Том 24, № 3 (2016)

В условиях значительного разнообразия производственной номенклатуры ведущая роль отводится определению последовательности запуска-выпуска партий предметов. Разработка методики установления последовательности рабочих заданий является одним из опорных инструментов бережливого производства. Математические модели определения оптимальной последовательности имеют ограниченное применение. Эвристические подходы отличаются простотой и достаточно легко вписываются в ограничения различного характера. Представленные дисциплины назначения позволяют установить комплекс приоритетов в процессе разработки производственного графика. Основная задача менеджмента предприятия - разработка некоторой комбинации приоритетов, обеспечивающих повышение эффективности производственных процессов. Выбор оптимальной последовательности выполнения операций обеспечивает соблюдение принципов рациональной организации производства.

Перед предприятиями нефтегазового комплекса стоит задача повышения производительности имеющихся ресурсов. Разработка и исследование новых способов, математических моделей и алгоритмов управления технологическим процессом сепарации нефти направлены на решение этой задачи, что обуславливает актуальность выполненной работы. Предлагаемый способ основан на косвенном измерении плотности нефтегазовой смеси с последующей коррекцией показаний по результатам измерения плотности уже сепарированной нефти. Способ основан на более прогрессивной градиентной модели перехода между фазовыми слоями нефтегазовой смеси. Приводятся аналитические выражения, позволяющие определить среднюю скорость движения глобул нефти различных фракций. Для определения времени образования сплошного фазового слоя выполнено имитационное моделирование в программной среде LiteSMO. Алгоритм управления технологическим процессом сепарации выполнен в виде диаграммы активностей стандарта UML. Применение разработанного способа, математической модели и алгоритма позволит повысить эффективность системы управления подготовкой нефти, что имеет большую практическую значимость для нефтегазового сектора отечественной экономики.

Рассмотрена процедура синтеза оптимального по быстродействию программного регулятора в задачах управления мобильной киберфизической системой в виде машины Дубинса. При оценке качества решений учитывалось общее время выполнения задачи по переводу объекта в заданную точку, включая время расчета программы управления и время движения объекта к цели. Рассмотрены оперативный и автономный варианты численного определения продукционной модели регулятора как системы правил «условие - действие». В качестве оперативного варианта предложено использовать генетический алгоритм с отсечением по времени. Проведено сравнение оперативного и автономного способов расчета системы правил работы регулятора. Показаны преимущества оперативного способа при решении задачи перемещения мобильной киберфизической системы в однородной среде и преимущества автономного способа в неоднородной среде.

Исследуется новый метод измерения частоты по мгновенным значениям входного и дополнительных гармонических сигналов. Метод обеспечивает определение частоты по мгновенным значениям сигналов, измеренным одновременно в произвольный момент времени и через образцовый интервал времени. Приводятся результаты анализа влияния угловой погрешности блоков формирования фазы сигналов, которые формируют дополнительные напряжения, на погрешность результата определения частоты. Установлено, что данный вид погрешности зависит от угла сдвига фазы дополнительных сигналов и длительности образцового интервала времени. Полученные результаты позволяют определять оптимальные параметры измерительного процесса в зависимости от требований по точности и времени измерения.

Исследуется метод измерения интегральных характеристик по мгновенным значениям входных и дополнительных гармонических сигналов. Метод обеспечивает определение характеристик по мгновенным значениям сигналов, измеренным одновременно один раз за период в момент перехода одного из дополнительных напряжений через ноль. Приводятся результаты анализа влияния квантования мгновенных значений сигналов на погрешность результата определения информативных параметров. Установлено, что данный вид погрешности зависит не только от разрядности аналого-цифровых преобразователей, но и от угла сдвига фазы дополнительных сигналов. Полученные результаты позволяют определять оптимальный угол сдвига фазы в зависимости от требований по точности измерения.

В настоящее время в России отсутствует постоянный мониторинг установленного парка источников света, его характеристик и энергопотребления на освещение. Это затрудняет составление планов производства и внедрения энергосберегающих источников света и анализ их выполнения. В работе выполнена оценка количества установленного парка источников света и объемов электропотребления на освещение как в целом по РФ, так и по секторам потребления. Для верификации результатов предложен метод расчета общего количества светоточек на основании емкости рынка ламп. Сравнение результатов показывает хорошую сходимость обоих методов. Использование полученных результатов позволяет организовать постоянный мониторинг внедрения энергосберегающих источников света и электропотребления на освещение в различных секторах экономики России и более обоснованно разрабатывать планы по производству и внедрению этих источников света.

Подняты вопросы оптимизации уровня напряжения на шинах потребителей при использовании батарей статических конденсаторов, увеличения пропускной способности линий электропередач путем внедрения источника распределенной генерации. Рассмотрена диспетчеризация имеющихся и вновь вводимых электроэнергетических элементов с целью создания активно-адаптивной системы и обеспечения надежности электроснабжения потребителей. Отмечается возможность использования в качестве системы управления мультиагентной системы, обладающей необходимой гибкостью и приспосабливаемостью к изменяющимся условиям.

Рассмотрена азидная технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения нитридов. Отмечены преимущества данной технологии. Показаны перспективы СВС-технологии для получения нанопорошков высокого качества. Выбраны оптимальные химические уравнения и условия получения нитрида кремния. Представлены результаты экспериментально-теоретических исследований процесса синтеза микро- и нанопорошков нитрида кремния в системе хSi + (NH4)2SiF6 + 6NaN3 в режиме горения. Определены параметры горения и синтеза. Исследована морфология частиц микро- и нанопорошков нитрида кремния. Оптимальным химическим уравнением является 14Si + (NH4)2SiF6 + 6NaN3.

Представлены результаты исследования взаимосвязи поверхностной активности деэмульгаторов и эффективности их действия. В качестве объектов исследования выбраны промышленно выпускаемые деэмульгаторы, существенно отличающиеся по поверхностной активности (критическая концентрация мицеллообразования и межфазное натяжение на границе «нефть - водный раствор деэмульгатора»). По результатам выполненных экспериментальных исследований показана взаимосвязь критической концентрации мицеллообразования водных растворов деэмульгаторов со степенью обезвоживания нефти и кинетикой выделения свободной воды. Результаты исследования могут быть использованы при тестировании реагентов с целью выбора оптимального деэмульгатора.

Разработана методика проведения эксперимента по самораспространяющемуся высокотемпературному синтезу (СВС) композиционных порошков карбидов титана и кремния или ниобия. Проведен синтез в режиме горения композиций порошков с различным процентным соотношением исходных реагентов. Произведен замер температуры горения методом термопар. Конечные продукты синтеза проанализированы методами электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Показано, что продукты СВС представляют собой композиции ультрадисперсных и наноразмерных частиц чистых целевых фаз TiC-SiC и TiC-NbC, объединенные в агломераты микронных размеров.

Рассматриваются возможности повышения точности расчета мощных индукторов прямоугольной формы, предназначенных для нагрева слябов из алюминиевых сплавов перед прокаткой. В этом случае в связи с внушительными габаритами установки и сложностью системы электроснабжения и электрооборудования цена ошибки может быть очень дорогой. Поэтому целесообразно, не пренебрегая аналитическими и численными методами расчета, применять физическое моделирование. Показываются возможности моделирования индукционных установок промышленной частоты на частоте 2500 Гц, что позволяет резко уменьшить габариты установки с сохранением особенностей электротехнических, энергетических и тепловых процессов. Также в случае физического моделирования естественным образом учитываются температурные зависимости индуктора и нагреваемого сляба.

Рассмотрены вопросы модернизации ранее разработанного программного продукта, позволяющего анализировать адекватность моделей, используемых для расчета свойств газовых и жидких сред. В результате модернизации появляется возможность анализа адекватности моделирования фазовых равновесий в газожидкостных системах и поиска оптимальных значений параметров бинарного взаимодействия между компонентами. Данная программа может помочь разработчику технологического процесса выбрать уравнения состояния и определить значения бинарных коэффициентов для каждого конкретного случая. В качестве примера приведены результаты сравнительного анализа результатов моделирования фазового равновесия в системе «метан - пентан» с помощью уравнения Пенга - Робинсона со справочными данными.

Рассматриваются вопросы синтеза алгоритмов управления металлообрабатывающими станками при массовом производстве на примере управления технологическим процессом врезного шлифования. Показана необходимость учета стохастического характера ряда параметров процесса при наличии ограничений на фазовые координаты по качественным показателям. Проанализированы предельные возможности различных классов алгоритмов. Рассмотрены вопросы синтеза алгоритмов для технологических процессов обработки ответственных деталей и введения функций штрафа для оптимизации параметров с учетом снижения надежности. Оценен выигрыш в производительности при применении таких алгоритмов.