Введение к работе
Актуальность темы. Ужесточение экологических требований и обострение конкурентной борьбы, усиливающей требования к низкой стоимости и высокому качеству полимерных пленок, определяют необходимость повышения эффективности принятия решений и учета большого количества факторов при проектировании новых, а также модернизации и перенастройке существующих производств полимерных пленочных материалов.
Современные производства полимерных пленок характеризуются большим количеством стадий, на каждой из которых используется сложное технологическое оборудование, частой перенастройкой оборудования на различные типы продукции, большим количеством режимов функционирования агрегатов для каждого типа изготавливаемой пленки Каждая из этих особенностей влияет на результирующие характеристики пленок и определяет эффективность и конкурентоспособность производства на рынке Так как характеристики производства закладываются на этапе его проектирования, то к специалисту по синтезу производств полимерных пленок как сложного объекта изучения и проектирования предъявляются повышенные требования знание методов производства и технологических процессов, технологического оборудования, правил его размещения и компоновки с учетом экономических, экологических, технологических и геометрических ограничений, знание сред синтеза и анализа проектных решений
В связи с этим актуальной задачей является разработка методов и алгоритмов обучения, синтеза и анализа производств полимерных пленочных материалов, позволяющих специалисту по синтезу принимать эффективные решения по размещению и компоновке технологического оборудования для повышения качества производственной системы с учетом страны, в которой будет осуществляться производство, изготавливаемых типов пленки, имеющихся зданий и помещений и других параметров.
Разработка интегрированной системы обучения и синтеза многоассортиментных производств полимерных пленок, включающей елиное информационное обеспечение всех подсистем, автоматизированную обучающую систему, проектирующую и интеллектуальную подсистемы, позволит решить данную актуальную задачу
Актуальность темы исследования подтверждается тем, что работа аспиранта, посвященная синтезу производств полимерных пленок, является победителем конкурса грантов 2005 года для студентов и аспирантов из вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, проведенного согласно приказу председателя Комитета по науке и высшей школе Санкт-Петербурга от 20 12 2004 №60-кон-гр (номер гранта М05-3 11Д-198,
номер диплома АСП №305099)
Цель работы. Целью работы является разработка методов, алгоритмов и подсистем интегрированной автоматизированной системы для повышения эффективности решения задачи размещения и компоновки технологического оборудования сложного перенастраиваемого многоассортиментного производства полимерной пленки
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
по результатам обзора современных интегрированных систем для обучения, проектирования и управления сложными техническими объектами составлена структура шггегрировапной системы обучения и проектирования многоассортиментных производств полимерных пленок, включающая единое информационное обеспечение, интеллектуальную проектирующую подсистему, автоматизированную обучающую систему и автоматизированную систему научных исследований,
определены особенности производства полимерных пленок как объекта изучения и проектирования, выделены связи между средой синтеза, варьируемыми параметрами и выходными характеристиками системы проектирования, выявлены критериальные показатели систем по многоассортиментному производству полимерных пленок, позволяющие сформировать цели обучения и проектирования,
описаны основные этапы проектирования производства полимерных пленок как сложной технической системы, обозначена роль интегрированной системы обучения и проектирования в решении задачи проектирования завода по производству полимерных пленок,
разработано математическое обеспечение интегрированной системы обучения и проектирования для размещения и компоновки агрегатов, сформирована структура математических моделей технологического оборудования для решения задач анализа синтезированных производственных систем,
разработан программный комплекс интегрированной системы обучения и проектирования производств полимерных пленочных материалов, позволяющий принимать эффективные проектные решения и включающий систему визуализации информации о проектном решении на основе компьютерных методов обработки информации о трехмерных геометрических моделях,
проведено тестирование работы интегрированной системы и ее внедрение в международном концерне для подготовки специалистов по синтезу каландровых и экструзионных линий
Научная новизна работы заключается в следующем:
на основании проведенного системного анализа производств полимерных пленок составлено формализованное описание производства полимерных пленок как сложного объекта размещения и компоновки,
разработаны методы и алгоритмы размещения и компоновки технологического оборудования в цехах синтезируемых производственных систем для обеспечения эффективного принятия решений в процессе синтеза производств полимерных пленок,
разработаны методы визуализации информации на основе компьютерных методов обработки информации, позволяющие осуществлять синтез трехмерных геометрических моделей проектных решений как результат размещения и компоновки агрегатов,
разработано математическое и программное обеспечение интегрированной системы, включающее библиотеки математических моделей технологического оборудования, базы данных типов пленок, методов производства и цехов, позволяющее решать задачи синтеза новых производств, а также модернизации и перенастройки существующих,
разработаны методы и алгоритмы интеллектуальной поддержки при принятии решений в интегрированной системе обучения и проектирования, которая основана на знаниях экспертов-проектировщиков и используется для повышения эффективности принятия решений в процессе обучения и проектирования
Методы исследования. Проведенные в работе исследования базируются на использовании методов системного анализа, методов математического моделирования, методов искусственного интеллекта, методов проектирования баз данных, методов и средств объектно-ориентированной разработки сложных программных комплексов
Практическая ценность результатов. Разработано информационное, математическое, алгоритмическое и программное обеспечение интегрированной системы обучения и плоектипования чногозссоптиментных производств полимерных пленок Программный комплекс интегрированной системы используется в международном концерне для подготовки специалистов по синтезу новых и модернизации существующих производств полимерных пленок и позволяет инженерам-проектировщикам принимать эффективные решения при размещении и компоновке технологического оборудования способствует синтезу производств с улучшенными характеристиками Комплекс может быть использован на аналогичных предприятиях, осуществляющих подготовку специалистов по проектированию полимерных производств, или проектирующих и эксплуатирующих линии по производству полимерных пленочных материалов
и других материалов, изготавливаемых каландровым способом
Реализация результатов. Результаты диссертационной работы используются для обучения специалистов по синтезу новых производств полимерной пленки в международном концерне «Клекнер Пентапласт ГМбХ & КО КГ» (Россия, Германия, Таиланд и др страны)
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на XVII международной научной конференции ММТТ-17 (Кострома, 2004), XVIII международной научной конференции ММТТ-18 (Казань, 2005), 5-й международной научной конференции CAD/CAM/PDM-2005 (Москва, 2005), 10-й Санкт-Петербургской ассамблее молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2005), 19-й международной научной конференции ММТТ-19 (Воронеж, 2006), XX международной научной конференции ММТТ-20 (Ярославль, 2007), 4-й международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2007), 7-й международной научной конференции CAD/CAM/PDM-2007 (Москва, 2007), а также в Рурском университете по программе DAAD (Германия, Бохум, 2004 и 2007)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, получено 4 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и 6 приложений Работа изложена на 158 страницах, содержит 35 рисунков и 34 таблицы, библиографический список включает 142 наименования
