Научная статья на тему 'Повышение эффективности эксплуатации судовых сложных технических систем на основе моделирования и многокритериальной оптимизации'

Повышение эффективности эксплуатации судовых сложных технических систем на основе моделирования и многокритериальной оптимизации Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

CC BY
125
48
Поделиться
Ключевые слова
СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ / ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ / SHIP'S PROPULSION SYSTEM / MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION / AND ENERGY EFFICIENCY

Аннотация научной статьи по машиностроению, автор научной работы — Вычужанин Владимир Викторович, Шибаева Наталья Олеговна

В статье приведены результаты анализа литературных источников, из которых следует актуальность поиска оптимальных вариантов по критериям качества для принятия конечного решения в целях повышения эффективности эксплуатации судовых сложных технических систем. Для достижения поставленной цели разработаны и исследованы модели многокритериальной и многопараметрической оптимизации технологических параметров эксплуатируемых сложных технических систем на примере судовой энергетической установки. При постановке и решении задачи оптимизации характеристик судовой энергетической установки определен набор независимых параметров, условий, определяющих допустимые их значения, получена целевая функция и выбран метод решения оптимизационной задачи на базе системного подхода. В результате решения задачи оптимизации определено множество альтернативных решений, соответствующих принципу оптимальности Парето и удовлетворяющих поставленным ограничениям. Полученные результаты оптимизации позволяют установить конкретные значения долевых мощностей и часовых расходов топлива главным двигателем, вспомогательным дизель-генератором, аварийным дизель-генератором, при которых судовая энергетическая установка энергоэффективна.

Похожие темы научных работ по машиностроению , автор научной работы — Вычужанин Владимир Викторович, Шибаева Наталья Олеговна,

IMPROVING EFFICIENCY OPERATION OF SHIP COMPLEX TECHNICAL SYSTEMS BASED ON MODELING AND MULTIOBJECTIVE OPTIMIZATION

The results of the analysis of the literature, which suggests the best options on the relevance of search quality criteria for taking the final decision in order to improve the efficiency of operation of ship complex technical systems. To achieve this goal are designed and studied models of multicriteria and multi-parameter optimization of process parameters of complex technical systems operated by the example of the ship’s power plant. When formulating and solving the problem of optimizing the characteristics of the ship’s power plant has a set of independent parameters, conditions determining the allowable values, obtained objective function and the selected method for solving the optimization problem based on a systems approach. As a result, the solution of the optimization problem defined by a set of alternative solutions that correspond to the principle of Pareto optimality and satisfies the constraints. These results allow us to optimize the value of equity to establish specific facilities and time fuel consumption main engine, auxiliary diesel generators, emergency diesel generator at which the ship’s power plant energy efficiency.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Повышение эффективности эксплуатации судовых сложных технических систем на основе моделирования и многокритериальной оптимизации»

ВЕСТНИКЛ

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ЩЛ\\\ \ "

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^

_ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Сазонов Анатолий Ефимович — чл.-корр. РАН,

доктор технических наук, профессор.

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени

адмирала С. О. Макарова»

sazonst@yandex. т

Сахаров Владимир Васильевич —

доктор технических наук, профессор.

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени

адмирала С.О. Макарова»

_saharov_@rambler.ru, SaharovVV@gumrf.ru

Чертков Александр Александрович —

кандидат технических наук, доцент.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени

адмирала С.О. Макарова»

chertkov51@mail.ru

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Sazonov Аnatoliy Еfimovich — corr. RAS,

Dr. of Technical Sciences, professor.

Admiral Makarov State University of Maritime

and Inland Shipping

sazonst@yandex. ru

Saharov Vladimir Vasilevich —

Dr. of Technical Sciences, professor.

Admiral Makarov State University of Maritime

and Inland Shipping

_saharov_@rambler.ru

Chertkov Alexandr Alexandrovich —

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

PhD, associate professor.

Admiral Makarov State University of Maritime

and Inland Shipping

chertkov51@mail.ru

Статья поступила в редакцию 11 апреля 2016 г.

Э01: 10.21821/2309-5180-2016-8-4-223-231

УДК 004.732.629.5-52 В. В. Вычужанин,

Н. О. Шибаева

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОВЫХ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ И МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

В статье приведены результаты анализа литературных источников, из которых следует актуальность поиска оптимальных вариантов по критериям качества для принятия конечного решения в целях повышения эффективности эксплуатации судовых сложных технических систем. Для достижения поставленной цели разработаны и исследованы модели многокритериальной и многопараметрической оптимизации технологических параметров эксплуатируемых сложных технических систем на примере судовой энергетической установки. При постановке и решении задачи оптимизации характеристик судовой энергетической установки определен набор независимых параметров, условий, определяющих допустимые их значения, получена целевая функция и выбран метод решения оптимизационной задачи на базе системного подхода. В результате решения задачи оптимизации определено множество альтернативных решений, соответствующих принципу оптимальности Парето и удовлетворяющих поставленным ограничениям. Полученные результаты оптимизации позволяют установить конкретные значения долевых мощностей и часовых расходов топлива главным двигателем, вспомогательным дизель-генератором, аварийным дизель-генератором, при которых судовая энергетическая установка энергоэффективна.

Ключевые слова: судовая энергетическая система, многокритериальная оптимизация, энергоэффективность.

Введение

Разработка и эксплуатация высокоэффективных технических систем и технологических процессов не обходится без применения новых технологий и невозможна без оптимального согласования существенного количества функциональных параметров, влияющих на эффективность систем. Основной задачей повышения эффективности сложных технических систем (СТС) и процессов является разработка виртуальных моделей, описывающих комплекс свойств и харак-

Гмз|

ДВЕСТИ И К

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

^МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

теристик подобных систем. Это позволяет осуществить поиск совокупности альтернативных проектных и эксплуатационных вариантов, являющихся наилучшими по тем или иным критериям качества для принятия конечного решения. Такой подход позволяет существенно сократить сроки и стоимость создания новых СТС, повысить эффективность их эксплуатации.

Применительно к решению задач повышения эффективности СТС в качестве цели может рассматриваться, например, повышение энергоэффективности [1] - [9]. В работе [1] рассмотрены вопросы оптимизации технических решений при комплектовании пропульсивных установок, а также по вспомогательным энергетическим установкам на стадии проектирования комплексов морской техники. В работе [2] автором уделено особое внимание освещению следующих тем: тепловая и механическая напряженность деталей цилиндропоршневой группы; нагрузочные, винтовые и ограничительные характеристики дизелей; характеристики совместной работы дизеля и газотурбонагнетателя с точки зрения обеспечения энергоэффективной эксплуатации. В работах [3], [4] анализируются результаты применения специализированного программного обеспечения при проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем, рекомендуемого для использования с целью выделения характерных режимов работы систем и их реконфигурации, а также повышения оптимальности использования систем для сокращения трудоемкости обслуживания и оценки их работы после принятия мер по повышению энергоэффективности. В статье [5] описана оптимизация эксплуатационных процедур, встроенных в систему управления электропитанием с учетом безопасности и минимизации расхода топлива судном. Предлагаемый метод предназначен для использования при проектировании судовой системы энергоснабжения. Функция затрат и ограничения формулируются на основе расхода топлива. Данный метод рекомендуется использовать при решении задач, связанных с целью достижения максимальной экономии топлива. Оптимизация судовых энергетических систем на стадии проектирования проведена в работе [6], а оптимальное распределение нагрузки на дизель-генераторы проанализированы в [7]. Метод и результаты оптимизации на основе разработанной модели для определения рекомендуемых параметров судовой дизельной энергетической установки рассмотрены в работах [8], [9]. Расчет расхода топлива представлен на основе определения оптимального распределения нагрузки среди двигателей, связанного с обобщенной конкретной кривой расхода топлива каждого двигателя.

Результаты показывают, что модель может быть использована для получения данных для ожидаемых эксплуатационных (энергетических) затрат и поддержки принятия решений для выбора оптимальных параметров систем. Однако в рассмотренной ранее литературе наличие множества противоречивых требований, предъявляемых к СТС, приводит к тому, что результатом оптимизационного исследования является множество альтернативных оптимальных технических решений при многокритериальной, многопараметрической оптимизации. Кроме того, несмотря на полезность использования описанных подходов, в настоящее время имеются трудности применения методов оптимизации, а также решения практических задач многокритериальной, многопараметрической оптимизации технологических параметров эксплуатируемых судовых СТС. К ним можно отнести большую размерность задач (десятки и сотни переменных и ограничений), топологическую сложность оптимизируемой функции, значительные вычислительные затраты, необходимость решения задачи со в многокритериальной постановке, а также использования не связанных между собой моделей.

~ Таким образом, исходя из ранее изложенного, повышение эффективности эксплуатации су-

00

^ довых СТС на основе моделирования и многокритериальной, многопараметрической оптимиза-g, ции технологических параметров эксплуатируемых судовых СТС при минимизации энергозатрат является актуальной задачей.

[224)

Решение задачи повышения эффективности эксплуатации судовых СТС

В целях повышения эффективности эксплуатации судовых СТС для решения поставленной задачи в качестве объекта исследования выбрана судовая энергетическая установка на базе дизельной энергетической установки (ДЭУ) DEUTZ TBD. При постановке задачи оптимизации характеристик подсистем ДЭУ в первую очередь необходимо разработать модели многокритериаль-

ВЕСТНИКЛ

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА 'Ш ^^

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТД ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^

ной и многопараметрической оптимизации технологических параметров ДЭУ, для которой необходимо определить набор независимых параметров, а также условий, определяющих допустимые значения, принимаемые переменными. Следующим шагом является получение целевой функции как меры качества объекта оптимизации с заданными переменными. Третьим шагом является выбор метода и решение оптимизационной задачи.

Решение задачи оптимизации энергетических показателей ДЭУ опирается на системный подход. Качество работы ДЭУ характеризуется совокупностью показателей (критериев) качества, влияющих на энергоэффективность работы системы, основными из которых являются:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- долевые мощности главного двигателя (/>1), вспомогательного дизель-генератора (Р2), аварийного дизель-генератора (Р3), валогенератора (Р4);

- долевые часовые расходы топлива главным двигателем (В1), вспомогательным дизель-генератором (В2), аварийным дизель-генератором (В3);

- долевой удельный расход топлива главным двигателем в ходовом режиме (Ь1);

- число работающих в ходовом режиме главных двигателей (и1), вспомогательных дизель-генераторов (п2), аварийных дизель-генераторов (п3), валогенераторов (п4);

- низшая удельная теплота сгорания топлива, используемого: главным двигателем (21), вспомогательным дизель-генератором (02), аварийным дизель-генератором (03), валогенератором (04).

Совокупность показателей качества системы может быть записана в виде вектора

Величина Э является энергозатратами, или обобщенным показателем качества ДЭУ, для которой критерием качества является целевая функция системы. Целевая функция параметрической оптимизации энергетических показателей ДЭУ с набором переменных, влияющих на эффективность работы системы и вектор переменных, выражены следующей функцией:

где i = 1 ... к, k = 3.

Варьируемые величины при расчете

- долевая мощность главного двигателя, вспомогательного дизель-генератора, аварийного дизель-генератора, валогенератора;

- долевой часовой расход топлива главного двигателя, вспомогательного дизель-генератора, аварийного дизель-генератора;

- долевой удельный расход топлива главного двигателя в ходовом режиме.

Задача оптимизации заключается в обобщении минимальных энергозатрат ДЭУ при определенных состояниях ее показателей:

э = {Рк, вк, Ьх, щ, }.

¥ = тт <

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ф(р ) = Ф(); ф(р2 ) = Ф( );

ф(рз) = тт ф(); ф(р4) = тт ф();

Ф(А ) = min Ф( ); Ф(Б2 ) = min Ф( );

ф(Б3) = min ф(Б3^); ф(1 ) = min Ф(Ь1^).

min

min

тт

тт

тт

Целевая функция оптимизации долевой мощности главного двигателя:

ф(Л) = min ф (Plk);

P = {{ е PP . . < p < P . ,i = Й.

( k mm i max i )

Целевая функция оптимизации долевой мощности вспомогательного дизель-генератора:

ф(Р2) = min ф();

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

P2 ={P2 k e P2|P2 . , < P2 < P2 ,, i = 1k} .

[ к mm i max i J

Целевая функция оптимизации долевой мощности аварийного дизель-генератора:

ф(рз ) = min ф();

P = { k e P3IP3 . < P3 < P3 , i = 1k}.

^ к min i max i J

Целевая функция оптимизации долевой мощности валогенератора:

ф(Р4) = min ф( );

P4 = { e P4|P4 < P4 < P4 , i = 1k) .

[ к min i max i J

Целевая функция оптимизации долевого часового расхода топлива главным двигателем:

ф(в ) = min ф( );

B ={b е BJB . < B < B , i = ü} .

[ К min i max i J

Целевая функция оптимизации долевого часового расхода топлива вспомогательным дизель-генератором:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ф(в2 ) = min ф();

B2 = ¡B2k e B2\B2 . . < B2 < B2 ., i = .

[ K mm i max i J

Целевая функция оптимизации долевого часового расхода топлива аварийным дизель-генератором:

ф(В) = min ф();

B3 = {B3k eb3ib <b <b3 , г = 1,k .

[ k min г max г J

Целевая функция оптимизации долевого удельного расхода топлива главным двигателем в ходовом режиме:

ф(&1 ) = min ф(bik); bi = \bl, e ЬД , < b < b , i = 1,4 .

[ k mm i max i J

В целях нахождения минимума целевой функции с приемлемой точностью осуществлено масштабирование ее показателей качества.

В табл. 1 и 2 приведены показатели качества оптимизируемой ДЭУ в ходовом режиме работы, а также их численные значения с учетом наложенных ограничений.

Таблица 1

Показатели качества ДЭУ

Название устройства Количество, шт. Мощность, кВт Долевой часовой расход топлива, кг/с Теплота сгорания топлива, кДж/кг Долевой удельный расход топлива, кг/кВт-ч

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Главный двигатель 1 3850,00 2,50 41200,00 0,02

Вспомогательный дизель-генератор 1 или 2 400,00 0,33 4200,00 -

ВЕСТНИК

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА V4

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^.

Таблица 1 (Окончание)

Аварийный дизель-генератор 1 350,00 0,08 4200,00 -

Валогенератор 1 400,00 0,08 4200,00 -

Таблица 2

Диапазоны численных значений показателей качества ДЭУ

Показатель качества Ограничения

min max

Л 20000 38500

P 2 2000 4000

P3 1500 3500

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

P4 2000 4000

B1 15000 25000

B2 2000 3300

B3 500 830

b1 500 830

Для исследования моделей многокритериальной и многопараметрической оптимизации энергетических показателей ДЭУ разработаны алгоритмы, реализуемые в свободно распространяемой программе IOSO 3.3 [10], базирующейся на технологии построения поверхности отклика. Программный комплекс IOSO предназначен для повышения эффективности СТС на основе многокритериальной и многопараметрической оптимизации их параметров с использование процедур самоорганизации. Платформа IOSO позволяет осуществлять интеграцию различных расчетных моделей через входные и выходные файлы моделей, которые могут быть в xml-формате или обычном текстовом виде. Для интеграции с известными пакетами инженерного анализа (ANSYS, NASTRAN, TaskFlow, Star-CD, FineDesign) используются модули автоматической интеграции (рис. 1).

Рис. 1. Структура программной платформы управления расчетами и оптимизации ЮSO

ВЕСТНИК

Рв ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

„МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. 0. МАКАРОВА

В платформе ЮSO реализована возможность «парсинга» (разбора) значений во входных и выходных файлах моделей, обеспечивающая создание взаимосвязи моделей по параметрам, без использования дополнительных процедур трансфера и преобразования форматов. В результате решения задачи оптимизации определяется множество альтернативных решений, соответствующих принципу оптимальности Парето и удовлетворяющих поставленным ограничениям. Данная стратегия решения задач оптимизации существенно отличается от известных подходов нелинейного программирования, обладает более высокой эффективностью и обеспечивает существенно более широкие возможности. При настройке задачи оптимизации в ЮSO осуществляется интеграция всех необходимых программных модулей в единый расчетный блок. На этом этапе задаются особенности запуска программных модулей, входные, выходные и передаваемые файлы, осуществляется настройка входных, выходных параметров, а также задание их диапазонов (рис. 2 и 3).

Проект:

0 - ^ Расчетный блок □■■(sj Модель Microsoft Е

0-1$ in

iJKgd BKvdg iJKad

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

>QKv

5 PI ЩР2 i)P3 i)P4

ЩВ1 ■a B2

■QB3 42 bj

in_outparams П lOSOintEicel.e) ^ out

!.....Я F

Шаблон Файла Схема Входные параметры Выходные параметры Трансфер Настройки агентов

Список входных параметров

0 1 р

Имя Лист Адрес Значение

0Kgd Лист1 01 412000

0 Kvdg Лист1 В2 42000

0 Kad Лист1 ВЗ 42000

0 Kv Лист1 В4 42000

0P1 Лист1 В5 35500

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0P2 Пист1 ве 4000

0P3 Лист1 В7 3500

0P4 Лист1 G8 4000

0B1 Лист1 ВЭ 25000

0B2 Лист1 В10 3300

0B3 Лист1 В11 530

0Ь 1 Лист1 В12 530

Рис. 2. Настройка входных и выходных параметров в 1080

50D<IV12<S30

Рис. 3. Задание диапазонов ограничений входных параметров СТС

ВЕСТНИК.

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^

Результаты решения оптимизационной задачи

При проведении моделирования было выполнено 1020 итераций. На рис. 4 и 5 приведены некоторые Парето-оптимальные решения задачи многокритериальной и многопараметрической оптимизации определения рекомендуемых долевых мощностей главного двигателя (Р1) и вспомогательного дизель-генератора (Р2), при которых ДЭУ энергоэффективна.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Интерфейс параметрической оптимизации долевой мощности главного двигателя

Рис. 5. Интерфейс параметрической оптимизации долевой мощности вспомогательного дизель-генератора

На рис. 6 приведены Парето-оптимальные решения задачи оптимизации, определяющие множество альтернативных решений для ДЭУ в целом. В результате использования алгоритма оптимизации целевой функции в IOSO удалось получить оптимальные решения задачи повышения эффективности эксплуатации судовой СТС при минимизации энергозатрат.

Г?29|

Рис. 6. Интерфейс параметрической оптимизации ДЭУ

»ВЕСТНИК

rraS ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. 0. МАКАРОВА

Таким образом, полученные результаты исследований моделей оптимизации характеристик такой судовой СТС как ДЭУ позволяют установить конкретные значения долевых мощностей и долевых часовых расходов топлива главного двигателя, вспомогательного дизель-генератора, аварийного дизель-генератора и валогенератора, а также долевой удельный расход топлива главным двигателем в ходовом режиме, при которых ДЭУ энергоэффективна.

Выводы

В целях повышения эффективности эксплуатации судовых СТС разработаны и исследованы модели многокритериальной и многопараметрической оптимизации технологических параметров ДЭУ для использования в концептуальной стадии эксплуатации судовых СТС в целях принятия решений по выбору технологических параметров главного двигателя, вспомогательного дизель-генератора, аварийного дизель-генератора, валогенератора. Модели предназначены для минимизации энергозатрат при эксплуатации СТС. В энергозатратах учитываются долевые мощности и долевые часовые расходы топлива главного двигателя, вспомогательного дизель-генератора, аварийного дизель-генератора и валогенератора, а также долевой удельный расход топлива главного двигателя в ходовом режиме. При постановке и решении задачи оптимизации технологических параметров СТС определен набор независимых параметров, условий, определяющих допустимые их значения, получена целевая функция и выбран метод решения оптимизационной задачи на базе системного подхода. В результате решения задачи многокритериальной и многопараметрической оптимизации с помощью программного комплекса 1080 определено множество альтернативных энергоэффективных решений, соответствующих принципу оптимальности Парето и удовлетворяющих поставленным ограничениям. Модели многокритериальной и многопараметрической оптимизации технологических параметров судовых СТС могут быть использованы для предоставления информации об ожидаемых энергетических затратах. Выбранные критерии энергоэффективности важны для обслуживающего СТС персонала для принятия альтернативных решений в целях повышения эффективности эксплуатации судовых СТС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Даниловский А. Г. Оптимизация судового пропульсивного комплекса: монография / А. Г. Даниловский. — СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2008. — 173 с.

2. Захаров Г. В. Техническая эксплуатация судовых дизельных установок / Г. В. Захаров. — М.: Транспорт, 2009. — 256 с.

3. Hatzilau I. K. On electric load characterization and categorization in ship electric installations / I. K. Hatzilau, G. J. Tsekouras, J. M. Prousalidis, I. K. Gyparis // IEEE Transactions on Power Systems. — 2007. — No 3. — Pp. 1120-1128.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Tsekouras G. J. A new pattern recognition methodology for classification of load profiles for ships electric consumers / G. J. Tsekouras, I. K. Hatzilau, J. M. Prousalidis // Journal of Marine Engineering and Technology. — 2009. — Vol. 8. — Is. 2. — Pp. 45-58. DOI: 10.1080/20464177.2009.11020222.

5. Radan D. Optimization Of Load Dependent Start Tables in Marine Power Management Systems with Blackout Prevention / D. Radan, T. A. Johansen, A. J. S0rensen, A. K. Ádnanes // WSEAS Transactions on Circuits and Systems. — 2005. — Vol. 4. — Is. 12. — Pp. 1861-1866.

6. Jiang C. Ship Hull and Machinery Optimization using Physics Based Design Software / C. Jiang, B. Forstell, D. Lavis, O. Ritter // Marine Technology. — 2002. — Vol. 39. — No. 2. — Pp. 109-117.

7. Hansen J. F. Modeling and Control of Marine Power Systems: Dr. diss. / J. F. Hansen. — Trondheim, Norway: Norwegian University of Science and Technology, 2000. — 119 p.

8. Solem S. Optimization of diesel electric machinery system configuration in conceptual ship design / S. Solem, K. Fagerholt, S. O. Erikstad, 0. Patricksson // Journal of Marine Science and Technology. — 2015. — Vol. 20. — Is. 3. — Pp. 406-416. DOI: 10.1007/s00773-015-0307-4.

9. Balland O. Optimized selection of air emission controls for vessels / O. Balland, S. O. Erikstad, K. Fagerholt // Maritime Policy & Management. — 2012. — Vol. 39. — Is. 4. — Pp. 387-400. DOI: 10.1080/03088839.2012.689877.

10. Программа для ПЭВМ по оптимизации IOSO [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http:// www.aec-service.ru/articles/10.html (дата обращения - 24.12.2007).

ВЕСТНИК

ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ШЦ

МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА^

IMPROVING EFFICIENCY OPERATION OF SHIP COMPLEX TECHNICAL SYSTEMS BASED ON MODELING AND MULTIOBJECTIVE OPTIMIZATION

The results of the analysis of the literature, which suggests the best options on the relevance of search quality criteria for taking the final decision in order to improve the efficiency of operation of ship complex technical systems. To achieve this goal are designed and studied models of multicriteria and multi-parameter optimization of process parameters of complex technical systems operated by the example of the ship's power plant. When formulating and solving the problem of optimizing the characteristics of the ship's power plant has a set of independent parameters, conditions determining the allowable values, obtained objective function and the selected method for solving the optimization problem based on a systems approach. As a result, the solution of the optimization problem defined by a set of alternative solutions that correspond to the principle of Pareto optimality and satisfies the constraints. These results allow us to optimize the value of equity to establish specific facilities and time fuel consumption main engine, auxiliary diesel generators, emergency diesel generator at which the ship's power plant energy efficiency.

Keywords: ship's propulsion system, multi-objective optimization, and energy efficiency.

REFERENCES

1. Danilovskij, A. G. Optimizacija sudovogo propul'sivnogo kompleksa: monografija. SPb.: SPbGMTU,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2008.

2. Zaharov, G. V. Tehnicheskaja jekspluatacija sudovyh dizel'nyh ustanovok Transport, 2009.

3. Hatzilau, I. K., G. J. Tsekouras, J. M. Prousalidis, and I. K. Gyparis. "On electric load characterization and categorization in ship electric installations." IEEE Transactions on Power Systems. 2007. No 3. 1120-1128.

4. Tsekouras, G. J., I. K. Hatzilau, and J. M. Prousalidis. "A new pattern recognition methodology for classification of load profiles for ships electric consumers." Journal of Marine Engineering and Technology 8.2 (2009): 45-58. DOI: 10.1080/20464177.2009.11020222.

5. Radan, Damir, T. A. Johansen, A. J. S0rensen, and A. K. Adnanes. "Optimization of load dependent start tables in marine power management systems with blackout prevention." WSEAS Transactions on circuits and systems 4.12 (2005): 1861-1866.

6. Jiang, Changben, B. Forstell, D. Lavis, and O. Ritter. "Ship hull and machinery optimization using physics-based design software." Marine Technology 39.2 (2002): 109-117.

7. Hansen, Jan Fredrik. Modeling and control of marine power systems. Doctor thesis. Trondheim, Norway: Norwegian University of Science and Technology, 2000.

8. Solem, Siri, Kjetil Fagerholt, Stein Ove Erikstad, and 0yvind Patricksson. "Optimization of diesel electric machinery system configuration in conceptual ship design." Journal of Marine Science and Technology 20.3 (2015): 406-416. DOI: 10.1007/s00773-015-0307-4.

9. Balland, Oceane, Stein Ove Erikstad, and Kjetil Fagerholt. "Optimized selection of air emission controls for vessels." Maritime Policy & Management 39.4 (2012): 387-400. DOI: 10.1080/03088839.2012.689877

10. Programma dlja PJeVM po optimizacii IOSO. Web. 24 Dec. 2007 <http://www.aec-service.ru/articles/10.

html>.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Вычужанин Владимир Викторович — доктор технических наук, профессор. Одесский национальный морской университет

vint532@yandex. т

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Шибаева Наталья Олеговна — аспирант Научный руководитель: Вычужанин Владимир Викторович. Одесский национальный морской университет nati1986@bk.ru

Vychuzhanin Vladimir Viktorovich — Dr. of Technical Sciences, professor. Odessa National Maritime University

vint532@yandex. ru

Shibaeva Natalia Olegovna — postgraduate. Supervisor:

Vychuzhanin Vladimir Viktorovich. Odessa National Maritime University nati1986@bk.ru

[23l|

Статья поступила в редакцию 13 июня 2016 г.