Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. УПРАВЛЕНИЕ ПОТРЕБЛЕНИЕМ
* ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЯХ СЛОЖНОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
С ЕДИНИЧНЫМ И МЕЛКОСЕРИЙНЫМ ТИПОМ
ПРОИЗВОДСТВА 12
-
Энергопотребление и энергосбережение на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства 12
-
Анализ существующих систем управления энергопотреблением на промышленных
предприятиях 18
1.3. Методы и модели прогнозирования энергопотребления
на промышленных предприятиях 22
1.4. Цели и задачи исследования 28
1.5. Выводы по первой главе 29
Глава 2. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
ДИНАМИКИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОРЕСУРСОВ
НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ 31
-
Формализация динамики производственного процесса на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства 31
-
Структура имитационной модели динамики потребления электроресурсов на промышленных
, предприятиях сложного приборостроения с единичным
и мелкосерийным типом производства 48
-
Информационное обеспечение имитационного моделирования 64
-
Верификация имитационной модели 80
-
Выводы по второй главе 83
Глава 3. ПОСТРОЕНИЕ ДИАЛОГОВОЙ ПОДСИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОРЕСУРСАМИ ПРОМЫШЛЕННОГО
ПРЕДПРИЯТИЯ 84
3.1. Структура и функции диалоговой подсистемы
автоматизированного управления электроресурсами
промышленного предприятия 84
3.2. Алгоритм корректирующих решений с использованием
имитационной модели динамики потребления
электроресурсов на промышленных
предприятиях 90
3.3. Техническое обеспечение диалоговой подсистемы
автоматизированного управления электроресурсами
промышленного предприятия 102
3.4. Выводы по третьей главе 111
Глава 4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИАЛОГОВОЙ
ПОДСИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОРЕСУРСАМИ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 113
-
Построение пользовательского интерфейса диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия 113
-
Выбор и обоснование рациональных вариантов производственной программы 119
-
Оперативный контроль потребления электроэнергии в рамках диалоговой подсистемы 128
-
Экономическая эффективность внедрения
разработанной подсистемы 133
4.5. Выводы по четвёртой главе 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 140
ПРИЛОЖЕНИЯ 158
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время в отечественной промышленности одной из наиболее актуальных является проблема экономии и рационального использования энергетических ресурсов, при этом сохраняется устойчивая тенденция повышения стоимости энергоносителей. Электрическая энергия на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства составляет большую часть в структуре расходов на энергоресурсы. Это обуславливает высокую себестоимость конечной продукции промышленных предприятий и сдерживает их развитие, что делает необходимым поиск, разработку и внедрение мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов, а в первую очередь -электроэнергии.
Внедрение энергосберегающих технологий требует привлечения в промышленность значительных средств, поэтому актуальными становятся меры по созданию и внедрению на предприятиях автоматизированных систем управления и контроля потреблением электроэнергии. Отечественные и зарубежные автоматизированные системы управления потреблением электроэнергии, представленные на рынке, слабо адаптированы к современным российским условиям, имеют высокую стоимость, в них не реализованы механизмы моделирования и прогнозирования потребления электроресурсов, что уменьшает возможность их применения. Современный уровень развития технических и программных средств позволяет значительно расширить границы применения количественных методов в управлении потреблением электроэнергии на промышленных предприятиях и создавать эффективные автоматизированные системы управления.
Автоматизация управления в такой сфере, как потребление электроэнергии, предполагает использование механизмов управления, в
5 основе которых лежит модель управляемого объекта, от адекватности которой в конечном итоге зависит эффективность энергосбережения.
Разработка принципов построения подобных моделей для предприятий сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства, а также методов их использования, представляет собой актуальную научно-практическую задачу, которая требует соответствующих теоретических и прикладных исследований.
Основные исследования данной проблемы выполняются под руководством ученых, среди которых следует отметить: И.В. Прангишвили, Л. Заде, Д.А. Поспелова, У. Рэя, Г.Г. Почепцова, Т.С. Асланяна и др.
Объектом исследования в диссертационной работе выступает система управления энергопотреблением на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства.
Предметом исследования является планирование и управление потреблением электроресурсов на промышленных предприятиях.
Цель исследования состоит в повышении эффективности использования электроресурсов и снижении энергоемкости производства на промышленных предприятиях.
В соответствии с целью в диссертации были поставлены и решены следующие основные задачи: исследовать существующие подходы к реализации систем по управлению электроресурсами промышленного предприятия; разработать имитационную модель и исследовать динамику потребления электроресуросов; создать структуру и алгоритмы функционирования диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия; - выполнить программную реализацию и исследовать функционирование диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами.
Методы и средства исследований. При решении указанных задач использовались методы системного анализа, имитационного моделирования, теории множеств, теории вычислительных процессов, теории графов, теории массового обслуживания, методы математической статистики и объектно-ориентированного программирования.
Достоверность научных положений и полученных результатов подтверждается корректностью математических выкладок, результатами исследования компьютерной модели и практической реализацией.
Научная новизна работы заключается в: предложенном подходе к построению диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия на основе имитационного моделирования; разработанной имитационной модели динамики потребления электроресурсов на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства; разработанных алгоритмах распределения электроэнергетических ресурсов, реализующих предложенную модель динамики потребления электроресурсов; разработанном алгоритме выработки корректирующих решений по производственной программе; проведенных экспериментах по формированию возможных вариантов подготовки решений для выбора производственной программы.
Практическая ценность работы заключается в: - создании пакета прикладных программ для взаимодействия конечного пользователя с диалоговой подсистемой автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия;
7 - результатах исследования динамики потребления электроресурсов с помощью имитационной модели на ЗАО «Научприбор», являющемся промышленным предприятием сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства.
Реализация и внедрение результатов работы.
Основные результаты диссертационной работы внедрены на ЗАО «Научприбор», используются в учебном процессе кафедры «Информационные системы» Орловского государственного технического университета, что подтверждается соответствующими актами внедрения.
Апробация результатов работы. Основные положения, разработанные в диссертации, были апробированы на: первой всероссийской научно-практической конференции по вопросам применения имитационного моделирования в промышленности «Опыт практического применения языков и программных систем имитационного моделирования в промышленности и прикладных разработках», Санкт-Петербург: ФГУП ЦНИИ технологии судостроения, 2003 г.; 4-й Международной конференции молодых учёных и студентов «Актуальные проблемы современной науки», Самара: СамГТУ, 2003 г.; международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (ИТНОП), Орёл: ОрёлГТУ, 2004 г.; второй международной научно-практической интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век», Орёл: ОрёлГТУ, 2004 г.; VIII международной научно-технической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении», Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2004 г.; 5-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки», Самара: СамГТУ, 2004 г.; всероссийской научной конференции «Методы прикладной математики и компьютерной обработки данных в технике, экономике и экологии», Орёл: ОрёлГТУ, 2004 г.
8 Публикации. Основные теоретические и методологические положения диссертации нашли отражение в одиннадцати статьях и свидетельстве об официальной регистрации программы для ЭВМ «Автоматизированная диалоговая информационная система моделирования потребления электрической энергии» [117].
Положения, выносимые на защиту: подход к построению диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия на основе имитационного моделирования; имитационная модель динамики потребления электроресурсов на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства; алгоритмы распределения электроэнергетических ресурсов, реализующие предложенную имитационную модель; алгоритм выработки корректирующих решений по производственной программе.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, в котором 176 наименований, приложений. Основной текст диссертации представлен на 157 страницах, включая 25 рисунков и 7 таблиц.
Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационного исследования, сформулированы цель и задачи работы, отмечена научная новизна и практическая значимость результатов, апробация работы и достоверность результатов, а также дано краткое изложение работы по главам.
В первой главе был произведен анализ: -особенностей энергопотребления, необходимость и цели энергосбережения на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства; -существующих систем управления энергопотреблением на промышленных предприятиях; -методов и моделей прогнозирования энергопотребления в современных условиях.
По результатам анализа был сделан вывод о необходимости разработки нового подхода к построению диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия для решения задачи повышения эффективности использования электроресурсов и снижения энергоемкости производства на промышленных предприятиях указанного типа.
Во второй главе работы сформулированы основные положения функционирования имитационной модели динамики потребления электроресурсов на промышленных предприятиях 4 сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства: -осуществлена формализация динамики производственного процесса, рассмотрены типовые технологические процессы на промышленных предприятиях сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства; -проанализированы различные подходы к созданию имитационных моделей, обоснован выбор метода событийного имитационного моделирования для построения имитационной модели динамики потребления электроресурсов; -разработана структура и алгоритмы имитационной модели динамики потребления электроресурсов промышленного предприятия сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства; -спроектирована концептуальная схема информационной базы данных, выявлены особенности информационного обеспечения управления предприятиями сложного приборостроения с единичным и мелкосерийным типом производства;
10 -проведена верификация имитационной модели динамики потребления электроресурсов.
В третьей главе проведена разработка структуры и алгоритмов управления диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия: -разработана структура и функции диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия; -разработан алгоритм выработки корректирующих решений по производственной программе с использованием имитационной модели динамики потребления электроресурсов; -предложен комплекс технических средств реализации диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия.
В четвертой главе работы выполнена программная реализация и исследование функционирования диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия: -спроектирован пользовательский интерфейс программного приложения и описаны его функции; -осуществлен выбор и обоснование рациональных вариантов производственной программы; -предложена последовательность этапов оперативного контроля потребления электроэнергии в рамках диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами в зависимости от конкретной производственной ситуации; -определена эффективность внедрения разработанной диалоговой подсистемы автоматизированного управления электроресурсами.
В заключении сформулированы основные выводы по результатам работы.
В приложениях приведены: -диаграмма нагрузок предприятия при работе гальванического цеха в третью смену; -экранные формы разработанного приложения; -диаграммы процессов предметной области; -описание стрелок диаграмм процессов предметной области; -описание концептуальной схемы базы данных; -фрагмент статистики использования оборудования в одном из экспериментов с имитационной моделью динамики потребления электроресурсов; -описание дуг транзитивной сети, отражающей логику, диалога с пользователем.
Похожие диссертации на Диалоговая подсистема автоматизированного управления электроресурсами промышленного предприятия
