Введение к работе
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/м2) 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.
