Введение к работе
з .
Актуальность темы. Реализация научных проектов в области химии и химической технологии в настоящее время сталкивается со значительными трудностями. Основная причина этого состоит в том, что за предшествующие 15 лет практически была разрушена вся инфраструктура обеспечения научных исследований: отсутствует целевая подготовка кадров, ликвидированы крупные предприятия по производству специализированного оборудования для химических исследований и аналитических измерительных комплексов, отсутствует Госснаб - главный орган по оснащению проектов химико-технологическим оборудованием.
Аналогичное положение с неудовлетворительным оснащением химико-технологическим оборудованием учебного процесса сложилось в образовательных учреждениях страны.
На месте разрушенной централизованной системы государственного снабжения возник ряд небольших предприятий, решающих задачи оснащения научных и учебных лабораторий. К их числу относится московская фирма «МФ ИНТЕР ФЭП», которая специализируется на оснащении научных проектов и учебных лабораторий химико-технологическим оборудованием. Огромная размерность возникающих при этом задач требует обязательной информационной поддержки на базе информационных технологий и методов оптимизации.
Фирма «МФ ИНТЕР ФЭП» была создана в системе Минатома для оснащения химико-технологическим оборудованием крупных технологических проектов, в том числе проекта «Уран России», на примере которого наиболее ярко проявляется сложность и высокая размерность задач оснащения.
В связи со стремительным ростом цен на углеводородные топлива и нарастающим энергопотреблением во всех сферах народного хозяйства, исключительную актуальность приобретает повышение доли атомной энергии в энергетическом балансе развитых государств. В Российской Федерации запланировано к 2020 году увеличить долю атомной энергии в энергетическом балансе до 25 %, против 16 % в 2006 году, за счет ежегодного ввода в
4 эксплуатацию не менее двух блоков, имеющих электрическую мощность по тысяче мегаватт.
Такие амбициозные цели ставят перед урановой подотраслью Федерального Агентства по атомной энергии (Росатома) сложнейшую технологическую проблему - увеличить ежегодное производство урана ядерной чистоты с трех тысяч тонн в 2006 году до двадцати тысяч тонн к 2020 году, за счет ввода в эксплуатацию резервных и новых месторождений (рис. 1).
Рисунок 1.
Использование изменившейся рудной базы требует проведения крупномасштабных химико-технологических исследований для разработки новых технологических процессов. Ведущим мировым лидером в области урановых технологий является ВНИИ химической технологии Росатома, на долю которого выпадает реализация сложной научной проблемы - создание новой технологической платформы атомной энергетики.
Такие крупномасштабные научные исследования приходится разворачивать в условиях недостаточного материально-технического оснащения. При этом существенно возрастают роль и значение подсистемы оснащения химико-технологическим оборудованием крупного научного проекта (ПО).
5 Подсистема оснащения химико-технологических исследований: это -совокупность связанных единой целью и информационными потоками подразделений научно-исследовательской (или образовательной) организации, обеспечивающих качественное и своевременное выполнение исследовательских задач на основе методов оптимизации, сетевого планирования, информационных технологий подготовки и генерирования документов для руководителей, принимающих решения по организации научных исследований.
ПО - новый уровень организации оснащения оборудованием, при котором для решения крупной научно-исследовательской задачи объединяются усилия отделов планирования, комплектации, снабжения, специалистов по оптимизации, базам данных, химиков - технологов, химиков - аналитиков и конструкторов на основе информационных технологий. Постановке и решению задач информационной поддержки при оснащении научных проектов, реализуемом фирмой «МФ ИНТЕР ФЭП», посвящена настоящая диссертация, чем определяется ее важность и актуальность.
Цель работы - повышение эффективности химико-технологических исследований на основе оптимальной информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологическим оборудованием крупных научных проектов.
Задачи, решаемые для достижения цели:
системный анализ информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологических исследований;
формальная постановка и решение оптимизационных задач подсистемы оснащения научных проектов и образовательных учреждений;
формирование базы данных типового оборудования для оснащения химико-технологических исследований и образовательных учреждений;
разработка структуры системы информационной поддержки для подготовки документов лицу, принимающему решения по оснащению оборудованием научного проекта или учебных лабораторий.
6 Научная новизна:
Впервые выполнен системный анализ информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологических исследований крупного научного проекта (на примере проекта «Уран России») с определением системных факторов, анализом узких мест и формированием контура обратной связи в форме системы информационной поддержки.
Разработана формальная постановка оптимизационных задач подсистемы оснащения, в том числе оптимизации процедуры замены аналитического и станочного оборудования, а также задач высокой размерности оптимального раскроя заготовок и оптимальной комплектации химической посудой.
Разработан алгоритм решения задачи оптимальной замены аналитического и станочного оборудования, адаптированы типовые алгоритмы оптимального раскроя заготовок, оптимальной комплектации химической посуды для информационной поддержки подсистемы оснащения крупного научного проекта и образовательных учреждений по химии и химической технологии.
Практическая значимость:
Разработана структура системы информационной поддержки подсистемы оснащения в составе «МФ ИНТЕР ФЭП» для крупного научного проекта (на примере проекта «Уран России») и учебных лабораторий образовательных учреждений по химии и химической технологии.
Сформирована база данных системы информационной поддержки по аналитическому и уникальному станочному оборудованию для качественного и своевременного комплектования научно-исследовательских и демонстрационных экспериментов в области химии и химической технологии.
Система информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологическим оборудованием крупных научных проектов в НИИ, а также химических классов и лабораторий ВУЗов и средних школ реализована и находится в опытно-промышленной эксплуатации с мая 2005 года в фирме «МФ ИНТЕР ФЭП». Расчетный срок окупаемости составит менее года.
7 Апробация работы. Материалы, включенные в диссертацию, доложены на нескольких совещаниях и конференциях.
Юбилейная международная научная конференция памяти В.В.Кафарова «Методы кибернетики в химии и химической технологии» г. Москва, 2004.
Четвертая межвузовская конференция «Математические методы в химии и химической технологии», г. Тамбов, 2004.
Одиннадцатая международная конференция «Безопасность ядерных технологий. Обращение с радиоактивными отходами», г. Санкт-Петербург,2004.
Вторая и третья межвузовские конференции «Организация системы мониторинга материально-технического оснащения учреждений профессионального образования», г. Санкт-Петербург, 2005,2006.
Третья международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2005.
Диссертация состоит из введения, трех глав основного содержания, заключения, где сформулированы основные результаты, и списка информационных источников из 109 наименований. Содержание диссертации изложено на 108 страницах текста и содержит 10 рисунков и 7 таблиц.
