авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Прогнозирования иобеспечения надежностифункционирования процессов и аппаратовмногоассортиментных химических производств

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КРАСНЯНСКИЙ МихаилНиколаевич

МЕТОДОЛОГИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИОБЕСПЕЧЕНИЯ

НАДЕЖНОСТИФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И

АППАРАТОВМНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ

ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

05.17.08 – Процессы и аппаратыхимических технологий

05.13.01 – Системный анализ,управление и обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации насоискание ученой степени

доктора техническихнаук

Тамбов 2010


Работа выполнена вГосударственном образовательномучреждении высшего профессиональногообразования «Тамбовский государственныйтехнический университет» на кафедре«Автоматизированное проектированиетехнологического оборудования»

НаучныйконсультантЗаслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор

Малыгин ЕвгенийНиколаевич

Официальные оппоненты:доктор технических наук, профессор

Каталымов АнатолийВасильевич

доктор технических наук, профессор

Савицкая ТатьянаВадимовна

доктор технических наук, профессор

Беляев ПавелСерафимович

Ведущая организация:Московская государственная академия

тонкой химической технологии

им. М.В. Ломоносова (МИТХТ), г. Москва

Защита диссертациисостоится 10 декабря 2010 г. в 15 часов 00 минутна заседании диссертационного совета поприсуждению ученой степени докторатехнических наук Д212.260.02 в Тамбовскомгосударственном техническом университетепо адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1,ауд. 60.

Электронная почтаkvidep@cen.tstu.ru;факс 8 (4752) 632024.

Отзыв на автореферат вдвух экземплярах, заверенных гербовойпечатью, просим направлять по адресу: 392000,г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученомусекретарю диссертационного советаД 212.260.02.

С диссертацией можноознакомиться в библиотекеуниверситета.

Автореферат разослан_____________________ г.

Ученый секретарь

диссертационногосоветаВ.М. Нечаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальностьработы. Современный уровень развитиятехнологий формирует высокие требования кнадежности функционирования промышленных производств. Каждаянепредвиденная остановка выпуска продукции попричине выхода из строя единицытехнологического оборудования (ТО) приводит кзначительнымматериальным потерям вследствиенедовыпуска продукции, нарушения ритмичностипроизводства,потери дорогостоящего сырья,необходимости проведения ремонтныхработ. При этом доля «человеческогофактора» как первопричины аварийной ситуации возросла с 20%в 60-х годах ХХ века до 80% в настоящее время.Специфика многоассортиментных химическихпроизводств (МХП), использующих впроизводстве пожаро- и взрывоопасные, токсичные,высококоррозионные вещества, делает особенноактуальным предотвращение возникновениявнештатных ситуаций, развитие которыхможет привести к серьезным авариям, экологическимкатастрофам и человеческим жертвам.

Добиться безаварийнойритмичной работы химико-технологическихпроизводстввозможно лишь в результате реализациисистемного подхода к обеспечению надежностифункционирования процессови аппаратов (ПиА) многоассортиментныххимических производств навсех этапах жизненного цикла. Использование единогоинформационного пространства,удовлетворяющего требованиям CALS-технологий,призвано повыситьэффективностьи надежность работы всех служб,задействованных на различных этапахжизненного цикла технической системы (ТС).Постановка задачоптимального проектирования,планирования иобслуживания МХП; разработкаматематических моделейфункционирования проектируемыхобъектов и производственныхпроцессов; обоснование подходов крешению поставленныхзадач дает возможностьописать всю технологию создания и эксплуатациитехническихсистем в течение их жизненногоцикла.





Методологическиеосновы проектирования многоассортиментных производств, математические формулировки задачкалендарного планированиявыпускапродукции, принципытехнической диагностики иорганизации обслуживания технологическогооборудования, методы и алгоритмырешения задачрассматривались в научных публикациях В.В. Кафарова,Л.С. Гордеева, В.В. Макарова, А.Ф. Егорова, С.И. Дворецкого, И.Е.Гроссмана,Г.В. Реклейтиса и других ученых. Основные направления и методики подготовкии обеспечения надежности работыобслуживающего персонала эргатических систем сформулированы в работах В.П.Зинченко, П.Я.Шлаен, Е.С. Полат, Т.Б. Чистяковой, И.Т. Фролова, Ж.Кристенсен, Д. Мейстер, П. Фоули. Значительный вклад вразработку теории и методов оптимального проектирования иуправлениямногоассортиментными химическими производствами внесли сотрудники научной школы "Теория и методыавтоматизированногопроектирования производствхимического и машиностроительного профиля", созданной в Тамбовском государственномтехническом университете (ГОУ ВПО ТГТУ) подруководством Е.Н. Малыгина.

Анализ отечественных и зарубежныхпубликаций по проблемепрогнозирования и обеспечения надежностифункционирования ПиА МХП приводит к выводу, что предложенные до настоящего времениподходы к еерешению ориентированы на отдельныефрагменты жизненного цикла МХП, не учитываютвзаимноговлияния задач этаповпроектирования и эксплуатации, игнорируют проблему комплекснойподготовки и повышенияквалификации обслуживающего персонала и непозволяют достаточно корректно прогнозировать и обеспечивать показателинадежности функционированиярассматриваемых производств. Поэтому разработкаметодологиипрогнозирования и обеспечения надежностифункционирования ПиА МХП, которая, с однойстороны, учитывала бы технологию создания и функционированиятехнических систем, обеспечивала бы совместимостьотдельных этапов жизненного цикла, а с другой – позволяла снизитьвлияние человеческого фактора нанадежность функционирования ПиА, является, несомненно,актуальной.

Работа выполнялась всоответствии с координационным планомМежвузовской НТП «Теоретические основы химическойтехнологии»на период 1995-2000 г.г.; планами НИР Тамбовского государственноготехнического университета в 1994-2005г.г., в том числе № 18/97 «Разработка и внедрениематематического и программногообеспечения подсистемы АСУП «Технологическое иорганизационное обеспечение выпускапродукции Производства дисперсныхкрасителей»(1997-2002г.г.);программами Министерства образования и науки РФ«Научное, научно-методическое,материально-техническое и информационноеобеспечение системы образования»(2000 г.),«Научное, научно-методическое,материально-техническое иинформационное обеспечение системыобразования» (2001-02 г.г.), «Создание системыоткрытого образования» (2003 г.), «Развитиеинформационных ресурсов и технологий.Индустрия образования» (2004 г.), «Развитие научного потенциала высшей школы(2009-2010 годы)»;грантом РФФИ №06-08-96352-р_центр_а «Разработка теории и методовинтеллектуального автоматизированногопроектирования производств химического имашиностроительного профиля (разработка новых иперепрофилирование действующихпроизводств)» (2006-07 г.г.).

Объектом исследования в работе являютсяметоды прогнозирования и обеспечения надежностифункционирования ПиА на этапах проектирования иэксплуатации МХП.

Предметом исследования являютсясвойства и особенности функционирования ТОМХП, влияющие на организацию выпускапродуктов и надежностьфункционирования ПиА; математическиемодели функционирования и диагностирования ПиА МХП; отказы ТО; влияние деятельности человека-операторана надежностьи эффективность функционирования ПиА.

Целью работы является разработкаметодологии прогнозирования иобеспечения надежности функционированияПиА МХП с учетом влияния человеческогофактора.Для достижения целинеобходимо:

- исследовать системныесвязи и закономерностипроцессов проектирования и эксплуатации МХП,методыповышения надежности функционированияоборудования,методикиподготовки специалистов инженерногопрофиля дляпромышленных предприятий;

- разработать методику формированияинформационно-аналитического регламента МХП, какинформационной основы для решения задачобеспечения надежности функционирования ПиА на этапеэксплуатации, а также при последующейреконструкции;

- изучить свойства иособенностифункционирования ПиАМХП, разработать математическуюпостановку задачи проектирования МХП намножествесостояний функционирования, математическиемодели функционирования и отказов МХП, алгоритмрешения задачи;

- разработать математическую постановку задачи техническойдиагностикисостояния технологического оборудования икомплекс математическихмоделей диагностирования состояния ТО;

- разработать математическуюпостановкузадачи выбора оптимальной стратегииремонта ТО в условиях неопределенности,математические модели определения возможных сроковпроведения ремонтов оборудования ивыборастратегии ремонта в условияхнеопределенности, алгоритм поиска оптимального типапланируемого ремонта и сроков егопроведения;

- разработать математическуюпостановку задачиоптимального календарного планированияработы совокупности ТС цеха с учетомпроведенияпланово-предупредительныхремонтов (ППР) оборудования вусловиях ограниченности количества ремонтногоперсонала, математические модели выпуска продукции иавтоматизированного построения графикаППР ТО,алгоритм поиска оптимального расписаниявыпуска продукции и ремонта оборудования вмасштабахцеха;

- разработать структуруавтоматизированнойинформационной системы (АИС)непрерывной подготовки специалистовинженерного профиля,котораяобеспечитвзаимодействие образовательных и промышленныхресурсов как при обучениистудентов, так и повышении квалификацииобслуживающего персонала предприятий;

- разработать методики удаленногомногопользовательского компьютерного доступа клабораторному и промышленномуоборудованию по каналам Интернет;

- разработатьпостановку задачи проектированиятренажерного комплекса дляобучения персонала МХП,математическую модель деятельности оператора ТС;

- разработать моделиобучения и тренинга персонала МХП, атакже разработкиавтоматизированных лабораторныхпрактикумов (АЛП) удаленного доступа;

- разработать автоматизированнуюсистему поддержки принятия решений припроектировании иэксплуатации МХП, тренинга персоналаМХП, непрерывной подготовкиспециалистов инженерного профиля.

Научная новизна.

1. Разработана новаяметодология прогнозирования и обеспечениянадежностифункционирования ПиА МХП, основанная наформировании информационно-аналитического регламента МХПкак единой информационной основы,объединяющей исходную информацию дляподдержки принятия решений и оптимизациифункционирования ПиА на этапеэксплуатации, а также при последующейреконструкции. Разработанная методологиявпервые объединяет решение задач основныхэтапов жизненного цикла МХП с учетомнадежности функционирования ПиА и влияниячеловеческого фактора.

2. Поставлена и решеназадача проектирования МХП на множествесостоянийфункционирования с учетом надежностифункционирования ПиА. Разработаныматематические модели функционирования иотказов МХП, позволяющие осуществлять прогнозизменения состояний функционированиясистемы во времени. Критерий оптимальностирешения задачи проектирования МХП включаетпараметр суммарнойнормированной эффективности функционированиясистемы.Разработан алгоритм решения задачипроектирования МХП на множестве состоянийфункционирования, позволяющийосуществлять поиск не толькоудовлетворительного, но и оптимального сточки зрения надежности функционирования ПиАварианта аппаратурного оформленияМХП.

3. Разработанапостановка задачи технической диагностикисостояния технологического оборудования, врезультате решения которой определяетсямножествопотенциальных состояний диагностируемогообъекта, с оценкой вероятностей и временивозникновения отказа. Разработанныематематические модели диагностированиясостояния ТО для локализации механическихотказов учитывают особенности функционированияПиА МХП и позволяют построить решающие правила длязадачи технической диагностики.

4. Впервые поставлена ирешена задача выбора оптимальнойстратегии ремонта ТО в условияхнеопределенности. Разработаныматематические модели определения возможных сроковпроведения ремонтов оборудования ивыборастратегии ремонта в условияхнеопределенности, позволяющие учитыватьвозможнуюнеточность локализации дефекта инеопределенность времени возникновения отказаоборудования. Разработан алгоритм поискаоптимального типа планируемого ремонта исроков его проведения, учитывающийцелесообразность проведениядополнительного визуального осмотраремонтируемого узла.

5. Поставлена и решеназадача оптимального календарногопланирования работы совокупности ТС цеха сучетом проведения ППР оборудования вусловияхограниченности количества ремонтногоперсонала. Разработаны математические модели выпускапродукции и автоматизированногопостроенияграфика планово-предупредительныхремонтов ТО, позволяющие рассчитыватьпродолжительности состоянийфункционирования системы в условияхограниченности количества ремонтногоперсонала цеха. Критерий оптимальностирешения задачи оптимального календарногопланирования работы совокупности ТС цехаучитываетзатраты на проведение ремонтных работ иштрафные санкции за недовыпуск продукции. Разработаналгоритм поиска оптимального расписаниявыпуска продукции и ремонта оборудования вмасштабах цеха в условияхограниченности количества ремонтногоперсонала, основанный на эволюционном методе.

6. Разработанаструктура АИС непрерывной подготовкиспециалистов инженерного профиля, позволяющаяобъединить ресурсы образовательныхучреждений ипромышленных предприятий для формированияу обучаемых требуемого на производстве множествакомпетенций, а также обеспечитьсоответствие работников предприятийсовременному уровню развития науки итехнологий. Впервые разработаны методикиудаленного многопользовательскогокомпьютерного доступа к лабораторному ипромышленному оборудованию, позволяющие осуществлятьего дистанционное использование в учебномпроцессе и научных исследованиях по каналам Интернет.

7. Осуществленапостановка задачи проектированиятренажерного комплекса для обучения персонала МХП.Разработана математическая модельдеятельностиоператора ТС, определяющая сценарийтренинга и систему продукций дляпостроения АИС тренинга персонала МХП.Разработана и реализована структура АИСтренинга персонала МХП, впервыепозволяющая учитывать особенностифункционирования ПиА МХП и обеспечиватьтребуемый уровень подготовки с целью снижениянегативного влияния человеческого факторана надежностьфункционирования производства.

Методикаисследования основана наиспользовании методов системного анализа,математическогомоделирования и оптимизации, теории надежности, теорииграфов,теории множеств,математического аппарата теориивероятностей,математической статистики итеории вычислительныхсистем.

Практическиерезультаты работы. На основепредложенной методологии разработаны:

- автоматизированная система проектирования и эксплуатации МХП,позволяющаяосуществлять формированиеинформационно-аналитического регламента МХП,прогнозирование надежностифункционирования ПиА МХП, техническую диагностику состоянияоборудования, построение календарного планавыпуска продукции и графика ППРоборудования, автоматизированноеформированиеведомости дефектов напроведениеремонтных работ. Системауспешно внедрена на ОАО «Пигмент» в рамкахдоговора № 18/97 «Разработка и внедрениематематического и программногообеспечения подсистемы АСУП «Технологическое иорганизационное обеспечение выпускапродукции Производства дисперсныхкрасителей» (1997-2002 г.г.)

- АИС непрерывнойподготовки специалистов инженерногопрофиля на примере специализации «Гибкиеавтоматизированные системы в технологиимашин и аппаратов химических производств».Разработанные технологии удаленного доступа клабораторному и промышленномуоборудованию позволили создать комплекс АЛПудаленного доступа идистанционные базы практическойподготовки на базе ОАО «Пигмент» и ЗАО «Завод Тамбовполимермаш», используемые приподготовке студентов и повышенииквалификации персонала предприятий.

- АИСтренинга персонала МХП, позволяющая осуществлятьобучение и тренинг операторов ТСпроизводства ряда красителей иполупродуктов в штатных и аварийных ситуациях прииндивидуальном и групповом режимахуправления системой. Разработанныетехнологии позволяют использовать АИС не только влокальном режиме, но и вдистанционном по каналам Интернет. Отдельные фрагментысозданной АИС для рядапроизводствОАО «Пигмент» представленына сайтеwww.170514.tstu.ru.

Разработанныеавтоматизированные системы используются вучебном процессе ТГТУ при подготовкедипломированных специалистов понаправлению240800 "Энерго- и ресурсосберегающие процессыв химической технологии, нефтехимии ибиотехнологии", бакалавров и магистров понаправлению150400 "Технологические машины иоборудование".

Апробацияработы. Основные положениядиссертации докладывались и обсуждалисьна –Всероссийских конференциях:«Математические методы в химии» (Тула, 1993),«Динамика процессов и аппаратовхимической технологии» (Ярославль, 1994),«Перспективные информационныетехнологии» (Тамбов, 1995), «Компьютерныетехнологии в науке, проектировании ипроизводстве» (Нижний Новгород, 1999), «Современная образовательнаясреда» (Москва, 2001-03),«Телематика» (Санкт-Петербург, 2001,2007-09), Образовательная средасегодня изавтра (Москва, 2004); Новоепоколение систем жизнеобеспечения изащитычеловека в чрезвычайных ситуацияхтехногенногои природного характера(Тамбов, 2006); –на Международных конференциях: «Методы кибернетики химико-технологических процессов»(Москва, 1994), «Математические методы в химиии химической технологии» (Тула, 1996),«Прогрессивные технологии и оборудованиев пищевой промышленности» (Воронеж,1997), «Применение новых технологий вобразовании» (Троицк, 1999), «Динамика систем, механизмов имашин» (Омск, 1999), «Методы и средствауправления технологическимипроцессами»(Саранск, 1999), «Новые информационныетехнологии в университетском образовании»(Новосибирск, 2000), «Информационныетехнологии и телекоммуникации в образовании»(Москва, 2000), «Математические методы втехнике итехнологии»(Санкт-Петербург, 2000), «Идентификациясистем и задачи управления» (Москва, 2000),«Новые информационные технологии исистемы» (Пенза, 2000), «Методыи алгоритмы прикладной математики втехнике, медицине и экономике» (Новочеркасск,2001), «Компьютерные науки иинформационные технологии» (Саратов, 2002),«Информационная среда ВУЗа» (Иваново, 2003),«Информационные технологии в образовании»(Москва, 2003), «Образовательные, научные и инженерныеприложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments»(Москва, 2003, 2005), «Математические методы в химиии технологиях» (Владимир, 1998; ВеликийНовгород, 1999; Смоленск, 2001; Тамбов, 2002;Ростов-на-Дону, 2003; Воронеж, 2006; Саратов,2008)



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 



Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.