автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и исследование многоуровневой системы управления металлургическим заводом

Г Б ОД ' 7 ОКТ 1998

На правах рукописи

ХАДЗАРАГОВА Елена Александровна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОУРОВНЕВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИМ ЗАВОДОМ (на примере гидрометаллургического производства цинка)

Специальность 05.13.01. - "Управление в технических системах"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владикавказ - 1998

Работа выполнена на кафедре теории и автоматизации металлургических процессов и печей Северо-Кавказского государственного технологического университета.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Рутковский А.Л.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Салихов З.Г.;

Ведущее предприятие: НПК "ЮгЦветметавтоматика".

Защита состоится 1998 г. в комнате Трудовой

Славы СКГТУ в — час. на заседании диссертационного Совета К 063.12.03 в Северо-Кавказском ордена Дружбы народов государственном технологическом университете по адресу: 362021, Россия, PCO - Алания, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44, Ученый Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технологического университета.

Автореферат разослан " 1998 г.

кандидат технических наук, доцент Алексеев В.П.

Ученый секретарь диссертационного совета

К 063.12.03, д.т.н., проф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Большинство металлургических предприятий являются сложными многофакторными и многостадийными объектами управления и имеют многоуровневую иерархическую организационную структуру. В частности, управление гидрометаллургическим производством цинка приходится вести в условиях неопределенности, вызванной сложностью технологической схемы, наличием в ней большого числа обратных и перекрестных связей, низким уровнем информационного обеспечения. Существующий на заводе контроль за ходом выполнения производственной программы и за основными технико-экономическими показателями не позволяет рационально управлять заводом и своевременно принимать необходимые решения.

Необходимость учета несовпадения интересов компонент управляемой си-1 стемы, наличия неопределенных факторов и различной степени информированности на различных уровнях делает актуальным разработку и исследование многоуровневой системы управления металлургическим предприятием, отвечающей требованиям единства цели управления, общности используемой информации и охватывающей все ступени управления.

Основной целью работы является разработка математических моделей многоуровневой системы управления металлургическим заводом и их теоретическое исследование. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- исследование математических моделей функционирования иерархических систем управления металлургическим заводом с учетом несовпадающих интересов компонент и анализ возможности построения принципов оптимального поведения с целью разработки стратегии управления;

- выделение уровней управления металлургическим предприятием, соответствующих теоретическим исследованиям многоуровневых систем управления металлургическим заводом с применением функционально-структурной декомпозиции;

- разработка обобщенного алгоритма оптимального управления цинковым производством при помощи методов математического программирования.

Методы исследования. При выполнении работы применен комплекс методов, включающий методы математического моделирования на ЭВМ, математическое программирование, теорию игр, математическую статистику и исследование промышленных объектов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается возможностью внедрения разработанных научных поло-

жений, выводов и рекомендаций на ряде промышленных предприятий и использованием полученных результатов в учебном процессе.

Научная новизна работы заключается в следующем:

-предложены научные подходы построения игровых моделей систем управления металлургическим заводом и доказаны теоремы их функционирования;

- на основе разработанных теоретических положений созданы способы нахождения принципов оптимальности при управлении металлургическим предприятием;

- в ходе функционально-структурной декомпозиции металлургического производства введено понятие организационно-технологической единицы (OTE) и разработаны алгоритмы оптимизации OTE и металлургического производства, представленного сетью OTE, с использованием методов явной и неявной декомпозиции соответственно;

- предложены конкретные рекомендации по обеспечению выбора оптимальных параметров ряда технологических процессов гидрометаллургического производства цинка (обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя, выщелачивания цинкового огарка, плавки анодов электролитического восстановления цинка, отмывки цинковых кеков), позволяющих улучшить качество управления металлургическим заводом в целом;

-разработан обойденный алгоритм оптимального управления взаимосвязанными переделами цинкового производства, использующий предложенные способы расчета оптимальных параметров (материальных потоков) ряда технологических процессов гидрометаллургического производства цинка и реализующий найденные принципы управления металлургическим предприятием.

Практическая значимость работы состоит:

-в использовании материалов исследований при разработке и внедрении систем управления предприятиями цветной металлургии;

- в реализации методики расчета состава шихты анодной плавки в виде пакета программы на алгоритмическом языке Pascal, успешно эксплуатируемой в составе АРМ "Технолог" электролитного цеха завода "Электроцинк" и обеспечивающей экономию серебра.

- в возможности применения материалов диссертационной работы при разработке и внедрении систем управления на заводе "Электроцинк", Челябинском электролитном цинковом заводе и Богословском алюминиевом заводе для декомпозиции сложных технологических схем и для многокритериальной оптимизации систем управления металлургическим заводом, что позволит снизить себестоимость продукции, приведет к экономии топлива и электроэнергии, повыше-

нию производительности труда и даст ориентировочный эффект от внедрения материалов работы в составе промышленных систем в размере 300-500 тысяч рублей в год на одном предприятии;

- в использовании полученных результатов в учебном процессе.

Реализация результатов работы. На основе результатов, полученных в работе, построены системы управления металлургическим заводом, разработаны программные продукты, реализующие предложенные методики расчетов ряда важнейших технологических параметров цинкового производства ( расчет выхода продуктов обжига в печи кипящего слоя, расчет материальных потоков выщелачивания цинкового огарка, реализованных на языке QB. 450, расчет состава шихты анодной плавки в виде пакета программы на алгоритмическом языке Pascal), разработан обобщенный алгоритм оптимального управления взаимосвязанными переделами цинкового производства при неполной информации.

Апробация работы. Положения диссертационной работы доложены автором и обсуждены на научно-технических конференциях СКГТУ (г. Владикавказ) в 1995- 1998 г.г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 181 наименований, 2 приложений и содержит 200 стр. машинописного текста, 24 рисунков и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение.

Обоснована актуальность темы, поставлена цель исследований, обоснованы и сформулированы задачи исследований, раскрывается научная новизна, отмечается практическая значимость, перечисляются положения выносимые на защиту, дается информация об апробации результатов работы, приводится структура диссертации.

Глава 1. Современное состояние вопроса.

Первая глава посвящена аналитическому обзору современного состояния проблемы построения и функционирования многоуровневых систем управления металлургическим предприятием (методам управления многоуровневыми системами управления, методам синтеза иерархических структур сложных металлургических комплексов, методам оптимизации и декомпозиции). Сделан вывод,

что, несмотря на актуальность, вопросам разработки алгоритмов эффективного функционирования многоуровневых систем управления металлургическими предприятиями, обеспечивающих достижения цели производственной системы уделялось недостаточное внимание.

Глава 2. Разработка принципов построения систем управления

металлургическим предприятием

Вторая глава посвящена исследованию многоуровневых иерархических систем управления.

Рассматриваются принципы построения моделей функционирования замкнутых промышленных систем. При построении математических моделей функционирования металлургического завода возникает необходимость учета сложных взаимосвязей участников производственного процесса (компонент), входящих в состав модели и оказывающих существенное влияние на реализацию альтернатив развития и достижения конечной цели. Технологические связи металлургического завода, в частности цинкового, определяются уравнениями материального баланса, с помощью которых вырабатываются основные управляющие воздействия. Внутренние межкомпонентные связи описаны с помощью конечного графа Г=(2,Г), вершинами которого служат компоненты модели ге2, 2=ХиУ, ХпУ=0, где X - основные управляемые компоненты; У - сопутствующие компоненты.

Получена иерархическая игра т лиц (сторон, заинтересованных в развитии и функционировании основных компонент ¡еХ, ¿=1,..,т) с множеством стратегий и функциями выигрыша, особенность которой заключается в том, что множества стратегий игроков зависят от количественных состояний компонент, влияющих на компоненту /', а, следовательно, и от выбора других игроков /*еХ, гУ/'*, влияющих на изменение состояний компонент из множества Г-'(/).

Выявлена необходимость конкретизации информатизационной структуры между различными основными компонентами иерархической системы, определяемой порядком выбора стратегий игроками.

Рассматриваются некоторые известные из литературы варианты игр ромбовидной структуры. Эти структуры хорошо соответствуют графу технологических процессов основного цинкового производства и позволяют иллюстрировать возможности построения принципов оптимального поведения в иерархических системах.

Рассмотрена задача распределения ресурсов оператором-технологом завода между подчиненными ему производственными подразделениями в двухуровневой системе управления, заключающаяся в построении в некотором смысле оптимальной производственной программы для производственных подразделений (/ = 1,...,и) и оптимального плана распределения ресурсов оператором-технологом А0. Она была формализована в виде бескоалиционной, кооперативной и антагонистической игр. Для такой системы найдены оптимальные в смысле Нэша управления, построены характеристические функции и определено условие принадлежности вектора выигрышей игроков С - ядру кооперативной игры.

Построены три вида характеристических функций V, V, IV каждой из которых соответствует свой принцип оптимальности. В первом случае принцип оптимальности наиболее приемлем для производственных подразделений, однако не дает максимального выигрыша для всей коалиции, так как сумма выигрышей игроков в ситуации равновесия по Нэшу не равна максимальному суммарному выигрышу

Г(5) = шах £(*<+*/К 00 ,

" /=1

где Б= {Л0,Вх,...,Вп} ; и = щ,...,ип - стратегия игрока Л0; а,- вектор выигрышей игрока Аа от продукции выпускаемой ¡-м производственным подразделением; сг

вектор выигрышей В1 от различных видов своей продукции; у*(м) - решение задачи параметрического программирования

П

у1А1<щ+сс1,

где м,- - набор ресурсов, выделяемых оператором-технологом А0 для 2?,-; V,-производственная программа для 1-го производственного подразделения по различным видам продукции; Я,--производственная или технологическая матрица В! (А,- >0); а,- - вектор наличных ресурсов В1 (а,- >0).

Характеристические функции V и IV предписывают максимальный суммарный выигрыш для коалиции, состоящей из всех игроков, однако

V малоприемлема для Вь...,Вп, поскольку гарантирует им лишь нулевые выигрыши

K(S)= max шах У [/i0(xt) + lk{xk )], . J

где b -вектор ресурсов, имеющийся в распоряжении Д); щ - вектор ресурса, выделяемый оператором А0 подразделению Вк; хк - производственная программа Вк, выбираемая из множества Вк(ик) неотрицательных векторов; 1к(хк)>0,к = 0,1,...,« - выигрыш Вк; 1кй[хк) - выигрыш Aq, получаемый от игрока Вк.

W обеспечивает получение коалициями игроков Sc{Bi,...,Bn} некоторых выигрышей, которые, однако, не больше выигрышей, определяемых характеристической функцией

W(S)= max max £[/*„(**) +4(**)J. О

еслиAq e.S,

W(S) = _ min (2)

s:ag eS,Sr\S=0 J

если Ао ~ёБ.

Заметим, что (2) использует значения 1¥(5 и 5) и уже полученные в

(1), так как 5 и 5 и 51 содержат . Доказано, что построенная функция -

суперадцитивна, обладает всеми свойствами характеристической функции и может быть использована при построении таких принципов оптимальности, как ядро и НМ-решение.

Рассмотрена ромбовидная система управления, являющаяся примером иерархической системы с тремя уровнями принятия решений. Процесс принятия решений рассматривался как некоторая игра Г = В1,В2,С,/1,...,/4) четырех лиц. Задача состоит в построении в некотором смысле оптимального плана работы производственного подразделения С и оптимального плана действий административных центров А0,В1,В2. Рассмотрены ситуации, которые часто возникают при исследовании реальных систем управления и построены соответствующие теоретико-игровые модели.

Выведены оптимальные стратегии игроков, доказана равновесность ситуаций в чистых стратегиях и суперадцитивность выведенных характеристических функций.

Рассмотрен еще один пример ромбовидной структуры управления с дополнительными связями (рис.1, а). Обозначим через Ъ вектор ресурсов, которыми располагает м,у,гг-векторы ресурсов, направляемые в ВХ,В2,СХ игроком А0; векторы ресурсов, направляемые в С[, Вп игроком 2?(; г21- векто-

ры ресурсов, направляемые в С|, В2\ игроком В2; а = а^.у,,и>), Р = - продукция С, для 2?| и В2; у = у(г'ц), 8 = 8(у21)- производствен-

ные программы подведомственных подразделений В\ \ и В2\-

После рассмотрения для каждого игрока А^^^В^С^ множества стратегий и функции выигрыша, была определена бескоалиционная игра {2=<Л0,В1,В2,С> четырех лиц (подразделения Ви,В21 игроками не считаются) (рис. 1, б). Проинято,что где а > 0- вектор полезности от единицы продукции для игрока Л$; ах > 1\ > 0 - векторы полезности от единицы продукции для игрока В\\ а2 >0,^ >0 - векторы полезности от единицы продукции для игрока В2; а3 >0,5} >0 - векторы полезности от единицы продукции для игрока С\\

В1,В2, А - технологические матрицы В1,В2,С1.

Оптимальные стратегии игроков в игре £? строятся как решения задач параметрического программирования. Доказано, что ситуация и'.у'.м'^и^.и^.у^.^.г^.б'^а'.Р*^, составленная из оптимальных решений задач:

1) тах[йза + Ь$] при условиях (а+(3)Л<и, + V, +и',а>0,р>0, где м1,г1,и'-па-

а,р

раметры задачи;

2) тах[а1а*("1>1'1>и') + Ау] при условиях уВ1 <ц.„ц +и„ =и,ип >0,у >0,

а)

б)

Рис. 1. Ромбовидные системы управления с дополнительными связями где ип,и- параметры задачи;

3)шах[а2Р*(м1'у1'и,) + ^8]пРи Условиях 4-У21 = >0,у21 >0,5>0,

где - параметры задачи;-

max^íja*(г/, v), v,*(м,,v),j + +P * (m,* (m, v), v,* (и, v), wj + +Y*("Íi(",V))+S*(V21(H,V)) ]) при условиях u+ v+ №<¿,h>0)v>0,w>0.h игры r{ií,>>*j, является равновесной в игре Q. Для каждой коалиции S определен ее наибольший гарантированный выигрыш, имея в виду, что в случае ее образования в игре Q остальные игроки могут образовывать коалицию S' и действовать против S. С этой целью рассмотрены всевозможные коалиции S. Выведены характеристические функции и вектор дележа. Доказана суперадцитивность характеристической функции и проверено условие принадлежности дележа С-ядру игры.

Рассмотрены динамические режимы функционирования иерархических систем управления металлургическим производством. Рассматривается функционирование систем управления на некотором временном отрезке (0,Т). Задачи формализованы в виде бескоалиционных игр. Определены оптимальные стратегии, характеристические функции, дележи игры. Сделан вывод о том, что если в каждый год t¡ игроки распределяют доходы между собой согласно дележу и выполнено условие его принадлежности С-ядру игры, то их устойчивое во времени функционирование гарантировано.

Глава 3. Декомпозиция металлургического производства

Рассмотрены вопросы декомпозиции металлургического производства.

При переходе к нижним уровням иерархии задач управления необходимо проводить их декомпозицию по объектам управления.

В ходе функционально-структурной декомпозиции металлургического производства введено понятие организационно-технологической единицы (OTE), рассматриваемой как объект управления (технологические участки представлены как отдельные организационно-технологические единицы, а металлургическое производство - как сеть организационно-технологических единиц). OTE - законченный, технологический цикл, характеризующийся выполнением одной или нескольких технологических операций, в который может поступать как сырье,

так и промежуточные продукты, полученные из других OTE, а выходить товарный продукт или продукт, подлежащий дальнейшей переработке.

продукту продукт

Рис. 2. Иерархия управления в организационно-технологической единице

Рассмотрены вопросы математического обеспечения OTE, которое может быть представлено условно в виде трех блоков - математического описания собственно технологических процессов, математического описания состояния оборудования и математического описания функционирования организационного коллектива.

Сложность описания различных технологических процессов приводит к необходимости введения единообразной формы представления каждой технологической единицы в виде оператора, осуществляющего качественное и (или) количественное преобразование параметров входных технологических потоков в параметры выходных технологических потоков.

Операторная форма представления для i-ro технологического оператора (объекта) может быть выражена следующей формулой

(3)

где ^xjj. j - вектор параметров входных технологических потоков;^Ыд j- вектор

управляющих параметров элементов; F¡k- нелинейная вектор-функция; 1(к) -число параметров входных (выходных) технологических потоков; число управляющих параметров данного i-ro элемента.

Если для i-ro технологического элемента OTE в выражении (3) вектор-функция F¡k является линейной функцией от вектора параметров входных потоков j, то математическая модель этого элемента может быть записана в следующей форме:

И] = И*}[4] (4)

где ^A¡k | - матрица преобразования i-ro элемента; 1(к)- число параметров входных (выходных) потоков.

Каждый элемент а!к матрицы [Лд.] представляет некоторый коэффициент функциональной связи, величина которого не зависит от параметров входного потока. В соответствии с видом матрицы преобразования элементов сложных схем можно выделить следующие типы элементов: разделители потоков, сепараторы потока (отделители) и реакторы.

Рассмотрено выражение для матрицы преобразования этих элементов. Матрица преобразования разделителя потока для вектора физических параметров каждого i-ro выходного потока диагональная, в которой а\i = а22 = ап = а ~ const, а именно: = , где \E¡¡\ - единичная матрица. Функциональная связь типа (4) для разделителя потока имеет следующий

вид:

Ы=*№/]■

Для сепаратора (отделителя) потока функциональная связь между векторами [У/]и может быть записана следующим образом:

\ап О О" [У/(А)]= 0 я22 0 *[*,], [о 0 аи_

где элементы матрицы не равны между собой и представляют различные функции параметров элемента системы.

Если в реакторе одновременно протекает z независимых реакций, то можно записать систему материального баланса химических компонентов:

íltjMj= 0, (5)

7=1

где уу - стехеометрический коэффициент .¡-го компонента в ¡-ой реакции; М; - молекулярная масса^го компонента; 1=1 - число независимых реакций;_р1,...,к -число компонентов, участвующих в реакции.

Стехеометрическая матрица [у] системы уравнений (5) имеет вид:

Гп Ум'

[г]=

У Л Yz2.

Функциональная связь между векторами параметров входных и выходных технологических потоков реактора можно представить в следующем виде:

где [£] - единичная матрица; [ТС] - матрица констант скоростей химических реакций; [Л] = ([£] + [-К][у]) " матрица преобразования реактора; [Л]- недиагональная матрица, элементы которой зависят от параметров элементов схемы.

Сформирован алгоритм оптимизации OTE на основании метода явной декомпозиции.

Задача оптимизации управления технологическим процессом металлургического производства сформулирована как задача согласования нагрузок между отдельными OTE. Для формирования алгоритма оптимизации применен метод неявной декомпозиции.

Рассмотренные методы оптимизации OTE и сети OTE позволяют:

- понизить общую размерность задачи управления металлургическим производством;

- провести разбиение общей задачи на фактически независимые подзадачи, используя в каждой из них наиболее выгодный для нее алгоритм - линейное, выпуклое программирование и др.

Глава 4. Построение обобщенных алгоритмов оптимального управления цинковым производством при помощи методов математического программирования

Формулировка задачи оптимизации управления металлургическим производством как задачи согласования нагрузок между его отдельными организационно-технологическими единицами порождает необходимость расчета материальных потоков рассматриваемой технологической схемы.

Целью исследований данной главы является постановка и решение задач расчета материальных потоков основных технологических переделов цинкового производства с применением методов математического программирования с целью построения алгоритма оптимального управления взаимосвязанными перепелами цинкового производства.

1. При помощи методов математического программирования решен ряд задач оптимального управления цинковым производством:

- решена задача расчета выходов продуктов обжига, позволяющая опреде-пить массу огарка и пыли при известном химическом составе и количестве перерабатываемой шихты, основанная на минимизации построенного методом регуляризации сглаживающего функционала;

- разработан алгоритм расчета материальных потоков разветвленной технологической схемы выщелачивания, основанный на процедуре'логического кодирования и декодирования структуры схемы;

- предложена методика расчета анодной плавки электролитического производства цинка методом адаптивного симплексного поиска.

2. Проанализирована возможность улучшения информационного обеспечения технологического процесса производства цинка за счет измерения косвенных параметров:

- рассмотрен способ косвенного контроля концентрации цинка в отработанном электролите;

- рассмотрена возможность оптимизации оперативного управления отделением отмывки.

3. Составлена обобщенная схема функционирования оператора-технолога в процессе управления цинковым производством.

4. Разработан обобщенный алгоритм оптимального управления взаимосвязанными переделами цинкового производства для оператора - технолога цинкового производства.

4.1. Скорректированная месячная программа £) распределялась на суточные программы д1, таким образом, чтобы

В соответствии с гистограммой суточной производительности электролитного цеха по катодному цинку (рис. 3) определялись усредненные расходы энергии для каждого интервала. При известной зависимости J{fl¡) постановка задачи расчета оптимального набора сменных заданий имеет вид:

Ztf; = Q>

i n

min, (6)

i

lifli ' const,

где n - число суток в месяц.

rifli = const означает, что мы в соответствии с гистограммой производительности априорно задаем некоторое количество "неудачных" суток. Решение (6) дает оптимальный набор стратегий при заданном уровне риска в и,-суток недовыполнить план.

?

ч о Ч

¿Г н и о н и ее

V

0.4 —1

0.3 -

0.2 -

0.1 —

0.00-

200.00

240.00

280.00 Qz„> Т / СуТ.

320.00

360

Рис. 3. Суточная производительность электролитного цеха по катодному цинку, т/сут.

4.2. Рассчитанное значение суточного задания q¡ необходимо распределить между сериями следующим образом:

„III ^ /Я ^ /я Чти ^<7тах>

лш1п , / II III лтах

Ун^О, < ЯII ¿О, + + "7Я.50, < •

Здесь д, ,<7,- ,¿7, -производительность серий; ?тах" нижнее и верхнее допустимые значения производительности для у-ой серии (у = 1,2,3...);

усредненный расход тока, пропорциональный производительности серии;

50 - эквивалентное количество отработанного электролита ; (2™$о, >бя,™о "

допустимые нижние и верхнее количество отработанного электролита в сборных емкостях.

Допустимая вариация объема отработанного электролита позволяет компенсировать возможные погрешности всей технологической схемы.

Решая задачи, мы получим набор производительностей и некоторую информацию о предполагаемом кислотном режиме.

Используя информацию о составных растворов в выщелачивательном цеху [ВСНС), следует проверить, какой из предложенных наборов производительно-Л'ей <7, следует принять при конкретном составе примесей.

После определения режима по производительности, необходимо опреде-пить соотношение потоков цинка, поступающих из обжигового цеха и ЦПО. Со-этношения необходимо выбирать таким образом, чтобы устранить или компен-:ировать влияние той примеси, которая определила выбор режима по производительности. При этом следует иметь в виду, что растворы ЦПО богаты медью и тором. Соотношение растворов определяет производительность обжигового (сха и режима выщелачивания, причем следует также учесть, возможные непо-шдки в системе выщелачивания и оптимизировать не какой-то отдельный режим, I искать область допустимой вариации параметров. После того, как определяется сислотный режим и соответственно извлечение цинка, можно решить вопрос о соличестве НгО, направляемой на отмывку цинковых кеков, с тем, чтобы вели-

чина Zr»H.p. позволила бы компенсировать влияние примесей, концентрация которых также изменится при введении воды. Общая же тенденция должна быть направлена на повышение содержания цинка в растворе, то есть воды следует расходовать в минимальных количествах. При расчете баланса огарка и пылей, главным образом, следует учесть потери кислоты, в частности с цинковым кеком. Поскольку количества пылей не определяются, оценивать их предлагается по предложенной методике, причем оперативно с тем, чтобы соответственно изменять температурный режим обжига. После определения количества цинка, направляемого в вельц-цех в виде труднорастворимых соединений, решается вопрос с отмывкой кека, становится известным количество цинка, поступающего в цех с кеком, и определяется потребность в шлак, руде, пыли. При известном соотношении кек-шлак-руда определяется соотношение шихта-коксик. Рассчитывается баланс металлов при переработке промпродуктов.

В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Основным содержанием работы явилась разработка и исследование многоуровневой системы управления металлургическим заводом.

В работе получены следующие результаты.

1. Проведен анализ используемых методов построения и исследования многоуровневых систем управления металлургическим предприятием. Отмечена необходимость нахождения принципов оптимального поведения и разработки оптимальной стратегии металлургическим заводом. На основе проведенного критического анализа современного состояния проблемы построения многоуровневой системы управления металлургическим предприятием сформулирована научная проблема и рассмотрены основные задачи исследования.

2. На основе разработанных теоретических основ построения игровых моделей систем управления промышленным предприятием получены способы нахождения принципов оптимальности при управлении металлургическим заводом.

3. В ходе функционально-структурной декомпозиции металлургического производства введено понятие организационно-технологической единицы (OTE), как объекта управления в металлургическом производстве; разработаны алгоритмы оптимизации OTE и металлургического производства, представленного

сетью OTE, с использованием методов явной и неявной декомпозиции соответственно;

4. На основе результатов, полученных в работе разработаны программные продукты, реализующие предложенные способы расчетов ряда важнейших технологических показателей (материальных потоков) цинкового производства, позволяющих улучшить качество управления металлургическим заводом в целом. Проанализирована возможность улучшения информационного обеспечения технологических процессов цинкового производства за счет измерения косвенных параметров.

5. Предложен обобщенный алгоритм оптимального управления взаимосвязанными переделами цинкового производства, реализующий найденные принципы управления металлургическим заводом.

6. Разработанные алгоритмы, методы и программные средства апробированы и будут использованы при разработке и внедрении систем управления на заводе "Электроцинк", Челябинском электролитном цинковом заводе и Богословском алюминиевом заводе для декомпозиции сложных технологических схем и для многокритериальной оптимизации систем управления металлургическим заводом, что позволит снизить себестоимость продукции, приведет к экономии топлива и электроэнергии, повышению производительности труда и даст ориентировочный эффект от внедрения материалов работы в составе промыш-пенных систем в размере 300 - 500 тысяч рублей в год на одном предприятии. Подтверждена эффективность внедрения.

7. Материалы проведенного исследования используются при проведении дипломного проектирования и в лабораторном практикуме по курсам "Тепло- и массообмен", "Элементы теории систем и численное моделирование тепло- и мас-:ообмена", "Моделирование и прогнозирование экосистем" студентами специальности "теплофизика, автоматизация и экология тепловых агрегатов в металлургии".

Основное содержание работы отражено в следующих опубликованных работах:

1. Рутковский A.JL, Хадзарагова Е.А. Расчет выхода продуктов обжига в печи кипящего слоя. // Известия вузов. Цветная металлургия. 1997. № 1. С.83-85.

2. Рутковский A.JI., Хадзарагова Е.А., Шило А.Н. Разработка метода кос-зенного контроля цинка в отработанном электролите. // Известия вузов. Цветная иеталлургия. 1998. № 5. С.55-57.

3. Рутковский A.JI., Леонтьев A.B., Хадзарагова Е.А., Шило А.Н. Оптимизация отмывки цинковых кеков в оперативном управлении производством цинка. //Научные труды СКГТУ. - Сев.-Кавк. гос. технолог, ун.-т. Владикавказ, 1998. вып. 3. С. 138.

4. Хадзарагова Е.А. Алгоритм расчета материальных потоков разветвленной технологической схемы выщелачивания цинкового огарка. //Научные труды СКГТУ. - Сев.-Кавк. гос. технолог, ун.-т. Владикавказ, 1998. вып. 4. С. 151.

5. Рутковский А.Л., Хадзарагова Е.А., Саакянц A.A. Расчет плавки анодов электролитического восстановления цинка методом адаптивного симплексного поиска. //Научные труды СКГТУ. - Сев.-Кавк. гос. технолог, ун.-т. Владикавказ, 1998. вып. 4. С. 158.

6. Рутковский А.Л., Хадзарагова Е.А. Двухуровневая иерархическая система управления технологическим комплексом. //Научные труды СКГТУ. - Сев.-Кавк. гос. технолог, ун-т. Владикавказ, 1998. вып. 4. С. 163.