Имитационное моделирование как способ прогнозирования, оптимизации и управления технологическим процессом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Имитационное моделирование как способ прогнозирования, оптимизации и управления технологическим процессом

Григорюк Е.Н.

Муромский институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых»

г. Муром, Россия

Ключевые слова: имитационное моделирование, технологический процесс, аварийность, система управления сложным технологическим процессом, вероятность события.

В статье представлено имитационное моделирование части технологического процесса (ТП) изготовления изделий. Дается оценка динамических характеристик модели, с целью снижения аварийности и травматизма, предлагается способ управления и пути преобразования ТП.

Simulation modeling as a method of predicting, optimization and technological process. Grigoryuk E.N

Keywords: simulation modeling, technological process, the accident, the control system complicated process, the probability of the event.

The article presents a simulation of the technological process (TP) of manufacturing products. The estimation of the dynamic characteristics of the model in order to reduce accidents and injuries, a method of management and ways to transform the TP.

Производство представляет собой сложную стремительно развивающуюся биотехническую систему с высокой вероятностью возникновения аварий и травматизма, направленную в первую очередь на получение прибыли. Для объекта моделирования выбран ТП изготовления капсюль-воспламенителей (КВ) на полуавтоматической линии одного из предприятий оборонно-промышленного комплекса РФ [1, 2]. ТП является не только сложным и трудноуправляемым, но и особо опасным, в связи с использованием взрывчатых веществ промышленного назначения - ударно воспламенительных составов (УВС) [3]. Оборудование является особо ответственным и особо опасным требующим большой концентрации внимания от персонала, а в силу своей индивидуальности - дорогостоящим. Например, несанкционированный выброс энергии (вспышка) в кабине дозирования УВС способен парализовать работу полуавтоматической линии не на один месяц. В связи с этим актуальным является имитация ТП с помощью ЭВМ, на рис.1 представлена имитационная модель, разработанная в компьютерной программе Simulink Matlab. Matlab (MATrix LABoratory) - это язык программирования высокого уровня, работающий в режиме командного интерпретатора, главным предназначением которого является выполнение матричных вычислений [4, 5].

Рис.1. Имитационная модель в комплексе Matlab процесса дозирования УВС

X - Вспышка; A - Повышенная чувствительность УВС; B - Движение механизма дозирования; C-Разравнивание УВС при помощи разравнивателя; P1-Неоднородность УВС вызванная нарушениями работы вибросмесителя; P2-Нарушение режима влажности; P3-Нарушение температурного режима; P4-Ошибка рабочего при сборке механизма дозирования; P5-Ошибка установки механизма дозирования; P6-Ошибка рабочего при процессе разравнивания; P7-неисправность разравнивателя; P8-Механическое воздействие на УВС.

Из модели видно (Display) ,что вероятность наступления вспышки Qх = 0,0005034. С помощью эксперимента произведем оценку динамических параметров при Т = 3456 (время затрачиваемое на технологический процесс снаряжения изделий выраженное в часах при двух сменной эксплуатации линии в течении одного года). В процессе моделирования, с помощью критерия Бирнбаума лiB, выделяются наиболее значимые предпосылки возникновения вспышки, [6]. Показатель Бирнбаума рассчитывается по формуле:

, (1)

Результаты оценки динамических параметров моделирования и результаты эксперимента по показателю Бирнбаума представлены в таблице 1.

имитационный моделирование прогнозирование технологический

Таблица 1 - Оценка динамических параметров моделирования и результаты эксперимента по показателю Бирнбаума

Из таблицы следует, что:

? среднее количество происшествий - 0,875;

? средняя относительная частота возникновения происшествий - 0,002532;

? среднее время выполнения техпроцесса до вспышки - 2412часа.

Полученные данные совпадают с данными по учету вспышек на производственном участке, что является подтверждением адекватности имитационной модели, наиболее значимые предпосылки возникновения вспышки:

? P1-Неоднородность УВС вызванная нарушениями работы вибросмесителя (лiB = 0,060038);

? P4-Ошибка рабочего при сборке механизма дозирования (лiB = 0,0600016);

? Ошибка установки механизма дозирования (лiB = 0,06001766).

Анализ полученных данных моделирования предполагает управленческую структуру (систему управления сложным технологический процессом), сущность которой заключается в использовании двойного регулирования (ДР), представляющего собой симбиоз двух принципов: регулирование по возмущению (РВ) и регулирование по отклонению (РО) с учетом устранения недостатков обоих в единой схеме [7].

Таким образом, представленные в статье расчеты имитационного моделирования дают возможность влиять на технологический процесс изготовления КВ путем внесения корректив в систему управления, тем самым отражая значимость имитационного моделирования как способа прогнозирования, оптимизации и управления.

Библиографический список литературы

1. Открытое Акционерное Общество «Муромский Приборостроительный Завод». - Режим доступа: http://www.mpzflame.ru/produktsiya/kapsyuli-vosplameniteli/ (дата обращения 18.11.2014)

2. Патент РФ 2436036 F42C 19/10, F42B 3/195. Линия изготовления капсюлей-воспламенителей. / Волков В.С., Бибнев Н.М., Веденеев М.Ф., Рыбцов В.В., Демидов В.А., Кузьмин С.А., Ховансков В.Н., Бабочкин С.Ю. / опубл. 10.12.2011, БИПМ №34 - Режим доступа: http://www.freepatent.ru/patents/2436036 (дата обращения 18.11.2014)

3. Патент РФ 2157357 C06В. Неоржавляющий ударный состав. / Ховансков В.Н., Батин В.А., Бибнев Н.М., Дудукин В.Н., Окишев О.И., Мушкаев А.К, Фадеев В.П., Костригин А.П. / опубл. 10.10.2000 - Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/215/2157357.html (дата обращения 10.12.2014)

4. Терёхин В.В. Моделирование в системе MATLAB: Учебное пособие / Кемеровский государственный университет. - Новокузнецк: Куз-бассвузиздат, 2004. - C.376.

5. Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере. - М.: Академия, 2003. - 512 с.

6. Середа С.Н. Экономические факторы экологической безопасности // Фундаментальные исследования. - 2003. - №11, Т8. - С.1598-1601.

7. Курилов И.А., Григорюк Е.Н., Калиниченко М.В., Кириллов И.Н., Лашин А.Е., Булкин В.В. Принципы управления информационными потоками в технологических процессах / Методы и устройства передачи обработки информации. -2013, №1. С.13-18.

Размещено на Allbest.ru