Введение к работе
Актуальность проблемы. Значительную долю в химической, промышленности занимают многоассортиментные производства, такие, как производство лакокрасочных' иатеряалов, химических волокон, реактивов и -особо чистых веществ, синтетически! красителей, смол и пластмасс ( смежные отрасли : микробиологическая, химико-фармацевтическая промышленности и т.д.)
К основным особенностям шогоассортиментных химических производств можно отнести: широкий ассортимент производимой продукции при сравнительно небольших объемах выпуска; парк технологического оборудования в своей основе представлен аппаратами периодического действия; сложность технологического оформления производства и т.п. Достижение высокой прибыли от многоассортиментных химических производств с их широкой быстроменяющейся номенклатурой выпускат емой продукции возможно за счет использования гибких химико-технологических схеи (ГХТС). Их преимущество заключается в том, что они позволяют осуществить быстрый переход с выпуска одного наименования продукции на другой при низких материальных и трудовых,затратах. В настоящее время развитие рыночных отношений предъявляет новые требования к адаптации ассортимента выпускаемой продукции согласно существующему спросу. Этим объясняется повышенный интерес к разработке математического, алгоритмического и программного обеспечения систем автоматизированного проектирования (САПР) и оперативного управления (СОУ) ГХТС.
Вследствие высокой стоимости конечной продукции и сырья, а также экологической небезопасности основного спектра многоассортиментных производств химической промышленности необходимо учитывать, что каждая непредвиденная остановка ГХТС в результате выхода из строя элемента технологического оборудования приводит к значительным материальным потерям. Учет показателей надежности функционирования оборудования на стадии проектирования ГХТС обеспечит снижение количества непредвиденных выходов из строя оборудования схемы в период ее эксплуатации. Существущий уровень развития взаимосвязей мехду предприятиями химической промышленности и потребителями их продукции выдвигает яовне требования по ритмичности поставок и обеспечению выполнения договорных обязательств. Автоматизированное составление календарного плана работы IXTC с учетом своевременного проведения ремонтных работ ва схеме позволит обес-
печить ритмичный выпуск продукции и оптимальный режим функционирования оборудования.
Таким образом, оптимальное проектирование и календарное планирование ГХТС с учетом надежности функционирования оборудования является актуальной задачей.
Эффективным способом решения существующих проблем в организации функционирования ГХТС многоассортиментных производств является использование методов химической кибернетики и современной вычислительной техники.
Цель работы заключается в разработке теоретических и методологических аспектов решения задач проектирования и оптимального календарного планирования работы ГХТС многоассортиментных производств с учетом надежности функционирования оборудования. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: доставить задачу нахождения оптимального аппаратурного оформления ГХТС на множестве состояний функционирования; разработать математическую модель для решения задачи проектирования ГХТС; получить критерий оптимизации, позволяющий учесть еффективность функционирования ГХТС на стадии ее проектирования; разработать алгоритм и решить задачу проектирования ГХТС на множестве состояний функционирования; поставить задачу оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом сроков проведения графика планово-предупредительных ремонтов (ППР) оборудования; разработать математическую модель для решения задачи оптимального календарного планирования работы ГХТС и автоматизированного построения графика ППР; разработать алгоритм и решить задачу оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения' графика ПНР; предложить вариант промышленного использования полученных результатов.
Методы исследования, используемые в работе, - ето методы математического моделирования.
Научная новизна работы состоит в следующем. Поставлена задача проектирования ГХТС на множестве состояний функционирования. Разработана математическая модель функционирования ГХТС с учетом надежности работы оборудования. Разработаны критерий оптимизации и алгоритм решения задачи гг, вотирования ГХТС. Поставлена задача оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения графика ППР. Предложена математическая модель для построения и совмещения графика ППР и календарного плана работы оборудо-
-з —
вания. Разработан алгоритм решения задачи оптимального календарного планирования работы ГХТС с учетом проведения графика ППР.
Практическая ценность заключается в следующем. На базе предложении? алгоритмов разработан пакет прикладных программ для определения оптимального варианта аппаратурного оформления ГХТС, построения календарного плана работы оборудования и графика ППР. В состав пакета входят программы, обеспечивающие удобный интерфейс пользователя и графическое отображение проведенных расчетов.
Полученные результаты предполагается использовать в составе математического обеспечения систем автоматизированного проектирования и оперативного управления различных отраслей многоассортиментных производств. Разработанный пакет программ является составной частью автоматизированного рабочего места начальника, технолога и механика цеха.
Реализация в промышленности. Полученные результаты приняты к использованию в цехе N 1 АО "Пигмент" и в АО "Синтез". Ожидаемый еконоыический эффект от внедрения результатов работы оценивается в пределах 35 млн.руб./год (в ценах января 1994 г.) Разработанные в диссертации математические модели и методики универсальны и могут найти применение в решении аналогичных задач различных отра- . слей многоассортиментных производств.
Апробация работы. Материалы работы были доложены на Всероссийской научно-технической конференции "Математические методы в химии" (Тула, 1993 г."), IV Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (Москва, 1994 г.), IV Всероссийской научной конференции "динамика процессов и аппаратов химической технологии'' (Ярославль, 1994 г.), на научных конференциях ТГГУ (1993 - 1995 г.г.) Результаты работы представлены публикациями в центральной печатд.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 10 публикациях.
Объем работы. Диссертационная работа включает введение, четыре главы, выводы, список используемой литературы и приложения.