Введение к работе
Актуальность работы. Диссертация посвящена исследованию и разработке математических моделей оперативного управления гидрохимическим производством глинозема, которое относится к классу непрерывных производств, характеризующихся большой инерционностью, замкнутостью и сложными нелинейными связями его параметров.
Актуальность данной работы обусловлена следующими причинами: во-первых, в нынешних экономических условиях к управлению промышленным производством предъявляются все более жесткие требования. Для их выполнения необходим перевод управления на новый более высокий уровень эффективности функционирования. Важнейшим направлением в решении этой задачи является создание современных систем автоматизации на уровне оперативного управления производством. Управление именно на этом уровне обеспечивает оперативную оптимизацию режимов производства.. Во-вторых, уровень оперативного управления является средним, промежуточным между управлением на нижнем уровне отдельными технологическими процессами и управлением на верхнем уровне предприятием. История объективно сложилась так, что этот средний уровень проработан менее всего по сравнению с двумя другими. Объясняется это сложностью задач и малым объемом знаний о методах, моделях и алгоритмах оперативного управления производством. В-третьих, для рассматриваемого класса нелинейных инерционных замкнутых производств решены лишь отдельные частные задачи моделирования оперативного управления.
Цель исследования - получение комплекса математических моделей замкнутого гидрохимического производства глинозема, пригодных для решения задач оперативного управления количеством и качеством выпускаемого продукта, а также переменной частью его себестоимости.
Основная идея работы - взаимосвязанный анализ всех задач оперативного управления производством и исследование и разработка единого комплекса моделей объектов и подсистем управления с применением разнотипных математических методов.
Основные задачи исследования. Во-первых, проанализировать описанные в литературе и используемые в промышленной практике модели и алгоритмы управления непрерывными производствами на разных иерархических уровнях. Во-вторых, поставить задачу оперативного управления производством и провести ее декомпозицию, выделить комплекс задач моделирования и управления, которые являются новыми и для решения которых требуется выполнение сложных научных исследований. В-третьих, разработать и исследовать в экспериментах на ПЭВМ алгоритмы оптимального управления себестоимостью продукции, математическую модель, пригодную для этой цели, а также методы ее формальной идентификации. В-четвертых, разработать и исследовать динамическую модель замкнутого кольца гидрохи-
мических переделов, полезную для текущего управления его производительностью. В-пятых, разработать и исследовать модель производства как нелинейной диссипативной системы, генерирующей автоколебания показателя крупности продукционного порошка (одна из характеристик его качества, определяющая доход предприятия).
Методы исследований. Детерминированное моделирования стационарного и ^нестационарного режимов объектов управления, алгоритмы нелинейной оптимизации и нелинейного программирования, методы планирования экспериментов на нелинейных системах, способы идентификации моделей с применением математических квадратичных и графических когнитивных критериев их качества, регрессионный анализ частных линейных соотношений, методы моделирования нелинейной динамики неустойчивых систем, новые компьютерные технологии, в частности, компьютерная двухмерная и трехмерная графика. Научная новизна результатов состоит
в разработке комплекса математических моделей, пригодных для решения трех взаимосвязанных задач оперативного управления замкнутым гидрохимическим производством глинозема - оптимизация переменной части себестоимости продукта, текущее планирование производительности замкнутого кольца гидрохимических участков и прогнозирование автоколебаний крупности продукционного порошка;
в получении с помощью математических моделей динамических характеристик производства как реакций на скачкообразные управления и воздействия внешней среды и автоколебаний показателя крупности глинозема;
в разработке методов и алгоритмов идентификации модели стационарного режима производства, являющейся базовой в полученном комплексе моделей;
в разработке алгоритма оперативного оптимального управления переменной частью себестоимости готового продукта.
Практическая ценность работы.
-
Разработанный математический комплекс может быть включен в состав математического обеспечения действующих на нескольких глиноземных заводах систем автоматизации. Его использование позволит повысить экономическую эффективность оперативного управления производством.
-
Разработанные программные пакеты являются современным средством для тренажа и обучения персонала управления производством.
-
Результаты диссертационной работы дают методологическую основу инженерам-проектировщикам.
Апробация работы и использование ее результатов. Материалы диссертации докладывались на 5 международных научно-технических конференциях, в том числе , на 1-й международной (12-й Российской) по автоматизированному электроприводу (г.С-Петербург, 1995), на 2-й и 3-й международных по
"Актуальным проблемам электронного приборостроения" (г.Новосибирск, 1994, 1996), на конференции "Проблемы комплексного развития регионов Казахстана" (Г. Павлодар, 1996), на конференции "Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент" (г. Караганда, 1997).
Результаты диссертационной работы опубликованы в 8-ми изданиях. 3 из них напечатаны в центральных журналах, 5 - в сборниках трудов научно-технических конференций.
Основная часть работы выполнялась в рамках договора о создании научно-технической продукции с Павлодарским алюминиевым заводом. Результаты использованы при совершенствовании математического и информационного обеспечения действующей на заводе большой системы автоматизации.
Объем и структура работы. Диссертационная работа содержит введение, четыре главы и заключение. Ее объем - 238 страниц, включая 43 рисунка, 5 таблиц, три приложения. Список литературы включает 149 наименований, относящихся к теме диссертации.
