Введение к работе
Актуальность проблеми. Технологический процесе (ТП) переработки зерна пшеницы в сортовую муку на мукомольном комбинате (МК) связан с решением множества весьма сложных многопараметрических задач, среди которых: ресурсное обеспечение запасов пшеницы разных типов, формирование помольной смеси и оптимизация подготовки зерна к помолу, повышение выходов готовой продукции при нормативном ее качестве и другие. Эффективность решения этих задач во многом определяет эффективность управления ТП и, естественно, конечные результаты производственной деятельности МК.
Суть проблемы, таким образом, состоит в комплексном подходе к выбору методов и средств управления, обеспечивающих максимальную эффективность производства. Этого можно достичь, используя научные методы анализа и моделирования объектов и процессов, а также современные принципы информационных технологий для разработки методологических основ управления и его автоматизации.
В мукомольном производстве рассматриваются два отдельных самостоятельных объекта: ГЛ МК как распределенный объект управления и зеряо пшеницы как объект технологической переработки.
Объект управления включает три основных звена - технологические отделения: элеваторное - 30, подготовительное - ПО и размольное - РО (выбойное отделение и склад готовой продукции в данной работе не рассматриваются). С позиций неформального (экспертного) определения он является сложным многофакторным объектом с большими транспортными запаздываниями и со множеством степеней свободы относительно управляющих воздействий. В свою очередь он представляет собой систему разнообразных объектов на всех иерархических уровнях управления, большинство которых являются инерционными динамическими объектами. Эти объекты имеют множество входных и выходных параметров и подвергаются различным возмущениям.
Таким обраэом, ТП МК - это сложная стохастическая система.
Объект технологической лереработи - зерно пшеницы имеет множество показателей качества, часть из которых зависит от условий окрукаюэей среды и изменяет свои значения со ьр-гменем. Весьма слжше процессы' ьго переработки во многом зависят от партий ис-ходнс-э герка, которое инеат различные .«/укомодьные и хлебопекарные свойства, выражающиеся такт*'; множеством физико-химических к нрочях характеристик.
Т&чим оврагом, верхе и зернспродукты имеют большие информационные поля, а информационная кас'адеккссть ьадач контроля и управления процессами их переработки выбывает необходимость применения вычислительной техники (ВТ) л автоматизации информационных технологий на разных уровнях управления производством.
Появление и широкое распространение персональных ЭВМ (1Т9ВМ) с высокой наде.тлостью и большой вычислительной мощностью практически решило проблему технического обеспечения АСУ ТИ в части средств ВТ. Таким обраеом; обеспечивается важнейшее звено -средсто обработки информации в следующей цепочке процесса управления: "метод получения первичной информации, средство получения первичной информации, метод обработки информации, средство обработки информации, меюд управления, средство управления".
Бри имеющейся вычислительной базе возникает потребность в разработке всех других звеньев указанной цепочки, в том числе и в разработке методов получения и обработки информации об объектах (постановка, формализация и решение информационно-вычислительных задач}, а также методов управления последними (моделирование управлення и проектирование реализующего управляющего комплекса).
Цель работы. Разработка концептуальных моделей управления основными технологическими объектами, системное исследование реализующих комплексов, формализация и декомпозиционное решение инг формационно-вычислительных задач, образующих научно-мегодологиче-
скую базу для синтеза информационного, программно-математического и технического обеспечений АСУ ТИ хранения и переработки; зерна.
Научная новизна. Разрзоотаьа концептуальная модель управления ТЛ элеватора. Проведено исследование процедуральных составля-пом управления: - процедуры принятая решения по управлению и ее инициативных факторсз-причин, а тагеке процедуры исполнения управления. На этой концептуальной базе построена архитектура реализующего комплекса систем контроля и управления ТП ЭО, а также разработаны формализованные модели основных технологических задач.
Осуществлена постановка задачи оценки состояния зерновой массы хранения (ЗМХ). Разработаны формализованная модель ситуационного состояния зерна и модель ситуационного управления им.
Определена концепция построения модели прогнозирования состояния ЗМХ на базе независимого статистического описания информативных факторов. Исходя кз этого, сформулирована постачояка задачи прогноза состояния ЗМХ и разработана мепсдика прогноза по факторной модели, включающая статистическую обработку факторного временного ряда и подборку моделирующей функции из большого класса аппроксимирующих функций с учетом критериальных признаков.
Предложено новое понятие технологического прогноза, который предусматривает определение с значимой долей вероятности значений каждого информативного фактора на прогнозируемом временном отрезке. Предложено также понятие кризисного прогноза, который предусматривает определение (вероятностно) периода времени, з течение которого изменения состояния ЗМХ приведут каждый информативный фактор к своим критическим значениям.
Разработана концептуальная модель двухуровневого управления мельницей, позволяющая провести исследование уровня оперативно- тактического управления со стороны сменного персонала (бригады) и уровня стратегического управления со стороны руководства
МК. На этой основе построена архитектура реализующего комплекса систем контроля и управления ТО ПО и РО.
Разработана методология определения белизны муки, включающая: Методику измерения коэффициента отражения одного поля уплотненно-сглаженной поверхности образца муки; Методику определения белизны одного выделенного образца муки и Методику определения белизны представленной для анализа пробы муки.
Разработан телевизионный способ определения отрубятстости и дисперсности муки, защищенный авторским свидетельством N 712662. На этой базе создан телевизионный анализатор (а. с. N 857813).
Разработаны методика и способ определения содержания эндосперма в зерне для оценки его качества (а. с. N 161736В), в основу которого заложен телевизионный метод контроля.
Предложен способ автоматизированного формирования помольной смеси (ПС), который защищен авторским свидетельством N 1687292. Главная суть способа заключается в том, чтобы с помощью ПЭВМ подобрать компоненты зерна разных типов, каждый из которых должен иметь идентичные условия подготовки и, главное, - одинаковые режимы гидротермической обработки, а затем смешать их и вести подт готовку уже сформированного потока в целом.
Осуществлена логическая формализация ситуационной модели ТП РО как сложного объекта на основе применения неформальных (экспертных) методов. Составлено формализованное описание состояний объекта в виде множества ситуаций, представленных набором отклонений выходных параметров (отрубянистости и выходов) от нормативно-расчетных интервальных значений. При этом показано, что каждой нештатной ситуации должно быть поставлено в соответствие полученное в результате неформальных процедур решение по управлению, которое должно содержать вид управляющего воздействия на ТП и точки его приложения.
Эффективность работы бригады за смену предложено оценивать по минимуму дисперсии выходов муки по сортам при ее нормативном качестве. Для оценки деятельности бригад за месяц предложен количественный критерий эффективности работы, учитывающий основные показатели работы, в том числе и стабильность.
Практическая ценность и реализация результатов работы. На Московском мельзаводе N 2 "Новая Победа" в 1983г. с целью оперативного контроля Тії РО была введена в опытно-промышленную эксплуатацию экспериментальная научно-исследовательская телевизионная установка "Дельта". В 1984 г. там же была внедрена "Методика контроля и управления ТП РО трехсортного помола пшеницы с применением телевизионного метода и установки "Дельта". Производственная проверка алгоритма функционирования системы управления РО показала, что оперативное управление ТП РО в случае возникновения нештатных ситуаций обеспечивает повышение ЗИЗ за счет увеличения общего выхода муки. Годовой экономический эффект при этом составил 51,6 тыс.руб. (по ценам 1984г.).
Внедрение в производство задачи автоматизированного анализа эффективности управления ТП на Подольском экспериментальном мукомольном заводе показало, что годовой экономический эффект в зависимости от прироста выходов (не менее 0,17. по каждому сорту) составил не менее 33,9 тыс. руб. (по ценам 1987г.).
Разработанная программа "Многофакторный эксперимент" для ПЭВМ в 1989г. принята в Межотраслевой специализированный фонд алгоритмов и программ МЭВЦ "Злекс" ГКВТИ СССР (N 00069).
На Истринском комбинате хлебопродуктов в 1989г. сданы в эпытную эксплуатацию следующие задачи: "Учет зерна по силосам", 'Коррекция данных по силосам", "Справка по элеватору", "Планиро-шие размещения зерна", входящие в программный пакет "Элеватор".
В 1992 г. был издан учебник (в соавторстве): "Курсовое и.
дипломное проектирование по автоматизации предприятий".
Апробация работа. Основные положения диссертации доложены: на 3 Всесоюзной конференции "Механика сыпучих материалов", Одесса, 1975; на Всесоюзной конференции "Научно-технический прогресс в зерноперерабатываодей промышленности", Одесса, 1977; на научно- технических конференциях молодых ученых и специалистов НПО "Пищепромавтоматика", Одесса, 1977, 1979; на Всесоюзной научно-технической конференции "Повшение эффективности и качества продукции на базе развития распределенных систем управления", Чебоксары, 1976; на научной конференции молодых ученых МТИШІ, 1979; на 1 Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов "Управление производством и автоматизированные системы управления", Одесса, 1980; на выставке-семинаре "Инструментальные методы оценки качества пищевых продуктов", Москва, 1983; на Всесоюзном семинаре "Вопросы разработки и использования общесистемного обеспечения АСУ пищевой промышленности", Одесса, 1983; на семинаре "Система искусственного интеллекта научного совета АН УССР по проблеме "Кибернетика", Одесса, 1984; на Всесоюзной конференции "Пути и способы расширения применения дистанционного контроля, качественной сохранности зерна, семян сельскохозяйственных культур", Краснодар, 1989; на Всесоюзной научной конференции "Пути повышения качества зерна и зернопродуктов, улучшения ассортимента крупы, муки и хлеба", Москва, 1989; на научной конференции с международным участием "Питание": здоровье и болезнь", Москва, 1990.
Публикации. По результатам выполненных научно-практических исследований в соавторстве и самостоятельно опубликовано свыше 6С работ и получено 5 авторских свидетельств на изобретения. Созданная экспериментальная научно-исследовательская телевизионная установка "Дельта" экспонировалась на ВДНХ СССР, на ряде отраслевьи и тематических выставок и на международной выставке "Автоматиза-
- g -
ция-83". Приборные и программные разработки отмечены 4 серебряными медалями ВДНХ СССР.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 299 стр. текста, 28 иллюстраций, 28 таблиц, 85 видеограмм, список литературы в количестве 308 источников и 3 приложений на 57 стр.
