автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Оптимизация технологии крафт-лайнера методами статистического моделирования

На правах рукописи

Алимпиев Эдуард Львович

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ КРАФТ-ЛАЙНЕРА МЕТОДАМИ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 и ЯНВ 2013

Архангельск 2012

005048060

Работа выполнена на кафедре технологии целлюлозно-бумажного производства федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ | Комаров Валерий Иванович]

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

Казаков Яков Владимирович

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

Канарский Альберт Владимирович, профессор кафедры биотехнологии ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

кандидат технических наук, Третьяков Сергей Иванович, профессор, заведующий кафедрой стандартизации, метрологии и сертификации ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Ведущая организация - Открытое Акционерное Общество «Всероссийский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности», ОАО «ВНИИБ»

Защита состоится " 25 " января 2013 года в 10 ш часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.02

при ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» по адресу: 163002, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, ауд. 1220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северного (Арктического) федерального университета.

Автореферат разослан "71 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат химических наук, доцент Т.Э. Скребец

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Определяющими потребительскими свойствами картона, как упаковочного материала, являются его физико-механические характеристики. Поддержание их величин в заданных пределах - основная задача управления технологическим процессом. Объективная сложность контроля при этом обусловлена невозможностью получения измерений значений для показателей качества картона в режиме реального времени. Поэтому для систем АСУТП контролируемыми переменными являются технологические параметры, от которых в той или иной степени зависят основные характеристики картона. При этом вид и степень зависимости определяется большим количеством одновременно воздействующих факторов. Наряду с общими закономерностями в каждом конкретном случае существенными для свойств продукции могут оказаться факторы, либо их сочетание, определяемые спецификой как технологического потока, так и алгоритмической схемы управления. Выявление такого рода зависимостей ручными методами не всегда приносит желаемые результаты в условиях производства - с одной стороны. С другой - на базе современных систем АСУТП и АСУП есть, как правило, возможность для сбора и хранения больших массивов данных о состоянии практически всех стадий технологического процесса за длительные временные интервалы. Это как показания измерительных приборов, так и результаты лабораторных анализов.

Несмотря на соблюдения регламентного режима, в общем производимом объеме всегда присутствует доля несортовой продукции, ее сокращение остается одним из приоритетных направлений модернизации производства.

Статистический анализ предоставляет возможность использования архивных данных для выработки подхода к оптимизации управления технологическим процессом в целом, с использованием многофакторных моделей, учитывающих незначительные отклонения входных параметров.

Преимуществом такой методики является возможность создания гибкого алгоритма, адаптированного под различные производственные условия.

Цель и задачи диссертационной работы. Цель работы - на основании исследования технологического процесса производства крафт-лайнера методами статистического анализа, получить математические модели для обоснованной корректировки заданий алгоритмов функционирующей АСУТП, что позволит оптимизировать технологию и снизить долю несортовой продукции.

Для реализации данной цели нужно решить следующие задачи:

1) дать статистическую оценку изменения технологических параметров процесса, управляемого АСУТП и характеристик качества крафт-лайнера различной массы 1 м2 за период полного цикла сезонных изменений;

2) методами статистического анализа установить технологические факторы, критичные для характеристик готовой продукции процесса, управляемого АСУТП;

3) количественно оценить взаимосвязь факторов технологического процесса и характеристик качества крафт-лайнера;

4) разработать регрессионные модели для оптимизации качества крафт-лайнера, оценить их эффективность и применимость.

Научная новизна. Установлены количественные закономерности, показывающие возможность оптимизации управляемого АСУТП процесса производства крафт-лайнера по статистическим данным. По результатам сравнительного анализа оценена эффективность статистических методов формирования наборов факторов, критичных для показателей качества крафт-лайнера. Показано, что в режиме функционирования основных управляющих контуров QCS (массы 1 м2, влажности полотна) высокая вариация значений влияющих факторов не может служить критерием оценки разбросов величин контролируемых характеристик. Разработана новая прогностическая методика корректировки заданий значений факторных переменных процесса в пределах регламентных допусков для оптимизации технологии в рамках направленного регулирования технологического процесса.

Практическая ценность. Разработаны и рекомендованы к использованию регрессионные модели прогнозирования прочностных характеристик крафт-лайнера, учитывающие вклад недетерминированных возмущений. Предложены методы оптимизации управления технологическим процессом с использованием данных статистического анализа и расчета допустимых границ технологических параметров. Показано, что применение полученных моделей дает возможность увеличения средних значений прочностных характеристик картона: сопротивления продавливанию на 52 кПа (картон массой 125 г/м ) и на 165 кПа (картон 175 г/м2), разрушающего усилия при сжатии кольца в поперечном направлении на 11 Н (картон 125 г/м2) и на 40 Н (картон 175 г/м2).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на Всероссийской научно-технической конференции в г. Караваево (2010-2011 гг.); Международной научно-технической конференции «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов», Архангельск, 2011 г, а также на ежегодных научно-технических конференциях Архангельского государственного технического университета и Северного (Арктического) федерального университета (2008, 2010, 2011 гг.).'

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 в журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает: введение, обзор литературы, методическую часть, экспериментальную часть, включающую 6 разделов, общие выводы, библиографический список. Содержание работы изложено на 147 страницах, включая 39 рисунков и 26 таблиц, библиографический список содержит 123 наименования.

Положения диссертационной работы, выносимые на защиту: - метод получения и результаты статического анализа репрезентативной выборки, включающей входные и выходные параметры процесса производства крафт-лайнера, контролируемые АСУТП и ОТК, позволяющие получить достоверные данные об их вариации;

- данные о влиянии вариации технологических параметров на качество крафт-лайнера с учетом массы 1 м2 и сезонности;

- результаты корреляционного анализа взаимосвязи прочностных характеристик картона и технологических параметров в условиях работы АСУТП;

- способ отбора влияющих факторов и применения регрессионных моделей, как с точки зрения статистической репрезентативности, так и физической обоснованности описываемых закономерностей;

- регрессионные модели прогнозирования характеристик крафт-лайнера для наборов переменных, полученных с применением различных методов отбора влияющих факторов;

- практические рекомендации по оптимизации технологического процесса, управляемого АСУТП.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель работы и задачи, подлежащие решению, указаны положения, выносимые на защиту.

Обзор литературы. Рассмотрены основные принципы управления технологическими процессами применительно к производству волокнистых целлюлозно-бумажных материалов. Дана краткая характеристика общих направлений развития автоматизации с точки зрения структурной иерархии. На основании обзора современных технологий автоматизации ЦБП показана возможность промышленного применения новейших методов контроля качественных характеристик продукции - с одной стороны, с другой - результат внедрения глобальных проектов не всегда оправдывает их высокую капиталоемкость. В этой связи показана целесообразность ступенчатой оптимизации, позволяющей на основании предварительного анализа регламентных режимов технологического оборудования, либо корректировать ход процесса имеющимися средствами, либо с научной точки зрения обосновать внедрение, замену, изменение тех или иных узлов, как технологической цепочки, так и системы АСУТП. Рассмотренные взаимосвязи физико-механических характеристик картона с параметрами процесса позволяют выработать подход к оптимизации управления с учетом локальных особенностей производства.

Методическая часть. В качестве рабочих данных определен перечень параметров технологического процесса КДМ-1 ОАО «Архангельский ЦБК», включающий показатели качества продукции - данные лабораторных анализов, выполненные лабораторией качества цеха картона и бумаги КДМ-1: уь у2, х0, таблица 1, и значения технологических параметров: х^,..., х2о, состоящие из результатов анализов, выполненных лабораторией размольно-подготовительного отделения цеха картона с периодом отбора 2 часа, за исключением х^ - раз в 8 часов, Хн, - Р33 в 12 часов; и лсц, Хи, - данных системы

АСУТП. Полный перечень параметров приведен на стр. 22.

Для учета сезонной цикличности производственного процесса в расчетах использовалась поквартальная разбивка для информации, накопленной за годовой период.

Таблица 1 - Требования регламента к качеству крафт-лайнера

Обозначение

Хр

(М) Масса 1 м , г

Уь

Уг

Описание характеристики

(П) Абсолютное сопротив-иение продавливанию, кПа

(ЯС7) Разрушающее уси-пие при сжатии кольца в поперечном направлении, Н, при ширине полоски 12,7 мм. __

Картон 125 г/м2

125 ±3,7

600 580

160 150

Картон 140 г/м2

140 ±4,2

670 610

200 170

Картон 150 г/м2

150 + 4,5

680 640

210 180

Картон 175 г/м2

175 + 5,4

760 710

240 220

Примечание

диапазон

номинал минимум

номинал минимум

Сбор данных производился оснасткой ISQL в среде InterBase 5.6. Для преобразования и группировки данных применены возможности СУБД MS Access. Основные расчеты производились в среде табличного процессора MS Excel. Применены методы статистической обработки, корреляционного и регрессионного анализа.

Экспериментальная часть состоит из 5 разделов.

1 Предварительная обработка данных

1.1 Сбор исходных данных

Результаты запросов к серверам хранения информации сохраняются в файлах текстового формата. Для последующей автоматизированной обработки выполнен импорт данных в СУБД MS Access:

- поля таблиц отформатированы в соответствии с типом представленных

параметров;

- выполнены выборки данных не сортовой продукции, имеющей дефекты по исследуемым характеристикам;

- значения контролируемых переменных уь у2 , х0 - сгруппированы по массе 1 м2 и усреднены по ширине тамбура;

- значения факторных признаков отобраны запросом и сопоставлены контролируемым переменным.

Таким образом, получены массивы числовых значений параметров технологического процесса и показателей качества продукции с отметкой времени измерения (отбора анализа) привязанной к истории технологического процесса за годовой период с января по ноябрь включительно.

Объем выборки составил: для образцов картона массой 125 г/м - 2888 тамбуров; для картона массой 140 г/м - 3649 тамбуров; для картона массой 150 г/м2 - 1971 тамбур; для картона массой 175 г/м2 - 2992 тамбура.

Для выполнения статистических расчетов отформатированные данные экспортированы в файлы электронных таблиц MS Excel. Расчет влияния таких

факторных признаков, как расход глинозема в массу основного и покровного слоя, расход канифольного клея в массу покровного слоя производился с учетом значений расхода массы основного и покровного слоя.

1.2 Описательная статистика выборки

С помощью процедур описательной статистики выполнена количественная оценка распределений полученных выборок данных с целью подтверждения соответствия распределений нормальному закону, а значит, применимости к ним методик статистического анализа. Для этого рассчитаны основные статистические показатели распределений на уровне значимости 0,05 (таблица 2). Критерии отклонения от нормального распределения - значения статистических показателей: коэффициента вариации - Ус>30 %, коэффициента эксцесса - | Ек \ >0,53 коэффициента асимметрии - | А51 >0,27.

Наибольшие отклонения имеют: хх (% НСПЦ) = 35...55 %; Хп (Лкл) К = 32...38 %; х16 (Я™) Уа = 96... 128 %; х0 (М) Ек = -0,59...-0,75; х2 (СПос) Ек = -0,26; <Аш) Ек = 2,0...2,6; х1 (ЯУос), *п (^пс) Ек = 7...8; х9 (сняг) Ек = -0,52...-0,74; хм (Ргл) Ек = -0,78...-0,70; х-, (РЗД А, = 1,86.. .2,74; х,6 (Япи) А5 = 1,08...1,98; хп пс) А, = -6,98... 1,62; х19 (5Л/пс) А, = -1,50...-0,92.

Таблица 2 - Примеры характеристик и факторов, имеющих отклонения от нормального рас-

пределения по статистическим показателям

Масса 1 м2,г Переменная Хер Уа,% о* Ек ЗЕ(±) Аг <*А(±) ^пип ^тах

125 % НСПЦ 13,76 39,1* 5,37 1,67 0,18 -0,60 0,09 0,0 41,1

125 Якл XV 51,08 35,8 18,29 2,06 0,43 1,43 0,21 26,0 121,3

125 ЯгЛ1 Хм 0,37 111,6 0,42 3,27 0,18 1.78 0,09 0,0 3,2

175 % НСПЦ X1 14,77 36,8 5,44 1,84 0,18 -0,49 0,09 0,0 36,2

175 Ккл Хп 46,46 32,0 14,86 1,23 0,43 0,85 0,21 4,0 117,0

175 Япл Х1Ь 1,26 96,6 1,22 0,94 0,18 1,08 0,09 0,0 7,7

125 М Хп 125,13 1,3 1,58 -0,66 0,18 -0,08 0,09 122,0 128,0

125 Ргл Хц 1,05 0,6 0,01 -0,78 0,43 -0,65 0,22 1,0 1,1

140 М Хп 140,87 1,4 1,92 -0,59 0,16 -0,22 0,08 136,0 144,0

150 М Хо 149,79 1,6 2,35 -0,75 0,22 0,24 0,11 146,0 155,0

150 СНЯ2 Хч 0,35 11,7 0,04 -0,55 0,22 -0,14 0,11 0,2 0,5

175 М Хп 173,91 1,4 2,50 -0,59 0,18 0,35 0,09 170,0 180,0

175 СНЯ2 хч 0,37 11,7 0,04 -0,74 0,18 0,02 0,09 0,2 0,5

175 Ргл Хц 1,05 0,6 0,01 -0,70 0,42 -0,60 0,21 1,0 1,1

140 «ос XI 0,88 1,6 0,01 5,58 0,16 2,31 0,08 0,9 1,0

140 Ккл XV 47,50 36,1 17,13 6,70 0,38 2,03 0,19 14,4 136,0

150 «ОС XI 0,87 1,5 0,01 10,33 0,22 2,74 0,11 0,8 0,9

150 «ПС Хц 0,94 0,8 0,01 93,21 0,22 -6,98 0,11 0,8 1,0

150 ЯгЛ1 -*1б 0,62 119,6 0,75 4,22 0,22 1,98 0,11 0,0 5,2

175 «ОС XI 0,87 2,0 0,02 5,52 0,18 2,25 0,09 0,8 0,9

* жирным шрифтом выделены статистические показатели, по которым оценивалось откло-

нение от нормального распределения

При анализе выборок несортовой продукции установлено, что отклонения исследуемых характеристик от допустимых регламентных значений по прочностным показателям, находятся в пределах 10... 15 %. Учитывая малое количество несортовых тамбуров (около 10 % на легких сортах картона, менее 5 % на тяжелых), вся статистическая обработка производилась в общей выборке данных.

Для оценки соответствия распределения вероятности физической величины нормальному закону использован графический метод. При построении графиков плотности вероятности нормального распределения использованы статистические параметры (х, о*), полученные для соответствующих наборов экспериментальных данных. Примеры гистограмм для прочностных характеристик, сгруппированных по массе квадратного метра, представлены на рисунке 1.

% IÖÖ0

100 800

80 « 6П0

60 о f!

40 1? 4UU

20 200

0 0

о

" 470 510 SSO 590 630 670 710П,к№ НО 170 200 230 260 290 HCT, И

а б

Рисунок 1 - Гистограммы распределений вероятности показателей качества картона: а - П для крафт-лайнера 125 г/м2; б - RCT для крафт-лайнера 150 г/м2; 1 - частота, 2 - доля, %, 3 - дифференциальная функция нормального распределения, 4 - интегральная . функция нормального распределения, %

Примеры графического анализа распределений вероятности для факторных переменных представлены на рисунке 2.

125 г/м'

%

100 150

80 е 120

60 90

40 «3 s- 60

20 30

0 0

Рисунок 2 - Гистограммы распределений вероятности факторных признаков: а - СПос для крафт-лайнера 125 г/м2; б - Якл для крафт-лайнера 175 г/м2); 1 - частота, 2 - доля, %, 3 -дифференциальная функция нормального распределения, 4 - интегральная функция нормального распределения, %

Распределения контролируемых переменных П, ЯСТ по статистическим критериям (У,,, | Ек |, | Ах |) соответствуют нормальному закону. Коэффициент вариации прочностных характеристик П, ЯСТ находится в пределах Уа = 4,9...6,8 %. Для массы квадратного метра характерно распределение с меньшей крутизной пика, асимметричность огибающей для массы квадратного метра могут быть обусловлены технологической целесообразностью и экономической выгодой (экономия сырья при сохранении в норме основных характеристик для «тяжелых» сортов картона). Для массы квадратного метра устойчивое отклонение значения эксцесса в отрицательную область не оказывает существенного влияния на вид распределения. Распределения ряда факторных признаков имеют более существенные отклонения, суть которых не может быть выявлена при помощи данных количественных оценок.

По результатам описательной статистики установлено, что распределения контролируемых характеристик соответствуют нормальному закону и к имеющимся выборкам данных применимы методы статистического анализа.

2 Выбор влияющих факторов

2.1 Выбор влияющих факторов по результатам парного корреляционного анализа

Основная задача корреляционного анализа - выявление связи между случайными переменными и оценка ее тесноты. Исследование проводилось на выборках данных с числом измерений п > 1000. Для выборок рассчитаны матрицы парных коэффициентов корреляции г^. Оценен диапазон изменения парных коэффициентов корреляции генеральной совокупности данных (Яху). Метод позволяет на начальном этапе исследования выделить факторы с наибольшим статистическим влиянием.

Характерно, что наибольшие абсолютные значения коэффициентов корреляции для исследуемых показателей качества не превышают 0,25...0,42, примеры зависимостей на рисунке 3.

П, кПа 800 750 700 650 600 550 500

140 г/м1 г™ = 0,21

: «И

? II

I** ♦

«!Г

» ♦ ♦

* ♦ .

П, кПа

900 800 700 600 500

175 г/м2 Тху - 0,42

>щ§Ш

«I «.и *: ♦

0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 сняг, % 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 с™,%

а 6

Рисунок 3 - Примеры корреляционных полей для абсолютного сопротивления про-давливанию (П) и концентрации массы в напорном ящике покровного слоя (сняг): а - картон 140 г/м2; б - картон 175 г/м2

По стандартной классификации силы корреляционной связи: слабая \г„\= 0..Д29; средняя | г^ | = 0,30...0,69; сильная Ы = 0,7... 1,0-выбраны коэффициенты с абсолютной величиной от 0,25 до 0,42 (таблица 3). В дальнейшем при составлении перечней влияющих факторов кроме максимальных г^ рассматривались значения, близкие по величине, с целью выявления тенденций изменения г„ с учетом охвата всего диапазона массы 1 м .

Таблица 3 - Значения для установленного перечня факторов, влияющих на прочностные

характеристики Характеристика 1наиооль Масса 1 м2,г Влияющие факторы

СПос СНЯ2 ГОпс Якл Ргл ЙГЛ1

125 0,12 0,22 0,26 -0,02 -0,12 0

140 0,11 0,21 -0,3 0,09 -0,28 0,26

П 150 0,23 0,24 -0,12 0,1 -0,23 0,18

175 0,24 0,42 0,36 0,25 -0,26 -0,02

125 0,04 0,06 0,04 -0,16 0,08 0,08

140 0,24 0,14 -0,02 -0,09 0,19 -0,06

кст 150 0,25 0,23 0,09 0,05 0,16 -0,03

175 0,26 0,36 0,06 0 -0,03 0,04

Причинами слабой корреляции (таблица 3) являются:

1) принудительное регулирование, выражающееся в изменении оператором задания контура управления либо величины управляющего воздействия;

2) относительно узкий диапазон допустимых изменений для контролируемых величин;

3) одновременное влияние многих переменных.

Оценка действительности коэффициентов корреляции по критерию Сть-юдента позволила заключить, что, несмотря на малое абсолютное значение, для выборок с п > 1000 все рассматриваемые коэффициенты парной корреляции с

величиной 0,10.. .0,42 действительны.

Интервальная оценка значимых парных коэффициентов корреляции показала, что для генеральной совокупности данных величины являются значимыми. Интервалы возможных изменений не содержат нулевых значений. Следовательно, полученные результаты репрезентативны.

Для оценки влияния сезонных изменений выполнено сопоставление величин гХу, рассчитанных поквартально, с учетом изменения значений.по принципу холодный - теплый период (1, 4 и 2, 3 кварталы), факторы с наибольшим влиянием представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Результаты поквартального расчета коэффициентов парной корреляции-

Масса

125 125 175 175

Характеристика

П

дсг п

дет

Фактор

рНюн СПос

1 квартал

0,26 -0,06 0,09 -0,09

2 квартал

0,31 0,09 0,28 0,03

3 квартал

0,11 0,09 0,09 0,3

4 квартал

0,10 -0,08 0,15 0,19

год

0,22 0,06 0,17 0,26

Гипотеза о сезонном влиянии факторов на прочностные характеристики крафт-лайнера не подтвердилась. Коэффициенты в таблице 4 малы по модулю.

Существенным затруднением прогностического использования методики парного корреляционного анализа является малая величина г-^, не позволяющая однозначно определить прямое влияние факторов на исследуемые характеристики. Действительность и репрезентативность полученных коэффициентов стала основанием для их применения в качестве критериев отбора влияющих факторов. По условию | гч, | >0,2 получены следующие наборы факторов: для П - сняь ¿няь £ня2> SNnc. СПнспц; для RCT-СП0с, сос, с im, Сня2> SNnc-

2.2 Выбор влияющих факторов по величине коэффициента вариации

Малая абсолютная величина коэффициентов парной корреляции создает трудности при подборе параметров многофакторной модели. Разбросы значений исследуемых характеристик могут быть обусловлены степенью изменчивости определенного фактора, либо их сочетания. Из влияющих факторов высокий показатель вариации имеют:

- относящиеся к параметрам массы и полуфабрикатов: хп (%НСПЦ) - на уровне 40 %, х8 (СПпс) - на уровне 13 %;

- относящиеся к действию химических добавок: х]2 (#кл) - на уровне 30 %, xi6 (Rrm) - на уровне 100 %, xi7 (Rrm) - на уровне 20 %.

В перечисленные наборы не входят факторы, потенциально определяющие бумагообразующие свойства волокна. Контура управления этими переменными не охвачены каскадной связью. Их высокая вариация вызвана последовательным изменением задания на величину, существенно превышающую возможный разброс, обусловленный стохастическими причинами.

По условию V„ > 20% сформированы следующие наборы факторных признаков: для П - %НСПЦ, ЯКл, Ягль Rrm\ Для RCT-%НСПЦ, Яш, Rrль «пи-

2.3 Выбор факторов и анализ взаимосвязей по экстремальным значениям

В работе также предложен метод сопоставления экстремальным значениям факторного признака усредненных значений зависимой переменной. Для исключения из общей картины случайных помех, в качестве экстремальных принимаются 10-е наибольшее (наименьшее) значения для поквартальных выборок данных каждой возможной пары (х<, yj). Вычислены усредненные значения параметров, удовлетворяющих условиям: хц <min,0(^); > тах10(>();

Уj, -™п1о(Уу); yA*max10(y,); y;(V»x=}t>A); УММ = у5>А)-Величина

К п=1 I П=1

1 к J I

у (х ) _ у (Х ) т2>уК)-Т1>>Ц.>

У j i( ' та* У i V-1!, > min _ 1С „„i_I „,[_

Ay, рассчитываемая как: Д у

max10(>>;)-min10(yp тах10(;у;)-тн110(;уу)

позволяет судить как о степени зависимости результативного признака от факторного в диапазоне его изменения, так и об устойчивости наблюдаемой связи в квартальных временных интервалах. В таблице 5 показана относительная взаимосвязь исследуемых характеристик и влияющих факторов. Зависимость признается в случае, если Д^ имеет устойчивое значение за полный расчетный период, а также в квартальных интервалах и значение | Ау \ > 0,2. Зависимость считается слабой, если при устойчивом значении модуль 0 < | Ау \ < 0,2.

Таблица 5 - Влияние факторов, выбранных по методу экстремальных значений

к S Масса 1 м2,г Влияющие факторы

2 = я Я §■ 1 М %нспц СПос с ос СПЯ1 "ННЯ1 'НЯ1 FSoc СПпс с НЯ2 ОН НЯ2 Япи Яш SNoc SNnc СПнспц

125 0 0 0 1 0 1 0 0 Г t 0 1 ■ -1 0 0 0 0

п 140 I . 2 -1 •2" •-2 -2- 1 , 1 2 * -1 -1 -1 -1 -1

150 1 0 0 0 0 0 i. 0 -1. 0 0 0 -1 0 0 0

175 Г 0 1 ' 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1

125 0 0 -1- 0 0 0 0 0 \1- 0 0 0 0 0 0 0

RCT 140 1 - ,1 • -1 д 1 0 0 0 0 1 -1 -1 -1 0

150 1 1 0 0 0 •• 1, 0 0 0 0 0 0 0 0 0

175 0 0 0 1 - 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 -1 0

0 - зависимость не выявлена; 1 - слабая прямая зависимость; 2 - прямая зависимость; (-1) - слабая обратная зависимость; (-2) - обратная зависимость

Метод в отличие от парного корреляционного анализа не учитывает расположения основного «облака» корреляционного поля, но чувствителен к изменениям в области экстремальных значений. Из данных таблицы 5 можно сделать вывод, что при соблюдении технологического регламента прослеживается зависимость показателей качества от параметров процесса. Результаты, представленные в таблице 5 дают возможность определить факторы для дальнейших исследований.

Наборы факторов, полученные по методу сопоставления экстремальных значений исследуемых характеристик экстремальным значениям влияющих факторов.

Крафт-лайнер 125 г/м2: П - с0с, рНияи СПпс, pHnsa, RCT- сос, рНт1, СПпс, рНт2\

крафт-лайнер 140 г/м2; П - %НСПЦ, Сняь рНцяь FSoc, рНияг, RCT-%НСПЦ, СПос, сос, pHняь рНцяг, ^гль Яглг, SN0c, SNnü крафт-лайнер 150 г/м2: П - М, tmь СПпс, Кгяъ RCT-M, %НСПЦ, pHmi, FS0c, крафт-лайнер 175 г/м2: П - М, СПос, ?няь Сши, кгл2, SN0C, SNnc, СПНспц; RCT- Сос, Сняь Сця2, рЯня2, SNnc-

3 Оценка применимости методик отбора влияющих факторов методом множественного корреляционного анализа

Множественный корреляционный анализ использован в работе для оценки взаимосвязи исследуемых характеристик крафт-лайнера с совокупностью факторных признаков. Коэффициенты множественной корреляции Ry,\...i для

наборов факторов, полученных по максимальным значениям коэффициента вариации, максимальным значениям г^, и по соответствию экстремальным значениям прочностных характеристик представлены в таблицах 6,7.

Таблица 6 - Коэффициенты множественной корреляции (критерии отбора влияющих факторов - У„ > 20 %; I г„ 1 >0,2)___

Характеристика Влияющие факторы Ry,i...i для картона массой 1 м2, г

У XI 1 X? 1 Х% \ Х4 1 Х5 125 | 140 | 150 | 175

выбранные по (r„ I > 0,2

П Сня! гщц СНЯ2 . SNnc СПнспц 0,36 0,37 0,30 0,26

RCT СПос сое СНЯ1 СНЯ2 SNnc 0,22 0,27 0,33 0,42

выбранные по Va > 20%

П % НСПЦ Як л ЯгЛ1 ЯгЛ2 _* 0,04 0,34 0,30 0,38

RCT % НСПЦ Якл ЯгЛ1 Т?ГЛ2 - 0,21 0,14 0.32 0,26

*- фактор не представлен

Таблица 7 - Коэффициенты множественной корреляции для [ Ду | > 15%

Масса 1м2, г Характеристика Влияющие факторы, выбранные по методу экстремальных значений

У XI хг X; | Хб \ Х-1 | Хц | Хд

125 П сое рНиях СПпс рНняг 0,25

RCT СПос СПпс - 0,21

140 П %НСПЦ СНЯ1 рНня1 FSoc рННЯ2 - 0,22

ЯСТ %НСПЦ СПос сое рНпя\ рНнЯ2 Rrm 1 ЯГЛ2 1 SN°c 15yvnc 0,33

150 П М ?НЯ1 СПпс ЙГЛ2 - 0,16

RCT м %НСПЦ рНня\ FSoc - 0,31

175 П м СПос ?НЯ1 СНЯ2 ЯгЛ2 SNoc \ SNnc 1 СПнспц 1 - 0,58

RCT сое СНЯ1 СНЯ2 рНцяг SNnc - 0,39

*- факторы не представлены

Значимость множественных коэффициентов корреляции Луд..., оценена по критерию Фишера-Снедекора. Для всех Л^д...,-, кроме наборов факторов, полученных по максимальным значениям У„, величина Ра-к\Лг больше табличного значения, следовательно, коэффициенты ¡...,- для наборов факторов, полученных по максимальным значениям гху и | А>: | значимы.

Из результатов расчета следует, что степень влияния совокупности факторов выше, чем влияние отдельного параметра. При этом сложно установить характер и направление взаимосвязи для контролируемой характеристики из-за возможного взаимного влияния переменных.

Для факторов, выбранных по максимальным значениям г^,, прослеживается устойчивая тенденция изменения силы связи в соответствии с массой 1м .

Коэффициенты нижней части таблицы 6 имеют значительный разброс по абсолютному значению, следовательно, сочетание факторов с наибольшей вариацией не объясняет изменчивость контролируемых характеристик. В набор факторов не входят переменные, определяющие характер взаимодействия волокон при формировании бумажной структуры.

Коэффициенты множественной корреляции, рассчитанные для наборов факторов по «экстремальным» значениям имеют довольно высокие значения, особенно на тяжелых сортах крафт-лайнера. В полученные наборы входит широкий спектр факторов, характеризующие свойства волокна, технологические параметры, параметры массы.

Очевидно, что не целесообразно использовать наборы факторов, полученные по максимальному значению коэффициента вариации.

4 Применение регрессионного анализа для оптимизации качества крафт-лайнера

4.1 Построение регрессионной модели

При построении линейных регрессионных моделей с коэффициентами а, для прочностных характеристик крафт-лайнера использован многошаговый метод. Последовательным исключением регрессоров с наименьшей значимостью получены статистические уравнения, представленные в таблицах 8, 9. Степень влияния ¿-го фактора оценивалась по изменению контролируемой характеристики: ДУ = Ут,„|= Хт1П) а,|.

Таблица 8 - Коэффициенты уравнений регрессии а„ изменение ур обусловленное изменени-

Масса 1 м2,г Параметры уравнений Характеристика Y Влияющие факторы Суммарное AY Rl n

Xl *2 *3 X4 Хб -*7

RCT % НСПЦ СП,к pHnm plhiai КгЛ2 SNix:

140 Щ 161 0,1 1,3 1,2 6,3 0,9 1,0 -3,0 0,11 3543

min 150 0,0 13,0 4,4 3,4 0,0 0,9 2,2

max 290 41,7 20,0 8,0 5,6 4,5 5,8 5,0

140 4,0 8,9 4,4 13,8 4,1 5,1 8,6 48,8

П M CIW <НЯ1 СНЯ2 ÄJ-JB SNor SNUC

175 а. 201 1,3 5,8 2,7 425,4 -15,0 -0,2 0,28 2977

min 620 170,0 13,0 34,0 0,2 0,3 1,7 -

max 923 180,0 20,0 57,0 0,5 5,1 4,6 -

303 13,1 40,3 61,0 102,1 -71,6 -0,6 - 144,3

коэффициент незначим по t - критерию

Таблица 9 - Коэффициенты уравнений регрессии а,-, изменение уу, для факторов, выбранных по максимальным значениям г„

Масса 1 м2,г Параметры уравнений Характеристика Y Влияющие факторы Суммарное A Y R2 п

*2 Xi *5

1 2 3 4 5 6 1 8 9 10 11

П СНЯ1 *НЯ1 СНЯ2 SNnr СПнспц

125 a-i 407 71,2 177,3 11,8 2,8 0,13 1318

min 470 0,4 - 0,2 2,9 13,0

max 730 0,7 - 0,5 5,4 23,0

260 18,5 - 46,1 28,7 27,6 120,9

Продолжение таблицы 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

я,- 451 45,0 0,7 108,6 6,1 5,1

140 тт 500 0,5 33,0 0,2 2,5 12,0 0,08 1796

тах 780 0,7 59,0 0,5 5,4 22,0

280 12,6 18,2 26,1 17,5 51,3 125,6

л; 568 90,1 2,2 64,1 -22,2 2,2

150 тт 520 0,5 31,0 0,2 2,3 12,0 0,09 660

тах 820 0,8 57,0 0,5 5,4 19,0

300 27,0 56,9 17,3 67,7 15,2 184,2

Я; 623 - 3,6 493,4 -32,2 -5,5

175 тт 620 - 34,0 0,2 1,9 13,0 0,25 1064

тах 923 - 57,0 0,5 5,3 20,0

303 _ 81,8 118,4 107,3 38,8 346,4

КСТ СПос Сое СНЯ1 СНЯ2 ЯЛ'пс

а. 190 _ - -19,2 19,0 -3,8

125 тт 135 - - 0,4 0,2 2,9 0,05 2889

тах 270 - - 0,7 0,5 5,4

135 - - 5,0 4,9 9,3 19,3

а.- 184 1,4 1,9 4,3 17,9 -2,0

140 тт 150 13,0 2,1 0,5 0,2 2,5 0,07 3637

тах 290 20,0 3,7 0,7 0,5 5,4

140 9,9 3,2 1,2 4,3 5,8 24,3

а; 127 3,4 4,9 - 70,9 1,7

150 тт 140 13,0 2,3 - 0,2 2,3 0,11 1962

тах 320 21,0 3,8 - 0,5 5,4

180 27,0 7,3 - 19,1 5,1 58,5

Я.' 136 2,9 11,7 35,8 118,8 -

175 тт 220 13,0 2,8 0,4 0,2 - 0,17 2972

тах 350 20,0 3,9 0,9 0,5 -

| 130 1 20,1 12,5 18,3 28,5 - 79,3

* - коэффициент незначим по г - критерию

В соответствии с целью работы, и исходя из статистической репрезентативности полученных результатов выполнено сравнение уравнений регрессии, полученных с использованием различных наборов факторов.

Регрессионные модели, полученные с использованием значений г^ охватывают весь диапазон массы 1 м2. Заметно усиление общего влияния регрессо-ров (суммарный вклад А У) на прочностные показатели (П, КСТ) с увеличением массы 1 м2 крафт-лайнера. При этом масса квадратного метра не присутствует в наборах влияющих факторов.

В регрессионных моделях, полученных по экстремальным значениям, учтены сезонные изменения за квартальные периоды, но поскольку эти изменения незначительны (таблица 4), часть моделей имеет низкий коэффициент детерминации. В случаях с большими значениями I? данные модели сопоставимы по значению суммарного вклада в изменение контролируемой характеристики А У с моделями, полученными с использованием набора факторов по максималь-

4.2 Количественная оценка эффективности полученных регрессионных моделей

Количественная оценка эффективности регрессионных моделей выполнена методом расчета распределения вероятности контролируемой характеристики, где в качестве параметров распределения использованы оптимизированное значение характеристики и ее выборочное стандартное отклонение.

Результаты расчетов в графическом виде представлены на рисунке 4. При расчете оптимизированных распределений прочностных характеристик крафт-лайнера использованы регрессионные зависимости, полученные для факторов, выбранных по максимальным значениям коэффициента парной корреляции.

900

750

Я 600

о н 450

V

7Z F 300

150

0

на 52,4 кПа

\

% 1 гщ

470

530 590 650 125 г/м*

а

80 60 40 20 0

710 П, кПа

700 600 500 400 300 200 100 О

%

100 80 60 40 20 0

620 680 740 800 860 920 ТТ, кПа

175 г/м*

142 155 169 182 196 209 дс7% н 233 259285 311337 363 389

125 г/м2 ' 175 г/м*

в г

Рисунок 4 - Гистограммы оптимизированных распределений прочностных характеристик для наборов факторов, полученных по максимальным значениям коэффициентов парной корреляции: а, б- абсолютное сопротивление продавливанию, П, кПа; в, г- сопротивление сжатию кольца RCT, H; 1 - частота, 2 - доля, %, 3 - расчетная дифференциальная функция распределения, 4 - расчетная интегральная функция распределения, %

На графиках рисунка 4 отражено изменение среднего, наиболее вероятного значения для прочностных характеристик крафт-лайнера при использовании регрессионных моделей.

В таблице 10 приведены результаты расчетов, показывающие уменьшение процентной доли выпускаемой продукции с величинами прочностных характеристик, меньшими установленных регламентом ограничений.

Таблица 10 - Уменьшение доли продукции с низкими прочностными характеристиками

Масса 1м2, г

125

175 125 175

Характеристика

П

П

RCT RCT

Регламентируемый номи-

600 кПа

760 кПа 160 Н 240 Н

Доля продукции ниже номинала

процесс

22,3%

52,6% 34,6% 1,9%

модель

0,7%

0,0% 4,4% 0,0%

Регламентируемый минимум^

580 кПа

710 кПа 150 Н 220 Н

Доля продукции ниже минимума_

процесс

8,4%

6,6% 0,7% 0,2%

модель

0,1

0,0% 0,1% 0,0%

На примере крафт-лайнера массой 125 г/м2: количество тамбуров имеющих значение П < бООкПа (регламентируемый номинал) составляет 22,3 % от общего объема; П < 580 кПа (регламентируемый минимум) - 8,4%. При использовании полученной регрессионной модели количество тамбуров, имеющих значение П < бООкПа составило 0,7 % от общего объема; П < 580 кПа -0,1 % от общего объема.

5 Применимость регрессионных моделей

5.1 Анализ уравнений связи с учетом физических аспектов

Выполнен сравнительный анализ наборов влияющих факторов для полученных уравнений регрессии. В уравнениях для абсолютного сопротивления продавливанию (таблицы 8, 9) участвуют сШ2. 'няь классифицирующиеся как технологические параметры. В уравнениях таблицы 9 с увеличением массы 1 м увеличивается вклад ?няь Как технологический фактор, температура определяет скорость химических реакций, вязкостные и поверхностные свойства водной фазы. При диапазоне изменения в 15 °С вязкость воды меняется на 20 - 25 % от абсолютного значения. Снижение вязкости с увеличением температуры ведет к повышению скорости обезвоживания; а снижение сил поверхностного натяжения (0,2-^-) способствует уменьшению ориентации волокна в направлении м ■ °С

потока удаляемой воды. В совокупности это ведет к улучшению макроструктуры листа. Влияние заметно на тяжелых сортах картона, где сильнее сказывается действие фильтрующего слоя. От концентрации массы при отливе зависят вероятность образования межволоконных связей и интенсивность взаимодействия волокон на начальной стадии отлива массы (положительные коэффициенты в уравнениях).

Другая группа - параметры водной суспензии перед отливом на сеточный стол КДМ, определяющие условия формирования межволоконных связей: с ос, для наборов факторов по экстремальным значениям это р#няь рНтг- ^гль Run - классифицируются как действие добавок, влияющих на удержание и действующих в направлении увеличения прочностных характеристик. SNoc, SNnc -параметры, связанные со скоростью КДМ через соотношение напуска. При увеличении скорости растет интенсивность потоков воды, отводимых с мокрой части сеточного стола. Это приводит к росту нагрузки на вакуумную систему, а

17

значит к некоторой ориентации волокон в г-направлении. Интенсивная механическая нагрузка прессованием в определенной степени способствует перестроению структуры, содержащей г-ориентированные области (деформации волокон в осевом направлении) и, как следствие - ухудшение формования волоконной структуры (коэффициенты имеют отрицательный знак). Уменьшение вертикальной ориентации волокна наоборот, способствует уплотнению структуры картона прессованием за счет сближения связующих поверхностей.

Параметры, характеризующие физические бумагообразующие свойства волокна (СП0с Для ЯСТ, СПНспц для сопротивления продавливанию) способствуют более плотной «укладке» волокна, что подтверждено положительными коэффициентами регрессионных моделей.

5.2 Оценка применимости полученных уравнений по статистическим показателям

Уравнения, представленные в таблицах 8 и 9 позволяют оценить возможность оптимизации управления качественными характеристиками крафт-лайнера. Учет влияния различных факторов технологического процесса дал статистически обоснованную оценку изменения контролируемых величин. На основании таблиц 11 и 12 определены переменные, наиболее пригодные к изменению в пределах регламентного диапазона, критерий - наибольшее значение показателя возможности технологического процесса Ср, рассчитанного как

Т

С =-, где Т- диапазон технологического допуска.

бо-,

Для управления технологией крафт-лайнера целесообразность манипулирования величинами параметров, зависит от ресурсоемкости соответствующих этапов переработки. Например, в уравнения для прочностных характеристик (П) входит СПнспц. (ЯСТ) - СП0с, которые связанны с работой размольного оборудования. Изменение степени помола в большую сторону влечет дополнительные энергетические затраты.

Таблица 11 - Показатель возможности, Ср для факторов, выбранных по максимальным значениям гху _

Масса 1 м2, г Характеристика Влияющие факторы, выбранные по | г^ I > 0,2

П СНЯ1 'НЯ1 СНЯ2 ЯА'пс СПнспц

125 0,11 0,92 _* 0,43 1,06 . 5,17

140 0,28 1,19 0,50 0,44 0,95 5,94

150 0,18 1,25 0,47 0,52 0,87 6,85

175 0,19 - 0,51 0,51 1,12 6,15

ЯСТ СПос Сое СНЯ1 СНЯ2 ЯЛ'пс

125 0,16 - - 0,92 0,43 1,06

140 0,47 0,64 0,79 1Д9 0,44 0,95

150 0,32 0,70 0,75 1,25 0,52 0,87

175 0,19 0,70 0,83 1,44 0,51 -

*- фактор не представлен

чениям Масса 1 м2,г Характеристика Влияющие факторы выбранные по методу экстремальны чений х зна-

140 ясг % нспц СПос рНгоп рНнЯ2 ЙГЛ1 Игл! ЯЛ'ос

0,47 0,48 0,64 0,90 0,66 2,09 5,31 1,09

175 П м СПос <НЯ1 С|1Я2 Ктлг ХЛ'ос -

0,19 0,72 0,70 0,51 0,51 5,28 1,22

Велпчнны таких переменных как сНяь С\шъ ¿няь сос, ^Мгс - определяются соответствующими контурами регулирования, имеют согласованный вклад в результирующие характеристики. Поэтому при использовании полученных статистических зависимостей для прочностных характеристик крафт-лайнера перечисленные переменные следует считать приоритетными факторами с учетом абсолютного вклада АУ =|Гтах- | (таблицы 8, 9) и возможности Ср (таблицы И, 12).

Для абсолютного сопротивления продавливанию наименьшее значение Ср (около 0,5) характерно для факторов с1Ш, их совместный вклад на «легких сортах» составляет порядка 30 % от суммарного АУ, и порядка 60 % - на «тяжелых». Для разрушающего усилия сжатия кольца в поперечном направлении наименьшим значением Ср (таблицы 11, 12) обладают СПос, с0с, сШ1 (совместный вклад меняется от 20 % - легкие сорта продукции, до 75 % - крафт-лайнер 175 г/м2, от суммарного АК ). Поскольку на долю перечисленных факторов приходится существенная часть статистического разброса контролируемой характеристики. При выработке «тяжелых» сортов крафт-лайнера следует свести к минимуму варьирование именно этих факторов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1) В результате исследования технологического процесса производства картона крафт-лайнер на КДМ-1 ОАО «Архангельский ЦБК» получены уравнения статистических зависимостей прочностных характеристик (абсолютного сопротивления продавливанию, разрушающего усилия при сжатии кольца в поперечном направлении) от различных влияющих факторов в условиях функционирующей АСУТП. Показано, что применение полученных уравнений дает возможность увеличения средних значений прочностных характеристик^ картона: сопротивления продавливанию на 52 кПа (картон массой 125 г/м ) и на 165 кПа (картон 175 г/м2), разрушающего усилия при сжатии кольца в поперечном направлении на 11 Н (картон 125 г/м2) и на 40 Н (картон 175 г/м2).

2) По результатам статистической обработки исходного массива данных за период полного сезонного цикла установлено, что распределения величин характеристик технологического процесса, управляемого АСУТП соответствуют нормальному закону, что означает применимость в исследованиях методов статистического анализа и дает основание рекомендовать изложенную методику к применению на предприятиях целлюлозно-бумажной отрасли. Оценка не-

стабильности технологических параметров и вариации характеристик качества крафт-лайнера показала, что коэффициент вариации прочностных характеристик составляет 5...8 %. Вариация ряда факторных признаков значительно превышает вариацию контролируемых характеристик.

3) Для выборок с числом измерений 1900...3600 установлено, что парные коэффициенты корреляции (гч) с абсолютными значениями более 0,15 действительны в пределах генеральной совокупности данных. По результатам парного корреляционного анализа установлено, что малые абсолютные значения гху не позволяют объяснить закономерности влияния технологических факторов на качество крафт-лайнера. Действительность и репрезентативность полученных коэффициентов дает основание для их применения в качестве критериев отбора переменных для множественного корреляционного и регрессионного анализа.

4) При формировании наборов факторов, влияющих на прочностные характеристики, показано, что для технологического процесса производства крафт-лайнера, управляемого АСУТП, высокая вариация факторных признаков не является причиной изменчивости прочностных характеристик. Несмотря на слабую корреляционную связь контролируемых характеристик с отдельными влияющими факторами (наибольшие значения 1^1= 0,2...0,42), репрезентативность и прогнозирующая возможность наборов, полученных по максимальным значениям гху, подтверждена методом множественного корреляционного анализа и статистическим критерием Фишера-Снедекора.

5) Обосновано, что для массивов данных о технологическом процессе с низкой корреляционной связью, для определения перечня параметров регрессионных моделей целесообразно применение методики экстремальных значений. Установлено, что перечень факторов для крафт-лайнера с разной массой 1 м2 различен. Тем самым учитывается изменение условий формования структуры картона на сетке КДМ.

6) Разработана и предложена к использованию методика расчета заданий для контуров управления системы АСУТП, дающая возможность направленного регулирования технологического процесса производства крафт-лайнера.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1) Алимпиев, Э.Л. Применение множественного корреляционного анализа для исследования взаимосвязи технологических параметров с прочностными характеристиками крафт-лайнера [Текст] / Э.Л. Алимпиев, Я.В. Казаков, В.И. Комаров // Целлюлоза. Бумага. Картон. - 2012. - № 1 - с. 52-56.

2) Алимпиев, Э.Л. Расчет регрессионных моделей для оптимизации управляемого АСУТП технологического процесса производства крафт-лайнера [Текст] / Э.Л. Алимпиев, Я.В. Казаков, В.И. Комаров // Изв. высш. учеб. заведений. Лесной журнал. - 2012. - № 4 - с. 129-137.

3) Алимпиев, Э.Л. Использование статистического анализа для оптимизации параметров технологического процесса [Текст] / Э.Л. Алимпиев,

В.И. Комаров, Я.В. Казаков // Развитие научных основ современных способов комплексной химической и биохимической переработки растительного сырья: Наука - северному региону: сб. науч. тр.- Архангельск: Изд-во САФУ, 2010. -Вып. 83 - с. 76-84.

4) Алимпиев, Э. Л. Использование методики экстремальных значений для оценки влияния вариации технологических параметров процесса, управляемого АСУТП, на показатели качества крафт-лайнера [Текст] / Э.Л. Алимпиев, В.И. Комаров, Я.В. Казаков // Современные тенденции в развитии производства бумаги, картона, гофрокартона из макулатурного сырья: материалы 11-й Меж-дунар. науч.-техн. конф. - Караваево, 2010. - с. 32-41

5) Алимпиев, Э.Л. Применение парного корреляционного анализа для исследования взаимосвязи показателей качества крафт-лайнера и параметров технологического процесса [Текст] / Э.Л. Алимпиев, В.И. Комаров, Я.В. Казаков // Научные обоснования эффективных систем производства бумаги, флютинга, тест-лайнера и гофрокартона: материалы и доклады 12-й Междунар. науч.-техн. конф. - Караваево, 2011. - с. 92-102.

6) Алимпиев, Э.Л. Возможность применения статистических методов для отбора технологических факторов процесса, управляемого АСУТП, критичных для прочностных характеристик крафт-лайнера. [Текст] / Э.Л. Алимпиев, Я.В. Казаков // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: материалы 1-й Междунар. научн.-техн. конф. - Архангельск: Изд-во САФУ, 2011. - с. 219224.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;

АСУП - автоматизированная система управления производством;

КДМ - картоноделательная машина;

БПУ - бак постоянного уровня;

QCS - система управления качеством;

DCS - распределенная система управления;

п - число измерений (опытов);

СУБД - система управления базами данных;

гху -коэффициент парной корреляции для выборки данных;

Rxy - коэффициент парной корреляции для генеральной совокупности данных;

Ry,\...i - коэффициент множественной корреляции;

R - коэффициент детерминации;

хср, х - усредненное по выборке значение переменной;

V„,% - коэффициент вариации по стандартному отклонению (мера изменчивости по отношению к среднему значению); <зх - среднеквадратичное отклонение, оцененное по выборке; Ек - коэффициент эксцесса; Aj - коэффициент асимметрии;

а£, аА - доверительные интервалы Ек и на уровне значимости 0,05;

Хтп, Хтэх - минимальное и максимальное значение выборки;

Ду - расчетный показатель относительной изменчивости зависимой перемен

ной от факторного признака в пределах регламентного диапазона;

У, АК-расчетная оценка характеристики, ее изменение.

ПЕРЕЧЕНЬ ПАРАМЕТРОВ:

Ух (П) - Абсолютное сопротивление продавливанию, кПа; у2 {ИСТ) - Разрушающее усилие сжатия кольца, Н; х0 (М) - Масса 1 м2, г;

Х\ (% НСПЦ) - процентное содержание НСПЦ в композиции основного слоя %;

Х2 (СПос) - степень помола массы основного слоя, 'ИГР;

(сое) - концентрация массы в БПУ основного слоя, %; Х4 (сня:) - концентрация массы в напорном ящике основного слоя, %; Х5 (рЯняО - рН массы в напорном ящике основного слоя; Хб (*юп) - температура массы в напорном ящике основного слоя, °С; х7 - соотношение напуска массы основного слоя;

х8 (СППс) - степень помола массы покровного слоя, °ШР; хд (сняг) - концентрация массы в напорном ящике покровного слоя, %; х10 (р//няг) - рН массы в напорном ящике покровного слоя; Х\ 1 (ЯУПС) - соотношение напуска покровного слоя; хп (^кл) - расход канифольного клея, л/мин; х13 (скл) - концентрация канифольного клея, г/л; Х\4 (ргл) - плотность глинозема, г/см3;

(рЯгл) -рН глинозема; Х16 (Кгт) - расход глинозема основного слоя, м3/час; хп (Яглг) - расход глинозема покровного слоя, м3/час; XI8 (^ос) - суммарный напор в напорном ящике основного слоя, м; Х\9 (^пс) _ суммарный напор в напорном ящике покровного слоя, м; х2о (СПнспц) - степень помола НСПЦ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью и подпися ми, просим направлять по адресу:

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, САФУ, диссертационный совет Д 212.008.02.

Подписано в печать 03.12.2012. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1060.

Издательско-полиграфический центр им. В.Н. Булатова ФГАОУ ВПО САФУ 163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Взаимосвязь технологических параметров с характеристиками качества

1.2 Применение теории управления к технологическому процессу производства волокнистых материалов

1.2.1 Архитектура систем сбора данных и управления

1.2.2 Функциональные особенности уровней управления

1.3 Решения автоматизации ЦБП

1.4 Обоснованность применения статистических методов исследования к технологическому процессу производства картона

1.5 Выводы по обзору литературы, постановка задачи исследования

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика объекта исследования

2.2 Обоснование выбора контролируемых характеристик и исходного набора влияющих факторов

2.3 Методики сбора данных

2.4 Методики вычислений статистических характеристик

2.4.1 Описательная статистика

2.4.2 Корреляционный анализ

2.4.2.1 Парный корреляционный анализ

2.4.2.2 Множественный корреляционный анализ

2.4.3 Регрессионный анализ

2.4.4 Метод экстремальных значений

2.5 Методы определения показателей качества крафт-лайнера

2.5.1 Определение абсолютного сопротивления продавливанию

2.5.2 Определение впитываемости по Коббу

2.5.3 Определение разрушающего усилия при сжатии кольца

2.5.4 Определение воздухонепроницемости

2.5.5 Определение массы 1 м

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Предварительная обработка данных

3.1.1 Сбор исходных данных

3.1.2 Описательная статистика выборки

3.2 Отбор наиболее значимых влияющих факторов для построения статистической управляющей модели

3.2.1 Отбор влияющих факторов по результатам парного корреляционного анализа

3.2.1.1 Расчет коэффициентов парной корреляции

3.2.1.2 Оценка действительности коэффициентов парной корреляции по критерию Стьюдента (/-критерий)

3.2.1.3 Интервальная оценка коэффициентов парной корреляции

3.2.1.4 Оценка влияния сезонных изменений

3.2.1.5 Выводы по результатам парного корреляционного анализа

3.2.2 Выбор влияющих факторов по величине коэффициента вариации

3.2.3 Выбор влияющих факторов и анализ взаимосвязей по экстремальным значениям

3.3 Оценка применимости методик отбора влияющих факторов методом множественного корреляционного анализа

3.4 Построение статистической модели для оптимизации технологии методом регрессионного анализа

3.4.1 Построение регрессионной модели

3.4.2 Количественная оценка эффективности полученных регрессионных моделей

3.5 Применимость регрессионных моделей

3.5.1 Анализ уравнений связи с учетом физических аспектов

3.5.2 Оценка применимости полученных уравнений по статистическим показателям 121 4 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 124 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 126 ПРИЛОЖЕНИЕ А 138 Таблица 1 — Описательная статистика выборки 139 ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АСУ - автоматизированная система управления;

АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом; АСУП - автоматизированная система управления производством; АРМ - автоматизированное рабочее место; ТП - технологический процесс;

ИАСУ - интегрированная автоматизированная система управления;

PID - пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования;

Р - пропорциональный закон регулирования;

PI - пропорционально-интегральный закон регулирования;

PD - пропорционально-дифференциальный закон регулирования;

КДМ - картоноделательная машина;

БПУ - бак постоянного уровня;

СУ - система управления; к\ \ - коэффициенты передачи;

Т\ \ - постоянные времени;

Х\2 - время транспортного запаздывания;

G - передаточная функция;

ХПК - химическая потребность кислорода; рНр -рН точки осаждения;

QCS - система управления качеством;

DCS - распределенная система управления;

CD, ПН - поперечное направление;

MD, МН - машинное направление;

ESS - пространственный датчик жесткости;

TEA - энергия, поглощаемая при растяжении;

TSO - Tensile Stiffness Orientation ориентация модуля упругости;

TSI - Tensile Stiffness Index коэффициент упругости;

ОУ - объект управления; п - число измерений (опытов); пв - число измерений данного параметра в выборке;

СУБД - система управления баз данных; гху -коэффициент парной корреляции для выборки данных;

Яху - коэффициент парной корреляции для генеральной совокупности данных; коэффициент множественной корреляции; М(х) - математическое ожидание; х - усредненное по выборке значение параметра; ,% - коэффициент вариации по стандартному отклонению (мера изменчивости по отношению к среднему значению);

Ме - Значение признака, приходящееся на середину ранжированного ряда выборочных данных;

М0 - значение признака, повторяющееся в выборке с наибольшей частотой; ах - генеральное среднее квадратическое отклонение, оцененное по выборке; йх - генеральная дисперсия, оцененная по выборке; Ек - коэффициент эксцесса; А5 - коэффициент асимметрии;

- доверительные интервалы эксцесса и асимметричности на уровне значимости 0,05; лгт;п, хтах - минимальное и максимальное значение выборки;

Ау - расчетный показатель относительной изменчивости зависимой переменной от факторного признака в пределах регламентного диапазона; Хт1„(Р), Хтах(р) - минимальное и максимальное значение, определенное производственным регламентом

В настоящее время на мировом рынке прослеживаются устойчивые тенденции роста потребительских запросов к упаковке товаров. На основании исследований, проведенных специалистами французской организации French Trade Commission, определены основные тренды на ближайший период: снижение веса упаковки, возможность ее утилизации и экологичность. Гофропродукция, как немногие другие сегменты упаковочного рынка, полностью отвечает этим требованиям, а значит, спрос на нее будет расти. Эксперты финского концерна Jaakko Pôyry Group также прогнозируют возрастание потребления бумаги и картона в мире к 2015 году с 358 до 456 млн т/год. Среднегодовой рост потребления бумажной продукции в мире 2,2 %. Самые высокие темпы потребления - 5 % к указанному году - финские аналитики ожидают в странах Восточной Европы. Планируется, что они обгонят по этому показателю Китай и другие страны Азии. И лидирующие позиции среди упаковочных продуктов останутся за картонными коробками в силу дешевизны, эко-логичности и ряда технических характеристик.

По данным Росстата, производство гофропродукции в 2010 году составило около 3800 млн.кв.м. и выросло по сравнению с 2009 годом на 6,5%. В 2011 году темпы роста несколько сократились, но все равно превышали мировые. В таблице 1 представлены показатели, характеризующие прогнозируемый прирост выпуска тарного картона ведущими предприятиями РФ.

Таблица 1 - Прогноз увеличения мощностей по производству тарных картонов ведущих предприятий РФ

Предприятие Выпуск тарного картона, тыс. т Примечание

2010 г 2015 г

Архангельский ЦБК 517,5 640,5 Увеличение производительности существующей машины

Выборгская целлюлоза 100 250 Реализован 1 этап

Картон и упаковка» («Николь-Пак») 51,7 120 Увеличение производительности

ГК «ОБФ» 127 400 Установка двух новых маши и модернизация существующих

СФТ Групп» 40 190 Установка новой БДМ

ИТОГО прирост мощности 775

Динамика рыночной ситуации неизбежно влечет за собой растущие требования к качественным показателям тарного картона. Его основными потребительскими свойствами являются физико-механические характеристики. Поддержание их в заданных пределах - основная задача управления технологическим процессом. Объективная сложность контроля при этом обусловлена невозможностью получения измерений, значений для показателей качества в режиме реального времени. Поэтому для систем АСУТП контролируемыми переменными являются технологические параметры, от которых в той или иной степени зависят основные характеристики картона. При этом вид и степень зависимости определяется большим количеством одновременно воздействующих факторов. Из анализа библиографических источников следует, что наряду с общими закономерностями существенными для свойств продукции могут оказаться факторы (либо их сочетание), определяемые спецификой как технологического потока, так и алгоритмической схемы управления. Выявление такого рода зависимостей ручными методами не всегда приносит желанные результаты в условиях производства.

Появление и развитие вычислительной техники значительно расширило возможности применения систем управления, которые стали адаптивнее к настройкам и внесению изменений.

Актуальность работы.

В целлюлозно-бумажном производстве существует ряд объективных особенностей, затрудняющих управление качественными показателями конечной продукции. К таковым можно отнести:

- невозможность объединения стадий процесса в едином цикле;

- большие объемы исходных компонентов и промежуточных полуфабрикатов (необходимость хранения и кондиционирования практически для каждой стадии переработки);

- значительные транспортные задержки как управляющих воздействий, так и нежелательных возмущений;

- нестабильность состава и качества исходного сырья;

- переходные процессы, обусловленные инертностью технологического потока, возникающие вследствие остановов (перерывов в работе технологических участков, узлов, а также при смене вида выпускаемой продукции);

- неизбежность многократной переработки исходных материалов (обрывность машины, переработка несортовой продукции и т.п.);

- сезонные колебания, препятствующие созданию стабильных начальных условий практически на всех стадиях процесса (температура и влажность окружающей среды, оказывающие влияние на состояние сырья и полуфабрикатов; температура, состав и биохимические показатели воды);

- уникальность условий производства, обусловленная свойствами технологических потоков, физико-химическими характеристиками используемых компонентов, особенностями конструкции технологического оборудования, сложностью выполнения текущих измерений и лабораторных анализов, условиями и ограничениями рабочих режимов.

Объектами управления являются процессы, происходящие в отдельных элементах технологической линии: бассейнах, трубопроводах, напорных ящиках, элементах конструкции сеточной, прессовой и сушильной частей, и так далее.

В настоящее время на базе современных систем АСУТП и АСУП есть, как правило, возможность для сбора и хранения больших массивов данных о состоянии практически всех стадий технологического процесса за длительные временные интервалы. Это как показания измерительных приборов, так и результаты лабораторных анализов.

Статистический анализ предоставляет возможность использования архивных данных для выработки подхода к оптимизации управления технологическим процессом в целом, с использованием многофакторных моделей, учитывающих отклонения входных параметров.

Преимуществом такой методики является возможность создания гибкого алгоритма, адаптированного под изменяющиеся производственные условия.

Цель работы - на основании исследования технологического процесса производства крафт-лайнера методами статистического анализа, получить математические модели для обоснованной корректировки заданий алгоритмов функционирующей АСУТП, что позволит оптимизировать технологию и снизить долю несортовой продукции.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- дать статистическую оценку изменения технологических параметров процесса, управляемого АСУТП и характеристик качества крафт-лайнера различной массы 1 м2 за период полного цикла сезонных изменений;

- методами статистического анализа установить технологические факторы, критичные для характеристик готовой продукции процесса, управляемого АСУТП;

- количественно оценить взаимосвязь факторов технологического процесса и характеристик качества крафт-лайнера;

- разработать регрессионные модели для оптимизации качества крафт-лайнера, оценить их эффективность и применимость.

На защиту выносится:

- метод получения и результаты статического анализа репрезентативной выборки, включающей входные и выходные параметры процесса производства крафт-лайнера, контролируемые АСУТП и ОТК, позволяющие получить достоверные данные об их вариации;

- данные о влиянии вариации технологических параметров на качество крафт-лайнера с учетом массы 1 м2 и сезонности;

- результаты корреляционного анализа взаимосвязи прочностных характеристик картона и технологических параметров в условиях работы АСУТП;

- способ отбора влияющих факторов и применения регрессионных моделей как с точки зрения статистической репрезентативности, так и физической обоснованности описываемых закономерностей;

- регрессионные модели прогнозирования характеристик крафт-лайнера для наборов переменных, полученных с применением различных методов отбора влияющих факторов;

- практические рекомендации по оптимизации технологического процесса, управляемого АСУТП.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

4 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1) В результате исследования технологического процесса производства картона крафт-лайнер на КДМ-1 ОАО «Архангельский ЦБК» получены уравнения статистических зависимостей прочностных характеристик (абсолютного сопротивления продавливанию, разрушающего усилия при сжатии кольца в поперечном направлении) от различных влияющих факторов в условиях функционирующей АСУТП. Показано, что применение полученных уравнений дает возможность увеличения средних значений прочностных характеристик картона: сопротивления продавливанию от 52 кПа (картон массой 125 г/м ) до 165 кПа (картон 175 г/м ), разрушающего усилия при сжатии кольца в поперечном направлении от 11 Н (картон 125 г/м2) до 40 Н (картон 175 г/м2).

2) По результатам статистической обработки исходного массива данных за период полного сезонного цикла установлено, что распределения величин характеристик технологического процесса, управляемого АСУТП, соответствуют нормальному закону, что означает применимость в исследованиях методов статистического анализа и дает основание рекомендовать изложенную методику к применению на предприятиях целлюлозно-бумажной отрасли. Оценка нестабильности технологических параметров и вариации характеристик качества крафт-лайнера показала, что коэффициент вариации прочностных характеристик составляет 5.8%. Вариация ряда факторных признаков значительно превышает вариацию контролируемых характеристик.

3) Для выборок с числом измерений 1900.3600 установлено, что парные коэффициенты корреляции (гху) с абсолютными значениями более 0,15 действительны в пределах генеральной совокупности данных. По результатам парного корреляционного анализа установлено, что малые абсолютные значения гху не позволяют объяснить закономерности влияния технологических факторов на качество крафт-лайнера. Действительность и репрезентативность полученных коэффициентов дает основание для их применения в качестве критериев отбора переменных для множественного корреляционного и регрессионного анализа.

4) При формировании наборов факторов, влияющих на прочностные характеристики, показано, что для технологического процесса производства крафтлайнера, управляемого АСУТП, высокая вариация факторных признаков не является причиной изменчивости прочностных характеристик. Несмотря на слабую корреляционную связь контролируемых характеристик с отдельными влияющими факторами (наибольшие значения 1^1 = 0,2.0,42), репрезентативность и прогнозирующая возможность наборов, полученных по максимальным значениям гху, подтверждена методом множественного корреляционного анализа и статистическим критерием Фишера-Снедекора.

5) Обосновано, что для массивов данных о технологическом процессе с низкой корреляционной связью, для определения перечня параметров регрессионных моделей целесообразно применение методики экстремальных значений. Установл лено, что перечень факторов для крафт-лайнера с разной массой 1 м различен. Тем самым учитывается изменение условий формования структуры картона на сетке КДМ.

6) Разработана и предложена к использованию методика расчета заданий для контуров управления системы АСУТП, дающая возможность направленного регулирования технологического процесса производства крафт-лайнера.

1. Brewster, D.B. Mill-Wide Process Control & Information Systems/ D.B. Brewster // Pulp And Paper Manufacture Third Edition Vol.10 Tappi Atlanta, GA, USA 30348-5113

2. Corriou, J.-P. Process Control. Theory and Applications / J.-P Corriou // Springer Verlag, 2004, 752 p.

3. Camacho, E.F. Model Predictive Control / E.F. Camacho, C. Bordons // Springer-Verlag, London, 1999.

4. Anderson, B.D.O. Linear Optimal Control / B.D.O. Anderson, J.B. Moore // Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1971.

5. Козырев, A.A. Организация и планирование производства, Методические указания ЦБП-Экономика-Планирование. Текст. / С-Пб.: СПБГТУРП, 2005,-23с.

6. Вайсман, JI.M. Структура бумаги и методы ее контроля Текст. / Л.М. Вайсман. М.: Лесн. пром-сть, 1973. - 152 с.

7. Новые направления автоматизации ЦБП: Материалы семинара Honeywell, Архангельск, 2006.

8. Аликин, В.П. Вероятность фазовых переходов в системе "целлюлоза-вода" Текст. / В.П. Аликин, В.А. Буюмелев, В.Е. Головко, Т.Б. Глобина // Химия и технология бумаги: Межвуз. сб. науч. тр. -Л.: ЛТА, 1985, С. 95. 100.

9. Леонтьев, В.Н. Однородность бумажного полотна и методы ее оценки Текст. / В.Н. Леонтьев, Д.В. Дунаев // Машины и аппараты целлюлозно-бумажного производства Межвуз. сб. науч. тр. К 75-летию университета, СПбГТУРП, 2005 С. 22-26.

10. Law, K.N. A study of fiber orientation and its effects on physical properties in wetprocess hardboard / K.N. Law // A thesis for the Degree Ph. D., University of Toronto, 1974. 178p.

11. Сысоева, H.B. Технологическое регулирование жесткости картона-лайнера в размольно-подготовительном отделе Текст. / Н.В. Сысоева, A.B. Гурьев, В.И. Комаров // Лесн. журн., 2003. -№ 2 (ИВУЗ).

12. Чичаев, В.А. Оборудование целлюлозно-бумажного производства. В 2-х томах. Т. 2. Бумагоделательные машины Текст. / В.А. Чичаев, M.J1. Глезин, В.А. Екимова и др.— М.: Лесная пром-сть, 1981.—264 с.

13. Комаров, В.И. Механизм разрушения целлюлозно-бумажных материалов. Текст. /В.И. Комаров // Лесн. журн. 1999. - № 4. - С. 96-103. - (Изв. высш. учеб. заведений).

14. Фляте, Д.М. Свойства бумаги.Текст. / Д.М. Фляте-М.:Лесн.пром-стъ,1986.-680с.

15. Комаров В.И, Лабораторная оценка физико-механических свойств сульфатной небеленой целлюлозы Текст. / Комаров В.И, Личутина Т.Ф. // Лесн. журн.-1985,- № 6 С.85.90 (Изв. высш. учеб. заведений).

16. Махотина, Л.Г. Технология тароупаковочных видов бумаги и картона, Учебное пособие Текст. / Махотина Л.Г., Аким Э.Л. СПб. СП6ГТУРП,2004.-112с

17. Au, С.О. Application of the Wet-End paper / C.O. Au, I. Thorn London: Chapman and Hall, 1995. - 200 p.

18. Смирнова, Е.Г. Формирование прочности бумажного полотна в процессе обезвоживания Текст. / Е.Г. Смирнова, A.C. Смолин // Химия и технология бумаги: межвуз. сб. н. тр.-СПб,2000.-с.66- 72.

19. Комаров, В.И. Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3 т. Т. II. Производство бумаги и картона. Ч. 1. Технология производства и обработки бумаги и картона. Текст. / В.И. Комаров, Л.А. Галкина, Л.Н. Лаптев и др. СПб.: Политехника, 2005 - 423с.

20. Кугушев, И.Д. Теория процессов отлива и обезвоживания бумажной массы Текст. / И.Д. Кугушев. — М.: Лесн. пром-сть, 1967. — 262 с.

21. Waller, М.Н. Papermaking retention aid control /Michael H. Waller Paper Science & Engineering Department, Miami University, Oxford, OH 5056,2002.

22. Кейзер, П.М. Роль фиксирующих систем в производстве бумаги Текст. / П.М. Кейзер, A.C. Смолин, В.И. Крупин // Химия и технология бумаги: Межвуз. сб-кнаучн.трудов.-СПб,2001.-с.23.25.

23. Александров, A.B. Гидродинамика процессов формирования бумаги Текст. / A.B. Александров, А.Г. Андреев, Т.Н. Александрова Владивосток Даль-наука,2006.-167с.

24. Gullichsen, J Papermaking Science And Technology Book 4/ J.Gullichsen, H. Paulapuro // TAPPI PRESS, 1999, chapter 8, 205-221

25. Смирнова, Е.Г. О роли добавок в формировании прочности бумаги. Текст. / Е.Г. Смирнова, A.C. Смолин // Химия и технология бумаги: межвуз. сб. н. тр.- СПб ,2000 С.63.66.

26. Сысоева, Н.В. Разработка технологии производства крафт-лайнера повышенной жесткости Текст.: дис. . кандидата технических наук Архангельск, 2003,- 146 с.

27. Clevett, K.J., Process Analyzer Technology / K.J. Clevett John Wiley and sons, New York, 1986.

28. Mix, P. E., The Design and Application of Process Analyzer Systems. New York: Wiley Interscience, 1984.

29. Бондаренкова, И.В. Технологические измерения и приборы ЦБП Текст. / И.В. Бондаренкова, И.С. Ковчин, Г.А. Кондрашкова, A.B. Черникова.-СПб.: СПбГТУРП, 2002 27с.

30. Жукова, Ю.С. Повышение эффективности систем регулирования в ЦБП Текст. / Ю.С. Жукова, A.B. Черникова Ресурсо-и энергосбереж.в ЦБП: Сб.трудов межд. науч.-практ. конф., СПбГТУРП, 2005 С.121-122.

31. Кондрашкова, Г.А. Автоматизация технологических процессов производства бумаги Текст. / Г.А. Кондрашкова, В.Н. Леонтьев, О.М. Шапоров М.: Лесная промышленность, 1989г.

32. Control of detrimental phenomena in papermaking. Compilation of existing and avalible measurement methods referring to present knowledge. Integrated project. VTT: Edelman K., Kaijaluoto S. KCL: Nappa M. 2005

33. Neimo, L. Papermaking Science and Technology, Book 4, Papermaking Chemistry / L. Neimo, Gummerus Printing, Jyvaskyla, 1999.

34. Connelly, N.G. Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC recommendations / Neil G. Connelly, Richard M. Hartshorn, Ture Damhus // Biddies Ltd, King's Lynn, Norfolk, UK, 2005

35. Кейзер, П.М. О роли соединений алюминия в формировании прочностных характеристик бумаги в процессе наполнения Текст. / П.М. Кейзер, И.Ф. Зорин, А.С. Смолин // Химия и технология бумаги:межвуз.сб.н.тр.-СПб,2000 с. 25.28.

36. Фляте, Д.М. Использование соединений алюминия для повышения прочности тарного картона Текст. / Д.М. Фляте, Г.И. Чижов, Е.П. Елкина // Бумажная промышленность, 1984, № 2, с.5,.,6.

37. Jolly, W. L. Modern Inorganic Chemistry / W. L. Jolly, McGaw-Hill, NY,1985

38. Morgan, J. J. Aquatic Chemistry / J.J. Morgan, W. Stumm, W., Wiley Interscience, NY, 1963.

39. Eklund, D. Paper Chemistry: An Introduction / D. Eklund, T. Lindstorm. T, DT Paper Science Publications, Grankulla, Finland, 1991

40. Pauling L., The Nature of the Chemical Bond, 3 ed. / L. Pauling, Cornell Univercity. Press, Ithaca, NY, 1960.

41. Marion, S.P Effect of diverse anions on the pH of maximum precipitation of aluminum hydroxide / S.P. Marion, A.W. Thomas // Journal of Colloid Science, 1:221, 1946, ref by Hanna G.P Rubin A.J., in J. Am. Water Works Ass. 62(5):315 (1970).

42. Zelewsky, A. Stereochemistry of Coordination Compounds / A. Zelewsky John Wiley: Chichester, 1995

43. Matijevic E., Stryker L. J. Coagulation and reversal of charge of lyophobic colloids by hydrolyzed metal ions III Aluminum Sulfate // J. Coll. Interface Sci. 1966. -V. 22. №1. - P. 68-77.

44. Crow, R.D The Chemistry of Aluminum Salts in Papermaking: Aluminum Adsorption / R.D. Crow, R.A. Stratton // Papermakers Conference, p 183-187, 1985.

45. Margerum, D.W. Kinetics and mechanisms of complex formation and li-gand exchange / D.W. Margerum, G.R. Gayley, D.C. Weatherborn, G.A. Pagenkopf // American Chemical Society, Washington, 1978.

46. Hyden, P.L. Systematic investigations of the hydrolysis and precipitation of aluminium(III) / P.L. Hyden, A.J. Rubin // Aquaeos-Environmental Chemistry of Metals Ann Arbor Sci., Ann Arbor, 1974, p 317.

47. Bertsch, P.M. Aquaeous polynuclear aluminium species / P.M. Bertsch // The Environmental Chemistry of Aluminium (G. Sposito, Ed.) CRC Press, Boca Raton, 1989

48. Lindstrom Т., Flocculation by microparticle systems / T. Lindstrom, H. Hallgren, F. Hedborg // Nordic Pulp Pap. Res. J., V. 4, № 2, p. 99.106 1989.

49. Holmbom, В Disturbing substances and colloidal stability in papermaking / B. Holmbom, R. Ekman // Project report, Abo Academy Univercity, Turku, Finland, 1993.

50. Hatton, J.V. Ralationships between handsheet and physical properties for kraft pulps / J.V. Hatton, M. Smakova // Tappi 1972. Vol.55 Nol - p.73 - 96.

51. Thorn, I.; Applications of Wet-End Paper Chemistry /1. Thorn; C. Au // 2nd ed., 2009, XII, 226 p

52. Обливин, A.H. Процессы и аппараты химической технологии древесины, Учебник для вузов Текст. / А.Н. Обливин, К.С. Прокофьев, А.И. Киприанов. -М.: МГУЛ, 2002

53. Кириллов, А.Н. Об управлении многостадийными процессами Текст. / А.Н. Кириллов, Б.М Буре, Д.А. Кириллов Межвуз.сб.науч.тр."Машины и аппараты целлюлозно-бумажного производства" // СПб.: СПбГТУРП, 2005. С.130-132.

54. Мусаев, А.А. Алгоритмы аналитического управления производственными процессами Текст. / А.А. Мусаев // Автоматизация в промышленности.-2004, №1, с. 30-35.

55. Сенигов, П.Н. Теория автоматического управления: конспект лекций Текст. / П.Н. Сенигов. Челябинск: ЮУрГУ, 2000 - 93с.

56. Сафонова, М.В. К вопросу об идентификации процесса производства тарного картона для целей управления Текст. / Сафонова М.В., Бондаренкова И.В., Карлицкий A.A. и др. //Химия и технология бумаги: Межвуз. сб. на уч. тр.-Л.: ЛТА, 1985, С.116. .119.

57. Сафонова, М.Р. Автоматизация технологических процессов ЦБП. Текст. / Сафонова, М.Р., Черникова, A.B. Ремизова, И.В. // СПб.: СПбГТУРП, 2002.-53С.

58. Уланов, Г.М. Методы разработки интегрированных АСУ промышленными предприятиями Г.М. Уланов, P.A. Алиев, В.П. Кривошеев. М.: Энергоатом-издат, 1983. 320с.

59. ГОСТ 34.003-90. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Информационная технология. Автоматизированные системы. Термины и определения Текст. / М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1991. 144с.

60. Волкова, В.Н. Информационные системы Текст. / В. Н. Волкова, Б. И. Кузина Уч. пособие для студентов вузов по специальности 071900 "Информационные системы в экономике" // СПб.: СПбГТУ, 1998. - 213с.

61. Slavin, R. Единственный путь повышения эффективности производства интеграция "снизу вверх" Текст. / Roy Slavin Мир компьютерной автоматизации, 2000, № 1, с. 17-22.

62. Мусаев, A.A. Интеграция автоматизированных систем управления крупных промышленных предприятий: принципы, проблемы, решения Текст. / A.A. Мусаев, Ю.М. Шерстюк // Автоматизация в промышленности, 2003, №10. С. 40-45.

63. Любашин, А.Н. Системная интеграция и системный консалтинг / А.Н. Любашин // Мир компьютерной автоматизации, 2000, № 1, с. 55-59.

64. Кугушев, И.Д. Оборудование массоподготовительного отдела бумагоделательной машины Текст. / И.Д. Кугушев, О.А. Терентьев, B.C. Куров, Н.Н. Ко-кушин, А.С. Смолин СПб.: СПбГТУРП, 2002.-28с.

65. Hakan, К. Fiber Guide Fiber analysis and process applications in the pulp and paper industry / K. Hakan // AB Lorentzen & Wetter. Sweden. - 2006. - 120p.

66. Зальцман, М.Г. Определение ориентации волокон в бумаге Текст. / М.Г. Зальцман, Л.Г. Вайсман, Г.Э. Финкелыптейн М.: Бум, пром-сть. — 1971. -№5 —С. 9-10.

67. Непеин, В.И. Роль ориентации волокна в формировании прочности промышленной бумаги Текст. / В.И. Непеин, Л.И. Киприанов, С.В. Бабурин // Совершенствование производства бумаги и картона: сб. тр. ЦНИИБ. — 1976. — Вып.11.—С. 27-32.

68. Lu, W. Micro-model of paper. Part 2: Statistical analysis of paper structure / W. Lu, L.A. Carlsson // Tappi 1996. №1 -p.203 - 210.

69. Фляте, Д.М. Влияние температуры сушки на пористость бумаги Текст. / Д.М. Фляте, М.Р. Каган // Бум. пром-сть. -1971.- № 9,- С. 7-8.

70. Маки, С. Изучение пористой структуры бумаги. Часть 1. Состояние пор в бумаге и физические свойства бумаги Текст. / С. Маки // Камипа гикеси. — 1978. №22. — С. 84-88.

71. Аким, Э.Л. Взаимосвязь деформационных и сорбционных свойств целлюлозных материалов в напряженно-деформированном состоянии / Э.Л. Аким, О.А. Ерохина, В.А. Романов, Т.Н. Романова // Химия древесины.-1989, №4 -С.20.33.

72. Komulainen, P. Using online porosity analyser for process and quality control/ P. Komulainen, H. Mustalahti, J. Rintamaki, U. Launonen // TAPPSA Journal july 2007.

73. Бабурин C.B., Реологические основы процессов целлюлозно-бумажного производства. Текст. / C.B. Бабурин, А.И. Киприанов // М.: Лесн. пром-сть, 1983.-192 с.

74. Me. Leod, M. Kraft Pulping variables, Short course / M. Mc.Leod, T. Johnson in TAPPI, Tech. Assn. Papers. Savannah 1995.

75. Иванов, A.H. Модернизация и автоматизация технологических процессов производства волокнистых полуфабрикатов, бумаги, картона и гофротары Текст. / А.Н. Иванов // в сб. докладов Междун. научно-практическая конференция ЦБП -СПб. СПбГТУРП,2006.-58с.

76. Дятлова, Е.П. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами ЦБП Текст. / Е.П. Дятлова, М.Р. Сафонова, -СПб., СПбГТУРП, 2006 64с.

77. Аким, В.А. Температурно-влажностные границы релаксационных состояний бумагообразующих полимеров Текст. / В.А. Аким, O.A. Ерохина, Т. Н. Романова, Э.Л. Аким //Химия древесины. -1989. с. 32. .37.

78. Бартенев, Г.М. Изменение релаксационных свойств целлюлозы в процессе размола Текст. / Бартенев Г.М., Чурина Л.А. Влияние свойств волокнистых полуфабрикатов на технологию бумаги: Сб. тр. ЦНИИБ.-М.: ВНИПИЭИлеспром. -1986.—С. 112.

79. Вейнов, К.А. Изучения влияния ориентации волокна на прочностные свойства бумаги Текст. // К.А. Вейнов Исследования в области технологии бумаги: сб. тр. ЦНИИБ. — 1973. — Вып. 80. — С. 234-238.

80. Комиссарчик, В.Ф. Автоматическое регулирование технологических процессов: Учебное пособие Текст. / В.Ф. Комиссарчик. Тверь: ТГТУ, 1995. 71 с.

81. Лаптев, Н.В. Информационное обеспечение анализа и управления технологическими процессами. Текст. / Лаптев, Н.В. Кондрашкова Г.А. // Химия и технология бумаги: межвуз. сб. н. тр. СПб., 2000.-е. 137. 140.

82. Castro, J.J. A Pulp Mill Benchmark Problem for Control: Application of Plantwide Control Design / J.J. Castro, F.J. Doyle in J. Process Control, 14, p 329-347, 2004.

83. Комаров, В.И. Формирование физико-механических свойств сульфатной небеленой целлюлозы в процессе производства. Текст. / Комаров В.И, Личу-тина Т.Ф. // Бумажная пром-сть, 1985. №3. -С.15-17.

84. Лаптев, Н.В. Технологические процессы и их структурный анализ. Текст. / Н.В. Лаптев, Г.А. Кондрашкова Химия и технология бумаги: Межвуз. сб. н. тр.- СПб., 2000 -с. 134-137.

85. Блюм, A.C. О соотношении и развитии стандартного и специального мат. обеспечения АСУТП Текст. / А.С.Блюм, В.И. Шутиков, В.А. Доронин, В.Н. Сурков // ЦБК №1-2 1999г.

86. Тенденции развития упаковочных материалов из бумаги и картона Текст. /В экспресс-информ.-(Целлюлоза, бумага, картон. Вып. 23) . -М.: ВНИ-ПИЭИлеспром, 1990. —С. 15.

87. Алексеева, А.Н., Планирование на целлюлозно-бумажном предприятии Текст. / А.Н. Алексеева СПб:. СПбГТУРП, 2006 - 46 с.

88. Прокопчук, Л.О. Современные представления о качестве Текст. / Л.О. Прокопчук // Химия и технология бумаги: Межвуз. сб-к научн. трудов. СПб.: 2001.-c.79.82.

89. Лапин, Ю.И. Особенности определения экономической эффективности инвестиций на модернизацию бумагоделательного оборудования Текст. / Ю.И. Лапин, К.Н. Андреев Химия и технология бумаги: Межвуз. сб-к научн. трудов.-СПб,2001 .-с.32. 37.

90. Никитин, В.А. Автоматизация процессов испытания, отладки и верификации математических моделей в задачах управления промышленными объектами Текст. / В.А. Никитин, A.A. Мусаев // Приборы и системы 2007, №6, с. 1-6.

91. Заляжных, В.В. Статистические методы контроля и управления качеством Текст. / В.В. Заляжных, А.Е. Коптелов учеб. пособие — Архангельск: Изд-во АГТУ, 2004. — 88 с.

92. Комаров, В.И. Статистические методы контроля и управления качеством на предприятиях ЦБП Текст. / В.И. Комаров, Н.А. Ленюк Учебное пособие, -Л.: РИО ЛТА, 1987 76 с

93. Данилевский, В.А. Картонная и бумажная тара Текст. / В.А. Данилевский-М.: Лесн. пром-сть, 1981.-248 с.

94. Казаков, Я.В. К вопросу о растрескивании наружного слоя картона-лайнера при рилевке и фальцовке гофррокартона. Текст. / Я.В. Казаков, В.И. Комаров // Лесн. журн., 2003. № 2 (ИВУЗ).

95. Гуль, В.Е. Структура и механические свойства полимеров Текст. / В.Е. Гуль, В.И. Кулезнев М.: Высшая школа, 1979.-352 с.

96. Аким, Э.Л. Структура и релаксационные свойства бумаги как основы целлюлозных композиционных материалов Текст. / Э.Л. Аким, В.А. Романов // Химия древесины, 1986, № 4.— с.12. 17.

97. Кремер, Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебник для вузов, изд 2-е перераб и доп. Текст. / Н.Ш. Кремер, М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004, 573 с.

98. Комаров, В.И. Исследование корреляции упругих и прочностных свойств бумаги-основы для гофрирования Текст. / В.И. Комаров //Химия и технология бумаги: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛТА.-1981.-Вып.9.-С. 22. .25.

99. Митропольский, A.K. Элементы математической статистики Текст. / А.К. Митропольский — Л.: РИО ЛТА, 1969. — 273 с.

100. Клячкин, В.Н. Статистические методы в управлении качеством: Компьютерные технологии: учеб. пособие Текст. / В.Н. Клячкин. — М.: Финансы и статистика, 2007. — 304 с.

101. ГОСТ Р 53207-2008 Картон для плоских слоев гофрированного картона. Технические условия. Текст. / Москва, Стандартинформ, 2009.

102. ГОСТ 13525.8-86 Бумага и картон. Метод определения сопротивления продавливанию Текст. Взамен ГОСТ 13525.8-78 и ГОСТ 13648.7-78; введ. 198615-05.

103. ГОСТ 13525.8-86 (ИСО 525-91) Бумага и картон. Метод определения поверхностной впитываемости воды при одностороннем смачивании (метод Кобба) Текст. Взамен ГОСТ 12605-82; введ. 2001-01-06

104. ГОСТ 10711-97 Бумага и картон. Метод определения разрушающего усилия при сжатии кольца Текст. Взамен ГОСТ 10711-74; введ. 2003-01-01

105. ISO 5636-5: 2003 Бумага и картон. Метод определения воздухопроницаемости и сопротивления воздуха (средний уровень) Часть 5: Метод Герли Текст. Взамен ГОСТ 13525.14-77; введ. 2003-06-01

106. Акжигитова А.Н. Анализ статистической совокупности в программе MS EXCEL. Методические указания к лабораторным работам Текст. / сост. А.Н. Акжигитова, Н.С. Циндин, Н.Ф. Разуваева. Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2007, 52 с.

107. Денисенко, В.П. Корреляционный анализ в целлюлозно-бумажном производстве Текст. / В.П. Денисенко, Н.М. Тертицкий М.: Лесная промышленность 1968, 152с.

108. Heyden, S.A. Network model for application cellulose fibre materials / S.A. Heyden, P.-J. Gustafsson // In the 7th Int. Conf. on Mech. Behaviour of Mater, May 1995, The Niderlands.

109. Bristow, J.A., The pore structure and sorption of liquids / J.A. Bristow, P. Kolseth, M. Dekker // Paper Structure and Properties, New York, 1986, p. 169. 182.

110. Комаров, В.И. Деформация и разрушение волокнистых целлюлозно-бумажных материалов Текст. / В.И. Комаров. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. -440 с.

111. Дьякова, Е.В. Влияние характеристик волокон и их относительного содержания в бумажной массе на деформационные и прочностные свойства тарного картона Текст.: дис. канд. техн. наук Е.В. Дьякова Архангельск, 2004, 167с.