Технические науки/12.Автоматизированные системы управления на производстве.

Аспирант Кручинин А.С., д.т.н. Цыганков М.П.

Ярославский государственный технический университет

Модель оптимизации распределения сырья в многопоточном производстве технического углерода

Одной из важнейших технологических задач в крупнотоннажном, многоассортиментном, многопоточном производстве технического углерода является управление составом сырьевых смесей в условиях использования ограниченных запасов углеводородных компонентов, предназначенных для приготовления таких смесей.

Дефицитные высокоароматизированные компоненты, представляющие собой побочных продукт коксохимии используются преимущественно для получения дорогостоящих активных марок технического углерода, в то время как малоароматизированные компоненты нефтепереработки составляют основную часть смесей для углерода средней и малой активности.

В настоящее время приготовление смесей в существенной мере базируется на опыте эксплуатации технологических линий, производящих различные марки продукции и представлениях о зависимости влияния показателей качества сырьевых смесей на выход, которые сформировались еще в 1970 годах в результате отраслевых исследований.

Попытки формирования рассматриваемой задачи относятся ко времени долгосрочного планирования производства. В предлагаемых моделях не учитывается ряд факторов, таких как варьирование зависимости В(I) от марки продукта, зависимость от I норм расходования топливного газа и т.д. В предлагаемой ниже модели эти зависимости учитываются.

Ставиться задача управления (составом сырьевой смеси) оптимизирующего переменную составляющую прибыли (П) в условиях ограничения запаса сырьевых углеводородных компонентов и наложения допусков на производительность технологических линий (выражение 1).

П = С_j · G_ТУj - С_i · Х _ij - С_Т · V_Тij · Х _ij → max, (1)

где С_j и С_i цена за единицу марки готовой продукции и компонента сырьевой смеси, С_Т – цена единицы расходуемого топлива, X - нагрузка по сырью (количество используемого сырья).

Принимаются обычные для технологической практики допущения об аддитивности основных показателей качества сырьевых компонентов I_i при их смешивании (выражение 2) (i = 1..N, где N – общее количество сырьевых компонентов):

I = , (2)

где i – индекс сырьевой смеси

Допускается, что в диапазонах варьирования показателей качества сырья для каждой марки продукции зависимость показателей качества продукта, его выхода и технологических норм V_Т расходования энергоносителей (топлива и т.д.) линейна. Кроме того, технологическая практика показывает, что объемные показатели производства и показатели качества продукции зависят не только от индекса корреляции (I), но и от марки (j) получаемого продукта. Представим выражения (3) линейной зависимости параметров с учетом выражения (2) и индекса j (j = 1..М, где М – общее количество выпускаемых марок ТУ) для выхода, производительности и расхода топлива соответственно:

В_ТУj = (К_j· + b_j) G_ТУj = В_ТУij · Х _I V_Тj = Кт_j·+ bт_j (3)

Таким образом, предложенная модель оптимизации состава сырьевых смесей включает критерий (1) и ограничения на общее количество сырьевого компонента и требуемый ассортимент продукции (4):

Х _ij ≤ Х _i В_ТУij · Х _ij = G_ТУj (4)

В отличие от ранее имевшихся, модель позволяет учесть требуемое количество расходования определенных видов сырьевых компонентов с учетом накопления данных о влиянии качества сырьевых смесей на нормы расходования сырья и топлива по видам продукции и использоваться при принятии решений о пополнении их запасов.

Литература:

1. Орлов В.Ю., Комаров А.М., Ляпина Л.А. Производство и использование технического углерода для резин.- Ярославль: Издательство Александр Рутман, 2002. - 512 с.

2. Ивановский В.И. Технический углерод.
Процессы и аппараты. – Омск: ОАО “Техуглерод”, 2004. – 228 с.