CC BY
17
УДК 66.023
Ильмурзаева Д.Р., Савицкая Т.В.
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Ильмурзаева Динара Ризабековна, студент 1 курса магистратуры факультета информационных технологий и управления РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва, e-mail: dinara_ilm@mail.ru;
Савицкая Татьяна Вадимовна, д.т.н, профессор кафедры компьютерно-интегрированных систем в химической технологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва, e-mail: savitsk@muctr.ru; Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9
В статье рассмотрен алгоритм подбора оборудования для решения задач моделирования и синтеза многоассортиментных химических производств. В качестве критериев оценки рассматриваются основные характеристики каждого типа промышленного оборудования. В результате предлагается список из нескольких наиболее походящих решений, для каждого конкретного технологического процесса.
Ключевые слова: выбор оборудования, алгоритм выбора оборудования, информационно-советующая система, многоассортиментное производство.
DEVELOPMENT OF THE ALGORITHM OF SELECTION OF EQUIPMENT FOR SOLVING THE TASKS OF MULTI-ASSORTMENT CHEMICAL PRODUCTION
Ilmurzaeva D.R., Savitskaya T.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The article describes the equipment selection algorithm for solving problems of modeling and synthesis of multi-assortment chemical production. As evaluation criteria, the main characteristics of each type of industrial equipment are considered. As a result, a list of several most suitable solutions for each specific process is proposed.
Keywords: equipment selection, equipment selection algorithm, information advising system, multi-assortment production.
Развитие химической промышленности является одной из важнейших задач российской экономики. В стране утверждена стратегия развития химического комплекса до 2030 года [1]. Эта стратегия включает в себя задачи создания новых производств, а также совершенствование устаревших. В частности, многоассортиментные химические производства (МХП) можно отнести к таким производствам. К числу многоассортиментных производств относят производство фармацевтической продукции, лакокрасочных материалов, различных добавок, химических реактивов [2].
Большой комплекс задач МХП определяется:
1) Широкой номенклатурой выпускаемой продукции при небольших объемах (до 1000 т/год). Это ведет к проектированию многопродуктовых химико-технологических систем (ХТС). Они предназначены для выпуска нескольких продуктов аналогичных по технологии синтеза;
2) Частые изменения ассортимента и объёмов выпускаемых продуктов. Необходимость приспосабливать имеющееся оборудование для выпуска новых продуктов;
3) Большое разнообразие типов технологического оборудования, видов технологических процессов, а также способов их организации и осуществления;
4) Преимущественно периодическим режимом работы ХТС этих производств.
Существующие решения по автоматизации выбора оборудования можно разделить на:
1) Автоматизированные информационно-поисковые системы;
2) Выбор оборудования как задача принятия решений;
3) Выбор оборудования как задача оптимизации.
Каждое из этих решений имеет свои достоинства и недостатки. К недостаткам информационно-поисковых систем можно отнести отсутствие возможности автоматизированного синтеза и оптимизации проектных решений. Большинство предложенных в научных публикациях вариантов постановки задачи выбора оборудования учитывают лишь некоторые из особенностей функционирования технологических систем (ТС) МХП. Наиболее подходящим вариантом будет создание информационно-советующей системы выбора оборудования, которая будет осуществлять автоматизированный поиск оборудования и помогать принимать решения исходя из требований технологического процесса. Автоматизированный поиск будет происходить на основе разработанного алгоритма. На рис.1. представлена блок-схема алгоритма подбора оборудования, на примере выбора центрифуг. Выбор оборудования происходил с использованием данных каталога компании Реаторг [3].
Рис. 1. Блок-схема алгоритма выбора центрифуги
Первым шагом при выборе оборудования является обзор доступного оборудования у производителей и группировка аппаратов по представленным сериям. Затем идёт присваивание каждому аппарату (каждой альтернативе) соответствующих значений переменных. Далее следует сравнивать представленные характеристики с учетом критериев. Каждая модель в группе сравнивается друг с другом по следующим количественным показателям:
- максимальная загрузка сырья;
- максимальная мощность;
- максимальный фактор разделения;
- минимальный вес;
- минимальные габаритные размеры и другие.
Оценки выставляются экспертами, в таблице 1 оценки обозначаются переменными Х1 (i=1,5). Шкала оценок зависит от общего количества сравниваемого оборудования и может изменяться при добавлении или исключении оборудования из списка сравнения. На первом этапе происходит сравнение по общему количеству оборудования. Альтернативы в группах получившие наибольшую оценку, в свою очередь, также выделяются в отдельную группу. И сравниваются внутри новой сформировавшейся группы. Оборудование получившее наибольшую оценку и
удовлетворяющее количественным показателям выбирается как наиболее подходящий вариант. Оценка производилась следующим образом, если было необходимо максимальное значение показателя, то выставление оценок шло прямо пропорционально, т.е. с увеличением показателя увеличивалась и оценка на 1 балл. Например, значение фактора разделения должно быть максимальным, поэтому, наибольшему значению, в нашем случае - 1008, (для центрифуг моделей LGZ/PGZ 800, PLD 800) присваивалась наивысшая оценка - 4. Если же необходимо было минимизировать критерий, то оценка выставлялась наоборот, т.е с ростом значения показателя оценка уменьшалась, как в случае с весом и габаритными размерами. Например, самый маленький вес (1100 кг) имеет центрифуга модели PQFB 600 - поэтому ей присваивается наивысшая оценка равная 4. Вторым шагом являлось суммирование полученных оценок для каждой альтернативы. В каждой сформированной группе выбирались центрифуги имеющие наибольший показатель эффективности и затем уже сравнивались отдельно между собой. В ходе решения задачи сравнивались 32 центрифуги, по 5 количественным показателям, таким как загрузка сырья, мощность двигателя, фактор разделения, вес и габаритные размеры. В таблице 1 приведен пример сравнения центрифуг в подгруппе лучших моделей серий LGZ/PGZ, PLD, PSB, PSD, PQFB, GKF, выбранных на первом этапе анализа в соответствии с алгоритмом на рис. 1.
№ Модель (серия) Альтернатива MAX. Загрузка, кг X1 Мощность двигателя, кВт Х2 Вес, кг Х3
1 LGZ/PGZ 800 A1 135 2 11 3 2000 2
2 PLD 800 B1 135 2 11 3 2000 2
3 PSB 800 C2 150 3 7.5 2 1500 3
4 PSD 800 D1 150 3 7.5 2 1500 3
5 PQFB 600 E1 60 1 3 1 1100 4
6 GKF 1600 F4 950 4 90 4 20000 1
№ Фактор Х4 Габаритные Габаритные размеры, мм3 Х5 Сумма оценок
разделения размеры, мм
1 1008 4 1850*1250*2045 4731375000 3 14
2 1008 4 2050*1250*2000 5127562500 2 13
3 1006 3 1720*1200*1300 2685264000 5 16
4 1006 3 1720*1200*1300 2685264000 5 16
5 755 1 1900*1300*1300 3213470000 4 11
6 808 2 2500*1600*1803 7216000000 1 12
В результате следования алгоритму по примеру, приведенному в таблице 1, получилось, что центрифуги PSB 800, PSD 800, с максимальной суммой оценок 16 баллов, являются наиболее эффективными для требуемой задачи.
Расчет проводился в электронной таблице Microsoft Excel. Для других типов аппаратов подбор осуществляется аналогично, меняются только основные характеристики оборудования, которые требуются для конкретного технологического процесса. К примеру, для реакторов добавятся такие характеристики как рабочий объем и максимальная площадь теплообмена. Разработанный алгоритм планируется программно реализовать в информационной системе, которая будет вести взаимодействие с пользователем через веб-интерфейс. Информация о технологических процессах, оборудовании и его основных характеристиках представляется в системе с использованием семантической сети. Организация хранения данной информации осуществляется в базе данных.
Список литературы
1. Приказ Министерства промышленности и торговли РФ и Министерства энергетики РФ от 14 января 2016 г. № 33/11 "О внесении изменений в Стратегию развития химического и нефтехимического комплекса на период до 2030 года, утвержденную приказом Минпромторга России и Минэнерго России от 8 апреля 2014 г. № 651/172. / ГАРАНТ.РУ информационно-правовой портал [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71224670 / (дата обращения 14.05.2019).
2. Мокрозуб В.Г. Методология информационной поддержки принятия решений при разработке технологических аппаратов многоассортиментных химических производств: автореф. дис. на соиск. учен. степ. доктора тех. наук (05.13.01). - Тамбов.: 2018. -. 31 с.
3. Сайт компании Reatorg Technologies [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.reatorg.ru/equipment/ (дата обращения 14.05.2019).
