автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Оптимизация параметров управления и состава оборудования на участках элеваторов по приему зерна с железнодорожного транспорта

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА. ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЕ ПЙ1ШШ ЗЕРНА НА ЭЛЕВАТОРЕ С ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

1Л. Описание технологического процесса. iO

1.2. Содержательная постановка задачи . J

1,3* Математическая постановка задачи

1.4. Анализ методов исследования производственных процессов на элеваторах • •.

1.5, Выводы к первой главе

2. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИЁМОМ ЗЕРНА НА ЭЛЕВАТОРЕ С ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

2Л. Принципы построения модели. 4/

2.2. Функциональная модель участка элеватора по приёму зерна с ж.д. транспорта. 542.2 Л .Структура функциональной модели участка. J4

2.2.2. Блоки параметров пассивных элементов

2.2.3. Блоки параметров активных элементов

2.2.4. Модули имитации функционирования типовых активных элементов

2.3. Генератор заявок модели

2.4. Функциональная модель управления материальными потоками системы.

2.4.1. Структура и организация модели управления

2.4.2. Блоки функциональной модели управления

3 стр.

2.4.3. Модуль управления потоком заявок 4(И

2.5. Управление процессом моделирования

2.6. Алгоритм вычисления значений критерия эффективности функционирования системы *•

2.7. Технологический процесс формирования модели

2.8. Выводы ко второй главе «.

3. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ СОСТАВА ОБОРУДОВАНИЯ И

ПАРАМЕТРОВ АЛГОБША УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ

3.1. Анализ проблем, поставленных рассматриваемыми задачами оптимизации, а также возможных методов их решения.

3.2. Алгоритм оптимизации состава оборудования участка. 43,

3.3. Оптимизация параметров управления.

3.4. Выводы к третьей главе

4. АНАЛИЗ АДЕКВАТНОСШ МОДЕЛЕЙ. РЕШЕНИЕ ПОСТАВЛЕННЫХ

ЗАДАЧ НА ПРИМЕРЕ КОНКРЕТНОГО ОБЪЕКТА

4.1. Анализ адекватности моделей./

4.2. Оптимизация состава оборудования на участке приёма зерна с ж.д. транспорта элеватора БП-4х175 . 46*ь

4.3. Оптимизация параметров управления приёмом зерна на элеваторе БП-4х175.

4*4. Выводы к четвертой главе

5. ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ. 48Ъ

Неуклонный рост благосостояния советских людей и все бобслее полное удовлетворение их жизненных запросов является одним из важнейших программных требований КПСС, На ХХУ1 съезде КПСС была выдвинута широкая программа социального развития и повышения благосостояния, а на первый план поставлена задача улучшения снабжения населения продуктами питания /"*/,•/ J. Для решения этой задачи разработана Продовольственная программа, которая является важнейшей составной частью экономической стратегии партии на ближайшее десятилетие /"-/,37» В Продовольственной программе подчеркивается, что ускоренное и устойчивое наращивание производства зерна - ключевая проблема в сельском хозяйстве. Необходимо в ближайшие годы обеспечить возрастающие потребности страны в высококачественном продовольственном и фуражном зерне и иметь необходимые государственные резервы. Намечено увеличить производство зерна в одиннадцатой пятилетке до 238-243 млн. тонн, а в двенадцатой - до 250-255 млн,тонн. При этом подчеркивается необходимость осуществления мер по повышению качества зерна, сокращению его потерь в прО' цессе заготовки, транспортировки и хранения. Вместе с ростом производства зерна предусматривается дальнейшее увеличение производственных мощностей и технической оснащенности предприятий элеваторной промышленности, на которые возлагается задача обеспечения приёма, доведения до заданных кондиций и хранения зерна, Одним из основных направлений реализации Продовольственной программы является всемерное улучшение использования производственно-технического потенциала агропромышленного комплекса и - 5 материальных ресурсов [ii2J* Это направление предполагает переход к интенсивным методам ведения хозяйства, лучшему использованию имеющихся ресурсов, резервов повышения производства и снижению себестоимости продукции. Успешное выполнение повышенных требований, поставленных перед отраслью заготовок Продовольственной программой, во многом определяется четкой организацией взаимодействия её со смежными отраслями народного хозяйства, в том числе и с транспортом, Рост производства зерна цредполагает увеличение объёмов его перевозок по стране, основная часть которых осуществляется в настоящее время железнодорожным транспортом. На долю железнодорожного транспорта приходится сейчас около 75 % общего объёма перевозок в стране, причем доля зерна в этом объёме составляет 5-7^, а в период заготовок достигает Z%[^.8J» Издержки предприятий элеваторной цромышленности, связанные с железнодрожными перевозками зерна составляют около 30% от общей суммы издержек обращения. Они составляют значительную сумму, так в 1976 году они составили 496 млн.руб./"^.^17.Одним из резервов снижения этих затрат является повышение эффективности работ по приёму зерна с железнодорожного транспорта* Обследование предприятий отрасли показало, что на многих из них разгрузка вагонов ведется медленно и имеются большие сверхнормативные простои вагонов. Так, по Ростовской области за 1976 год они составили 206 тыс, ваг-часов, а предприятия выплатили железной дороге штраф в размере 299 тыс.руб., то есть, в среднем по 2 руб, 76 коп, на один вагон. Причиной сверхнормативных простоев чаще всего является недостаточная техническая оснащенность - 6 предприятий по приёму зерна с железнодорожного транспорта, а также недостатки в организации работ и системе управления процессом. Повышение эффективности работ по приёму зерна путем устранения этих недостатков может снизить затраты на единицу продукции и дать большой экономический эффект, а также уменьшить простои вагонов под разгрузкой, что благоприятно отразится на функционировании железнодорожного транспорта в целом. Эта задача может быть решена на основе анализа технологического процесса обработки поступающих вагонов с зерном на каждом конкретном предприятии, оптимизации его технической оснащенности и методов управления процессом.Важнейшим условием успешной реализации Продовольственной программы является укрепление материально-технической базы всех отраслей агропромышленного комплекса. Намечено завершить в основном в период до 1990 года перевооружение предприятий отрасли на новой технической основе. Большие средства выделены и для развития технической базы отрасли заготовок, они будут использованы для строительства новых элеваторов и перевооружения высокопроизводительным, современным оборудованием действующих предприятий t^-^A Необходимо, чтобы эти средства использовались с максимальной отдачей, чтобы все технологические линии новых элеваторов и техническая оснащенность реконструированных участков действующих предприятий позволяли максимально снизить затраты на проведение технологических операций с зерном, Это условие требует повьш1ения эффективности методов управления отраслью, в том числе и методов управления развитием технической оснащенностью предприятий. Последнее предполагает повышение эффективности капиталовложений на реконструкцию действующих и строительство новых предприятий, повышение эффективности 7 проектирования и качества проектных решений.При проектировании новых и реконструкции существующих элеваторов возникает задача определения необходимой технической оснащенности элеваторов по приёму зерна с железнодорожного транспорта. Применяемые в настоящее время методы её определения не учитывают, в достаточной мере,случайный характер поступления вагонов на элеватор, качество поступающего зерна, индивидуальные особенности конкретного предприятия, применяемые методы управления процессом приёма зерна, не позволяют рассчитать простои транспортных и маневровых средств в процессе разгрузки. Поэтому на многих предприятиях отрасли техническая оснащенность участков по приёму зерна с железнодорожного транспорта не соответствует оптимальной, что увеличивает затраты на проведение этой операции, снижает эффективность функционирования элеватора в целом. Кроме того, даже при определенной мощности приёмного фронта у проектировщиков обычно возникает несколько вариантов его схемной реализации, но для их оценки и выбора наилучшего из них не имеется методов и средств.Целью данной работы является повышение качества технологического проектирования, эффективности капитальных вложений на реконструкцию и снижение затрат по щ)иёму зерна с ж,д. транспорта на элеваторах, путем разработки и внедрения методов оптимизации элементов системы управления процессом. Поставленные цели достигаются в процессе технологического проектирования реконструкций действующих предцриятий, за счет оптимизации состава оборудования на рассматриваемом згчастке элеватора, а так же при разработке организационно-технических мероприятий по совершенствованию управления процессом, за счет оптимизации параметров применяемых алгоритмов управления. - 8 Направлением реализации поставленных в работе задач является использование методов анализа и оптимизации сложных систем, а необходимой основой являются результаты, полученные в работах, посвященных использованию математических методов и вычислительной техники для анализа и совершенствования производственных процессов на элеваторах и железнодорожном транспорте.Научная новизна работы заключается в достижении следующих основных результатов: - формализована общая задача оптимизации системы управления приемом .зерна с ж.-д. транспорта на элеваторе, выделены и поставлены составляющие ее частные задачи; - выявлены типовые функциональные элементы системы, определены принципы их сопряжения и взаимодействия, выявлены параметры управления процессом; - разработана универсальная модель системы управления процессом и методика автоматизированного формирования моделей возможных вариантов системы, определяемых конфигурацией конкретного обьекта; - обоснован критерий оптимизации - годовые приведенные затраты по транспорту и элеватору на тонну принимаемого зерна, разработан алгоритм вычисления значений критерия на основе результатов имитационного моделирования работы участка; - разработана методика оптимизации выявленных параметров управления процессом; - разработана человеко-машинная цроцедура последовательной оптимизации состава оборудования участков приема зерна и методика ее использования при разработке пректов реконструкции этих участков.Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные методы позволяют повысить качество проектирования и эффективность капитальных вложений на реконструкцию действующих - 9 предприятий , а также снизить затраты по приему зерна с ж.д. транспорта.Полученные в работе результаты положены в основу программного, информационного и методического обеспечения задачи "Анализ приемной способности элеваторов с железнодорожного транспорта" подсистемы "Управление элеваторной промышленностью" ОАСУ Шнзага СССР, Задача сдана в промышленную эксплуатацию в Новосибирском и Воронежском областных управлениях хлебопродуктов, Результаты работы составили основу отдельных положений 'Временной методики обследования и составления требований по развитию и реконструкции действующих хлебозаготовительных предприятий", утвержденной по Минзагу СССР в 1984г. - го

8, Результаты работы составили основу отдельных положений отраслевой "Методики обследования и составления требований по развитию и реконструкции действующих хлебозаготовительных предприятий" утвержденной к использованию в 1984 году.

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.;Наука, 1976.- 279 с.

2. Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. М.: Наука, 1971. - 424 с.

3. Остапчук Н.В. Математическое моделирование технологических процессов хранения и переработки зерна. М.: Колос, 1977. - 240 с.

4. Персианов В.А., Скалов К.Ю., Усков Н.С. Моделирование транспортных систем. М.: Транспорт, 1972 . - 208 с.

5. Платонов П.Н., Лебединский В.Г., Фасман В.Б. Элеваторы и склады. М.: Колос, 1971. - 311 с.

6. Платонов А.Н. Организация заготовок и хранения зерна. М.: Колос, 1976. - 215 с.К

7. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамррелидзе Р.В. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматгиз, 1961. - 220 с.

8. Птушкин А.Т., Новицкий О.А. Автоматизация производственных процессов в отрасли хранения и переработки зерна. -М.: Колос, 1979.- 335 с.

9. Пушканцев Б.Н. Техническая база ХПП Нечерноземной зоны. М.: Колос, 1976. - 95 с.

10. Растригин Л.А. Статистические методы поиска, -М.: Наука, 1968.

11. Смехов А.А., Лазарев Х.М. и др. Оптимизация процессов грузовой работы. М.: Транспорт, - 264 с.

12. Транспортирующие и перегрузочные машины для комплексной механизации пищевых производств. Под ред. Соколова А.Я. М.: Пищевая хфомышленность. 1964.-759 с.- 188

13. Хувес Э.С., Богданов Г.С. Справочник механика ХПП. М.: Колос, 1980. - 222 с.

14. Шебалин Н.Н. Оптимизация процесса переработки вагонов на станциях. М.: Транспорт, 1973. - 184 с.

15. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - Мир, 1978, - 418 с.

16. Щумский Д.В. Элеваторно-складское хозяйство. Под ред. Буачинского. М.: Заготиздат, 1941. - 335 с.

17. Юкиш А.Е. Справочник по оборудованию элеваторов и складов. М.: Колос, 1978. - 240 с.

18. Обзорная и экспрес-информация ЦНИИТЭИ Минзага СССР.

19. Карпов В.И., Евсеев А.В., Добровинский В.М., Кулаков-ский В.А, Оценка эффективности работы участков приёма зерна из автомобилей методом имитационного моделирования. М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1983. - 13 с.

20. Карпов В.И., Нудьга С.И., Нигай А.А., Киселева Л.И. Оценка эффективности реконструкции приёмного фронта элеваторов методом имитационного моделирования. М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР. Элеваторная промышленность, 1982, вып. II, - 15 с.

21. Комов В.Е., Фасман В.Б. Выбор оптимальной производител ности стационарных устройств приёма зерна с водного транспорта М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1971 . - 25 с.

22. Пунков С.П. Фролов Н.Ф., Сергеева Т.Н. Совершенствование процесса приёма и послеуборочной обработки зерна на хлебоприёмных предприятиях. ЦНИИТЭИ Минзага СССР, вып.8. 32 с.

23. Теслер Л.А. Развитие элеваторной промышленности. -М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1977. 20 с.

24. Юкиш А.Е. Элеваторная промышленность важное звено агропромышленного комплекса. - М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1982. - 34 с.4. Статьи

25. Бахвалов А.А., Рано в екая Е.М., Карпов В.И. Моделирование технологического процесса на элеваторе при разработке АСУТП. М.: Приборы и системы управления, № 2, 1975.

26. Карпов В.И., Нудьга С.И., Киселева Л.И. Применение ЭШ для обоснования технической оснащенности приёмных устройств элеваторов. М.: Мукомольно-элеваторная и комбикормовая промышленность-, N° I, 1982 . с 29 - 31.

27. Мартынов В. Больше внимания маршрутизации перевозок зерна. М»: Мукомольно-элеваторная и комбикормовая промышленность, 1980, № 5.

28. Транспортную работу на уровень новых задач. М.: Муко-мольно-элеваторная и комбикормовая промышленность, 1978, № 9.

29. Щумский Д.В. Формулы для определения числа приёмных ларей и использования лент и норий на элеваторах. Советское муко-молье и хлебопечение. М.: № 2, 1932 г.

30. Шумский Д.В. Приступ к проектированию элеваторов. Сб. "Элеваторное дело" вып. 3, М.: 1925 г.5. Авторефераты диссертаций

31. Бахвалов А#А. Разработка математических моделей технологических схем зерновых элеваторов для исследования их работы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н.М.: 1975.

32. Комов В.Ё. Оптимизация основных параметров приёмных устройств мельничных элеваторов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. Одесса, 1972 г.

33. Штанагей Э.В. Обоснование оптимальной технической оснащенности процесса приёма зерна на хлебоприёмных предприятиях СССР в условиях разных объёмов заготовок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М.: 1975.

34. Нормативно-техническая документация

35. Методика оценки экономической эффективности отраслевых автоматизированных систем управления (ОАСУ) в промышленных министерствах, всесоюзных и республиканских промышленных объединениях. М.: 1979. - 51 с.

36. Научно-технический отчет по теме I-101(1.12.00) " Разработка основных требований для проектируемых хлебоприёмных предприятий и реализационных баз на перспективу до 1985 года". ЦНИИпромзерноцроект, М: 1974 г.

37. Нормы технологического проектирования хлебозаготовительных предприятий и элеваторов. М.: ЦНИЙТЭИ Минзага СССР, 1978. - 80 с.

38. Правила перевозки грузов. М.: Транспорт, 1975. -265с

39. Рекомендации по заключению договоров на подачу и уборку вагонов. М«: Минсельхоз, 1976.

40. Справочник по монтажу оборудования элеваторов, зерно-перерабатывающих и комбикормовых заводов. Под ред. Тартаковско-го М.А. М.: Колос, 1979. - 375 с.

41. Справочник по качеству зерна и продуктов его переработки. Сост. Меликов Б.М, Тевосян В.Т. М.: Колос, 1971.

42. Устав железных дорог Союза СССР. М.: Транспорт, 1965 - 75 с.

43. Монографии и статьи зарубежных авторов.

44. J William, Uhrig and Bruce Mc Carl; 1973. U.S. Dep.Agr. Economy Purdue university. Indiana; Bes. bull. 905» 20 pp. illus,

45. Huronumus T.A., 1969 'Are you Making Plans to Survivce?* Grain and Fead Journals, 126' Bs 16-19.'

46. Jeagerj Francis P. and Gene F. Miller, 1969. 'Grain Marketing bu Selected Iowa Cooperative Elevators* , FCS Service Report 107» Farmer Cooperative Service, U.S. Departmend of Agriculture, Washington, D.C.

47. Deason, Donglas L., 1970. 'Prodicted Performance and Optimal Selection of Beciving and Conditioning Facilitiea for Handling Corn Deieivered at the countru Elevators During Harvert* . unpublished Ph. D. thesis, Purdue University, West Lafayette,Ln

48. Albrecht D. Zum Stand der Betribstechnischen Daten-ermittlung im Bereich der Kornerfruchtkonservierung. Grundl. Landtechn. 1078; bd. 28 6. s 224-240