - z* (1)

и выполняются ограничения на размеры и число аппаратов основных стадий :

g' s у s g> Л b t в* i b t в

gllQ

'j * i L a 0 • 1 e K. 1 » j и j 3

s v, s —i-LJ- , 1 e R , 3 € J , (2)

■ л" J V. + и J Ь

- "V. * t T.'i fl . . 1 « R, . 3 « J. . (3)

vj=^°j.yj. • 3=177 , 1,-1 . у с itx, 1® „ (4)

ш ш

1 S Xj * l" , Ф)

. . Ев„-1 . Zj, « {0, 1> 5

(•6)

размеры и число аппаратов промежуточных стадий :

bt,- •1 • v v• (7)

i » jg i i jj*

V i "vV. * 3»= ' Sy v= 1 ' V € {0' 1}' (8)

'S-

V

b,r

« и.

+ 1 . J„= Jl, J„ , i « R, , г € J ,

t,t = h4 r. L, s L*

изменение значений параметров режима функционирования ГХТС :

VPv ■J'B,i-'' •

1араметров режим,

f I,». f

b - min I -J-i V , ' J-I77 [ XM J

, . 1 . ,

h' . i « R . i € J . если э r € «J :

1J If 1Г | О •

(9)

(10) (11)

e {0, 1}; (12)

(13)

'i J

T° , 1 « R. , J « J , если liP.nTvr« J ;

I J J Ь irlr ■

b t V а I i j ij

(14)

UR, , J« J

<а1Е1(го> 2 :

вероятность безотказной работы ГХТС : Р(^0) г р'ма,и/ь0)

(15)

(16)

(17)

и уравнений связи в виде математической модели функционирования ГХТС (18)-(24):

" = Г(РСЛ.г). 1, И) . к= 5ТК . (18)

dt

К 1 Г 0

i!to)= Е е,ЧИГ I p<Vt)dt) k*0 Л

(19)

q.OtjeJP01- (qj01- Ч,<Ч»СГ' ,

e,(hk) = ' * 1 .о.-.}., ' " ' ' TT. (20)

q.

ч

i

где V - рабочий объем или поверхность аппарата ¿-ой стадии,м ; II - множество номеров продуктов, проходящих З-ую стадию; объем (масса) материала, • который необходимо обработать на ;)-ой стадии • получении единицы массы 1-го продукта,мэ/кг; {)*-

минимальн ■ максимальное значения степени заполнения аппаратов ¿-ой с:- •; Ь - чис-г тий 1-го продукта, выпускаемое за

одни сутки; J, число основных и промежуточных стадий; 9 -суточный фонд рабочего времени оборудования ¿-ой стадии, ч; число параллельных аппаратов на 3-ой стадии;

1, если 3-ая стадия оснащена Ь параллельными аппаратами одинакового размера;

0, в противном случае

1, если аппарат 3-ой стадии имеет размер индекса в;

1 О, в противном случае в- индекс дискретных размеров аппаратов {1, 2,..., 18 (); нестандартное значение размера аппаратов с индексом в для ¿-ой стадии из каталога УЭ^, м3; Зв~ индекс промежуточных стадий; 40~ время, отведенное на выпуск плановых объемов продукции ассортимента I, ч; время выпуска 1-го продукта, ч; длительности

обработки партий продуктов в аппаратах стадии 3 € .1 , ч; т -

ь 1 }

длительность пребывания партии 1-го продукта в аппаратах 3-ой стадии, ч; Р( множество, включающее номера предыдущей и следующей за 3 стадии выпуска 1-го продукта; ¥ - множество, элементы которого совпадают с элементами Р при отсутствии до (после) 3-ой стадии промежуточной стадии и равны нулю при ее введении;

план выпуска 1-го продукта, т; а1 - удельная производительность аппарата 3-ой стадии при выпуске 1- го продукта, кг/(м2ч); Р(ЬкД)- вероятность нахождения ГХТС в состоянии в момент времени 1;; 1- интенсивности отказов аппаратов; интенсивности восстановления аппаратов; эффективность ГХТС при выпуске 1-го продукта на отрезке времени [О, ^ 3: е((Лк)- эффективность ГХТС в состоянии 1гк; ч (Ъ )- объем выпуска 1- го продукта в единицу времени,кг/ч; Ль~ множество стадий, оснащенных аппаратами периодического действия; Л - множество стадий, оснащенных аппаратами непрерывного действия; УБ^- каталог аппаратов; У1. -доля времени т. ,на которую надо увеличить т°, при отсут-

1Г 1Ут 1 J

ствии меаду стадиями 3 и г промежуточной стадии; [а]- максимальное целое число, не превосходящее а; расчетное значение плана выпуска 1-го продукта, кг;2ш,гс,I'-капитальные, сырьевые и эксплуатационные затраты, млн. руб.; Р^0)- нормативный коэффициент окупаемости.

Если на стадии установлен один аппарат, то его выход из строя ведет к останову схемы. При этом эффективность функционирования схемы (без учета штрафных санкций) равно нулю:

о

в,(Ьк) = О . (21)-Если на стадии установлены два и более аппарата, каждый из которых способен принять и обработать партию продукта целиком, то выход из строя одного аппарата мсжет привести к изменений времени цикла производства 1-го продукта:

*Г.= -Ч- • (22)

Еслзг , то ®1(11к) = 1 • (23)

если 1*, > Ти , то в 1 (> = ^ , (24-).

9.

V

где Ь, =■ ^(й.^)- количество аппаратов на З-ой стадии, которш?

т:

выпши из строя при производстве 1-го продукта в Ьк~ом состоянии.

Данная задача проектирования позволяет проводить расчет аппаратурного оформления схемы с учетом надежности работы оборудования.

В третьей главе поставлена задача оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения графика ППР, которая формулируется следумцим образом:

необходимо найти вектор состояний функционирования ГХТС

V* < V Ч.....4а > •

ьектор последовательности проведения планово-предупредительных ремонтов

я;- < ^ ^..........>

я вектор цродолжительаостей состояшгй функционирования

(Х^— ^ ^,• •»» ) I ••

при которых '"условная'' прибыль достигает максимума

(5*, а*) =_аг£П5ах Р(5Д,БВ,С1,.г\*а .ь^.г^,, ,гр"),

р= б- гс- г%- г1- г*- г\*' - г5" (25)

3 . к л •

при выполнении ограничений на производительность :

О +050° резервный фонд рабочего времени

наличие сырья :

2 5 ^ + <8° - м) • Т^й ; (28)

т * 3 р а т в> *3р

хранение готового продукта :

га

и. га'; (27)

-s-

I (Q, - Q") S D ; i ■ j

проведение планово-предупредительных ремонтов :

t s rJf s r,op,+ 6 t

и уравнений связи в виде математической модели (31)-(60): е + d + т + d Т , щах 1U--1У-IU

Li

V р

W = aln —1—L J SU

»J

b.=

4"

(33) ' 3€j-

, = llllhll^lllllllLL Ч т - т*

t + I

MV1) kjk

"J,

"Jv

■i. -

a' * d] =0 J» J»

j, «ТГУ7, з„ . з , s

u.

пах

.«J.-n^HJ,-!,4 • v V <V1) e Jb

1<J1-1)+ ru(

, V (3Г1) <= jb. «= J,

kJ,' 'И,' -kU,+ T1J,' V € J .

kj

(30)

(31)

(32)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

1 3,. MiJb

b<J,.n* Pk(Jl.n+ En<Vn ' V V <V1> € Jb'

к. .»>* W.a,* Еип.о ■ v <V2> € J.'

2.

ki j

= V + 6

i J,

и*Г '+ p,, > - (t P .)

(39)

(40)

-з-

К= т при 1

Зк= : 3= Т77 ; а= 775

мг

- г и 0J

тг

ч

Т + 1; - ^

и_£1^-31

Л.

ч

t = - X. * РП М о\

И - t ■П 01

л?

и

(4Я

(42)

(43) (а)

(45;

(46)

(47)

(-1)га

при 1

Г=1, г= ТЛГ^

три

+• 1

Г-1

, *= 3,5.....Ь, ,, х= Т7¥Т ,

| у

1

*'Р>М ' Г=2Л'6.....Ьи* 3=

1= тпт; , х= -Щ , си^ .

(48)

*= 1.

с At

тг

ы

TPxj

, х= ТЛГ , Ь, ,> 1 5 I

Ч I) 1») ч •

1=

С *

ТГ

11

тр*]

± > I

значения определяются аналогично . при этом у-ТТТГ

(для капитальных ремонтов £=0.1, ^=0.2; для текущих ремонте* 5=0.15, С=0.3)

V« 1

, = Г О А t я .

V» 1

Е 7 =1.0

¿Л

Е ? =1.0 *

(49)

-хо-

1..-

П)*

I Jv

4>у) у J

О « г «1.0

V

О ! I Л 1.0

Т»1

И")

5 - Т Г"). Ч

, а=1, а~ 1.А

(55) (57)

PvJ

Оч)

Р - Р РЧ- ч

о - и

1.1 а

. 1 = 1 ; 1 ,. 1 * I

о-1 в в-1 а

* в ! * в-1 в «-1 а

(1 .>1) V И >1)

X =

шах (I , а), з 1 « 4„ (1 >1)

ар ара

, ? 1 € Л, (1 >1) V г

^ а 9 в

К

"и

к , 3 1 € Л (1 >1), X г £ П.,

о а 0 « «

*1;

и!

3 1.« А, (1.Я). X. < Е/V

<■»1

1| г1, V1 .1*1

«V

(51)

(52)

(53)

(54)

(56) (58)

(59)

лг' -заданные резервный фонд рабочего времени, сутки¡Б1

с л ■

чество поступившего т -го сырья,т;5_- В^ в

(60)

где 0£-объем Выпуска 1 -го продукта за планируемый период,т;

коли-

-количезтво оставшегося сырья от предыдущего периода, т; Б - емкость хранилища, т: Дг^ - межремонтный пробег, соответствующий виду ремонта 0 ,

ч; г*01*1 - момент начала проведения & -го ремонта согласно р

нормативу^- сумма, полученная от реализации продукции, млн. руб.; ^ , 23, I1, 21 . 2° , , г1** - затраты на сырье, эксплуа-

тацию схемы, потери при пе^-ходе с продукта на продукт, штрафные выплата за несвоевременную поставку продукции, заработную плату за время простоев и ремонта оборудования, запасные части при проведении ремонтов, млн.руб.; Т - время цикла обработки

Т

-/У-

партии 1 -го продукта,ч; в - время подготовки аппарата 3 -ой стадии к работе при производства партии 1-го продукт а, ч;р11 }1}-время передачи партии 1-го продукта из аппарата (3 -1)—ой стадии в аппарат 3 -ой стадии,ч;р()-время опорожнения аппарата Л -ой стадии при обработке партии 1 -го продукта, ч; г^-время Зизико-пошческих превращений в аппарате 3 -ой стадии при обработке партии 1 -го продукта,ч; Ь( -количество партий I -го продукта, выпускаемых за одни сутки; в -суточный фонд работы оборудования, ч;Ь1^ -число параллельных аппаратов на 3 -ой стадии при выпуске 1 -го продукта: I*^ -число аппаратов на 3-ой стадии, поставленных на ремонт при выпуске 1 -го продукта-.Т, -время пребывания 1 -го продукта на 3 -ой стадии при проведении на ней ремонтных работ,ч;Я( -размер партии 1 -го продукта, -объем аппарата 3 -ой стадии,м3;?* -максимальная степень заполнения аппарата 3 -ой с:адии^1 ^-объем реакционной ыассы 3 -ой стадии, отнесенный к единице массы 1 -го готового продукта,м3/кг;а1^ - удельная производительность 3 -ой стадии, оснащенной аппаратами непрерывного действия при выпуске 1 -го продукта,кг/(мач)-рабочая поверхность аппарата непрерывного действия на 3 -ой стадии, ма; J -число стадий схемы; «Г. , J - множества номеров стадий, оснащенных аппарата-

О в

ми периодического и непрерывного действия соответственно; I -ассортимент продукции ;1; -время завершения обработки, к -го продукта к |

на 3к-ой стадии,ч;|\%)я\I(1=771,3=777.8=773}-матрица маршрутов обработки продуктов; Ек1 -время подготовки аппарата 3,-ой стадии

при переходе с к -го продукта на 1 -ый,ч; О -время промывки' ап-

*11 - > парата З^сй стадии после к -го продукта ,ч; -время перехода

с к -го продукта на 1-ый,ч;.Г* -номер последней стадии обработки

партии к -го продукта, в аппарате которой обрабатывается партия

1-го продукта;^ -число капитальных.ремонтов (КР) для аппаратов 3-

ой стадии за планируемый период; И^ ;-число текущих ремонтов (ТР)

для аппаратов 3 -ой стадии за | планируемый.; период; Т}-время

наработки аппаратов 3 -ой стадии за планируемый, период,ч; , -

наработка аппаратов 3 -ой стадии на.начало года.ч^^.Д^ - мег

ремонтный цикл и период для: аппаратов 3- -ой стадия,ч;(а -

ближайшее к а целое число, не превышаидее. а ^ »*трх.(~

время начала проведения КР и ТР с порядковыми, номерами у, и 2

соответственно для аппаратов 3 -ой-.стадии, время,

необходимое для проведения ТР и КР с номерами V и у соответ-

-Ум-

ственно для аппаратов j -ой сгадаи.ч; f -номер аппарате J -ой стадии¡At^^ - межремонтный цикл и период для j -аХ стадии

при 7 -ш режиме функционирования,ч; ,^-коаф!ициенты, сиределящие доли наработки аппарата при v -ou режиме функционировали ^ для межремонтного цикла я периода соответственно: t^-наработке

аппарата ,1 -ой стадия в т -си режиме функционирования. ч;Т.„ ,,

*Pyi

zif>t) ~ B°Ptiarxssoe время, затрачиваемое на проведение у -го КР и х -го ГР на J -ай стадия,чес/чел; f - количество

ремонтного персонала, задействованного в ремонте; tf-продолжительность начального состояния расчетного периода, ч;1(-состоянве с порядковым номерок а - ремонт с порядковым номером 0 аппарата 2 на j -ой стадии; Х^ - продолжительность а-

го состояния, я', X* -продолжительность остановки, не связанной с ■ ■

ремонтом,ч; ® -время цикла обработки для состояния ia, пере-«

считанное вследствие ремонта параллельных аппаратов,ч; At. -время

р

на проведение 0 -го ремонта,ч: А. -окрестность вокруг ремонта 0 ,

р

в которой допускается его перемещение по шкале времени,ч; Т-годовой аффективный фонд рабочего времени ГХТС.ч; Т^-время окончания последнего состояния Л (i « I); Atg -резервный фонд рабочего времена, 4«aivj,ep»),eiivj,e»vj -коэффициенты, определявдие степень удаления рабочих значений температуры, давления, вязкости и скорости коррозии от их оптимальных значений; j»

j -рабочие значения температуры, давления, вязкости и скорости коррозии при v -сы режиме эксплуатации аппаратов j -ой стадии (и - оптимальное значение параметров два эксплуатации); AT^АРАр-диапазон допустимых значений тешературы, давления, вязкости и скорости коррозии для аппаратов j- ой стадии.

Данная задача календарного планирования работа ГХТС с учетом проведения графика ШР позволяет обеспечить оптимальный режим работы оборудования на этапе вксплуатации схемы.

В четвертой главе разработаны алгоритмы решения и решены задачи проектирования ГХТС на множестве состояний функционирования и оптимального календарного планирования работы 1ХГС с учетом проведения графика ППР. Данные задачи относятся к классу задач смешанного нелинейного програширования.

Алгоритм решения задачи проектирования заключается в следующем. Первоначально фиксируются значения Lj,, iljt (j с Je). При этом число аппаратов на стали« первоначально выбирается мини-

йшяьэо дотусдайЖл Зятем осуществляется проверка условий проектируемое!^, позволяющих оценить возможность реализации технического задания на дроектирование ГХТС в условиях существующего парка оборудования предприятия. При положительном разрешении условий проек-тируемости определяются оптимальные значения варьируемых параметров исходя из затратной составлявдей критерия оптимизации. Далее формируется граф множества состояний функционирования ГТГС. На основании полученных значений еф1>ективяости функционирования . схемы проводится проверка возможности выпуска планового задания в установленные сроки и ограничения (17). Затем осуществляется анализ значений показателей надежности функционирования отдельных стадий схемы, на основании которого выделяютоя наименее надежные стадии ГХТС. В работе исследовалось изменение значений "условной" прибыли при различных способах повышения надежности работы ГХТС (установка С лее надежного аппарата ила резервирование существующего). Результаты расчетов показаны в табл. 1. Таким образом, после проведения оптимизации исполнения и числа аппаратов по критерию "условная" прибыль на стадиях, оборудование которых характеризуется высокими значениями интенсивности отказов, формируется оптимальный яаяаязвя аппаратурного оформления ГХТС.

Алгоритм решения задачи оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения графика ППР заключается в следующем. На первом втапе решения задачи по данный о регламенте производства продукции рассчитывается время наработки отдельных партий продуктов и проводится оптимизация последовательности их производства . Критерием про этом является суммарное время переходов с выпуск» одного продукта на другой для всего ассортимента продукции. На второй етапе проводится оптимизация календарного плана производства продукции в течение планируемого периода с учетом ограничений (26)-(29). На основании полученных данных о времени работы оборудования на третьем этапа проводится расчет нормативных сроков проведения ремонтных работ и их размещение в условиях существующего календарного плана работы ГХТС на основании правил (59). На чезэ^жам етапе уточняется расписание работы ГХТС с учетом .проводеввя тррафика ППР. При невыполнении ограничений алгоритм повторяется -начиная со второго ^тапа. На рис. 1 показаны изменения календарного плана производства продукции и графика ППР при реализации данного алгоритма на примере ГХТС производства азонигментов.

Изложенные алгоритмы решения задач реализованы в виде пакета

-/4_Таблица 1

N. стадия Б \ ^оадия \ эдин аппарат Ь1.а*1[Г31/ч один аг Х=2Л»1 парат 141/ч дЬа аппарата Х=1-В*1СГ3[/м

кап. «а»»1Х мк. «ЛН. {иД гущ. гри5шт» нек 9Ф- кол. яплр. нл*. ру5у грибиль жн ру5.

один аппарат^ Ш«ИГ 340 гго 35Б 225 359 218

один-аппарат 353 228 ЗБ9 229 372 215

дйп аппарагаа X 1.7*10"3 350 227 ЗББ ги ы ЗБ9 227

(* - оптима/ьный Ьприант)

1 КР

г ГР

3

ё

Б ТР

7 ГР

9 ТР

пербий Ц Ьторой ГПЦ гареяиО Щ ^„обка продукт сиа продукт продцк». 0331

Рис.1 Решение задачи оптимальнозо календарного планироЬания

работы ГХТС с учетом пробегаемая графика ППР.

прикладных программ, используемого в составе систем автоматизированного проектирования и оперативного управления шогопродуктовыми химическими производствами АО "Клиент".

В приложении вынесены регламентные характеристики производства продукции; значения коэффициентов, входящих в критерий оптимизации; нормативные значения ремонтных характеристик оборудования; акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Поставлена и решена задача проектирования 1ТГС на множестве состояний функционирования с учетом надежности работы оборудования.

2. Разработана математическая модель функционирования ГХТС, алгоритм решения задачи проектирования и предложен критерий оптант. зции - "условная" прибыль, позволяющие обеспечить выпуск продукции в заданном объеме и ассортименте с учетом надежности работы оборудования.

3. Поставлена и решена задача оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения графика ППР, позволяющая организовать оптимальный режим работы оборудования на этапе эксплуатации схемы.

4. Разработана математическая модель и алгоритм автоматизированного построения календарного плана работы оборудования и графика ППР.

5. Разработан пакет прикладных программ для компьютеров IBM PC, реализующий задачи проектирования и календарного планирования работы ГХТС с учетом надежности функционирования оборудования.

6. Предложен вариант промышленной реализации разработанных алгоритмов и программ в составе систем автоматизированного проектирования и оперативного управления ГХТС. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов работы составляет 35 млн.руб/год (в ценах января 1994 года).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Малыгин E.H., Фролова Т.А., Краснянский М.Н. Реконстг"'П<ци гибких химико-технологических систем в условиях неопредолек^ Математические методы в химии: ' Тез. докл. Всероссийской на;ч-но-техн. конф.- Тула, 1993.-С.89.

2. Малыгин E.H., Фролова Т.А., Краснянский N.H. Долгосрочное

планирование работы многсиродуктовых производств в условиях неопределенности // Повышение вффекгивнооти средств обработки информации на базе математического в машинного моделирования: Тез. докл> Межреспубликанской icoBf.- Тамбов, 1993.- С.329-330.

3. Малыгин E.H., Карпушюш C.B., Фролова Т.А., Краснянекйй * Ы.Н., Жуковская Т.В. Обеспеченна надежности функционирования ГХТС

ва стадии проектирования // Тез. докл. конф. ТГГУ - Тамбов, 1994.-С. 159-160.

4. Малигин E.H., Фролова Т.А., Краснявский H.H. Применение нечетких множеств що решении задач календарного планирования многоассортиментных химических производств // Метода кибернетики химико-технологических процессов: Тез. докл. IV Международной научной конф.- Москва,1994.- С.129.

5. Малнтян E.H., Фролова Т.А.,Краенянскяй М.Н. Математическое ' обеспечение системы оперативного управления многоассортиментшни

производствами // Проблемы химии в химической технологии: Тез. докл. 2-ой per. научыо-тегн. ш}.- Тамбов, 1994.- С. 132-133.

6. Малыгин E.H.. Фролова Г.А., Краснянский üAi, ЗршвВеВЯв вече исих множеств а теории надежности в задач« калвада^яого tussmpcy вання многоассортимеятных производств // Дявамккв првшсеж * ая-паратов химической технологии: Тез. докл. Vf Всероссийская науча. неф.- Ярославль, 1994.- С. 118.

7. Малыгин E.H., Фролова Т.А., КреснЯйсКиЯ U.U. ИоетайОЁка задачи оптимального календарного планирования гибких хкиико-техноло-

,гических схем. Сообщение 1 // Хим. прои-сть.- 1994.- Я11.-С.776-780.

8. Малыгин E.H., Фролова Т.А., КраснянсКйЙ Ы.Н. Реиенйе задачи оптимального календарного планирования гибких хииико-технологичес-ких схем. Сообщение 2 // Хим. прсы-сть.- 1995«- КЗ.- С.185-187.

9. Малыгин E.H..Карпушхин с.В.,Фролоьа i.A., Краснянский H.H. Безаварийность гибких гимико-тегнологическях схем (ГХТС) Bä всех этапах жизненного цикла // II научная кон$ерейЦйЯ: Tes. доке. ТГТУ.-Тамбов, 1995.- С.114-115.

Ю. Малыгин Е.н.,№роушкин C.B.,Фрблсаш t.А., Крааяяпсква М.Н.

о _

Автоматизированное проектирование ГВбШХ хяшко-тахвологичасхих

схем (ГХТС) с учетом надежности фуша&ошрсибшя // Межвузовский Сборник научных трудов.-Воронеж, С.16&-174.