WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
Московская Государственная Академия Тонкой Химической Технологии им. М.В. Ломоносова

На правах рукописи

Куприянов Алексей Вячеславович «Информационная поддержка оснащения химико-технологическим оборудованием научных проектов ».

05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006 г.

2

Работа выполнена на кафедре информационных технологий Московской Государственной Академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (МИТХТ).

Научный руководитель.

доктор технических наук, профессор Кузин Рудольф Евгеньевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Филаретов Геннадий Федорович;

доктор технических наук, профессор Бахвалов Лев Алексеевич.

Ведущая организация: государственное унитарное предприятие города Москвы – объединенный эколого-технологический и научноисследовательский центр по обезвреживанию радиоактивных отходов и охране окружающей среды (ГУП МосНПО «Радон»).

Защита состоится 3 октября 2006 года в 15 часов на заседании специализированного совета Д 212.120.08 в Московской Государственной Академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова по адресу:

Москва, проспект Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В.

Ломоносова (Москва, проспект Вернадского, 86) Реферат разослан 28 августа 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Бурляева Е.В.

3

Общая характеристика работы

.

Актуальность темы. Реализация научных проектов в области химии и химической технологии в настоящее время сталкивается со значительными трудностями. Основная причина этого состоит в том, что за предшествующие 15 лет практически была разрушена вся инфраструктура обеспечения научных исследований: отсутствует целевая подготовка кадров, ликвидированы крупные предприятия по производству специализированного оборудования для химических исследований и аналитических измерительных комплексов, отсутствует Госснаб - главный орган по оснащению проектов химикотехнологическим оборудованием.

Аналогичное положение с неудовлетворительным оснащением химикотехнологическим оборудованием учебного процесса сложилось в образовательных учреждениях страны.

На месте разрушенной централизованной системы государственного снабжения возник ряд небольших предприятий, решающих задачи оснащения научных и учебных лабораторий. К их числу относится московская фирма «МФ ИНТЕР ФЭП», которая специализируется на оснащении научных проектов и учебных лабораторий химико-технологическим оборудованием. Огромная размерность возникающих при этом задач требует обязательной информационной поддержки на базе информационных технологий и методов оптимизации.

Фирма «МФ ИНТЕР ФЭП» была создана в системе Минатома для оснащения химико-технологическим оборудованием крупных технологических проектов, в том числе проекта «Уран России», на примере которого наиболее ярко проявляется сложность и высокая размерность задач оснащения.

В связи со стремительным ростом цен на углеводородные топлива и нарастающим энергопотреблением во всех сферах народного хозяйства, исключительную актуальность приобретает повышение доли атомной энергии в энергетическом балансе развитых государств. В Российской Федерации запланировано к 2020 году увеличить долю атомной энергии в энергетическом балансе до 25 %, против 16 % в 2006 году, за счет ежегодного ввода в эксплуатацию не менее двух блоков, имеющих электрическую мощность по тысяче мегаватт.

Такие амбициозные цели ставят перед урановой подотраслью Федерального Агентства по атомной энергии (Росатома) сложнейшую технологическую проблему – увеличить ежегодное производство урана ядерной чистоты с трех тысяч тонн в 2006 году до двадцати тысяч тонн к 2020 году, за счет ввода в эксплуатацию резервных и новых месторождений (рис. 1).

Рисунок 1.

Использование изменившейся рудной базы требует проведения крупномасштабных химико-технологических исследований для разработки новых технологических процессов. Ведущим мировым лидером в области урановых технологий является ВНИИ химической технологии Росатома, на долю которого выпадает реализация сложной научной проблемы – создание новой технологической платформы атомной энергетики.

Такие крупномасштабные научные исследования приходится разворачивать в условиях недостаточного материально-технического оснащения. При этом существенно возрастают роль и значение подсистемы оснащения химикотехнологическим оборудованием крупного научного проекта (ПО).

Подсистема оснащения химико-технологических исследований: это – совокупность связанных единой целью и информационными потоками подразделений научно-исследовательской (или образовательной) организации, обеспечивающих качественное и своевременное выполнение исследовательских задач на основе методов оптимизации, сетевого планирования, информационных технологий подготовки и генерирования документов для руководителей, принимающих решения по организации научных исследований.

ПО – новый уровень организации оснащения оборудованием, при котором для решения крупной научно-исследовательской задачи объединяются усилия отделов планирования, комплектации, снабжения, специалистов по оптимизации, базам данных, химиков - технологов, химиков - аналитиков и конструкторов на основе информационных технологий. Постановке и решению задач информационной поддержки при оснащении научных проектов, реализуемом фирмой «МФ ИНТЕР ФЭП», посвящена настоящая диссертация, чем определяется ее важность и актуальность.

Цель работы – повышение эффективности химико-технологических исследований на основе оптимальной информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологическим оборудованием крупных научных проектов.

Задачи, решаемые для достижения цели:

• системный анализ информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологических исследований;

• формальная постановка и решение оптимизационных задач подсистемы оснащения научных проектов и образовательных учреждений;

• формирование базы данных типового оборудования для оснащения химикотехнологических исследований и образовательных учреждений;

• разработка структуры системы информационной поддержки для подготовки документов лицу, принимающему решения по оснащению оборудованием научного проекта или учебных лабораторий.

Научная новизна:

1. Впервые выполнен системный анализ информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологических исследований крупного научного проекта (на примере проекта «Уран России») с определением системных факторов, анализом узких мест и формированием контура обратной связи в форме системы информационной поддержки.

2. Разработана формальная постановка оптимизационных задач подсистемы оснащения, в том числе оптимизации процедуры замены аналитического и станочного оборудования, а также задач высокой размерности оптимального раскроя заготовок и оптимальной комплектации химической посудой.

3. Разработан алгоритм решения задачи оптимальной замены аналитического и станочного оборудования, адаптированы типовые алгоритмы оптимального раскроя заготовок, оптимальной комплектации химической посуды для информационной поддержки подсистемы оснащения крупного научного проекта и образовательных учреждений по химии и химической технологии.

Практическая значимость:

1. Разработана структура системы информационной поддержки подсистемы оснащения в составе «МФ ИНТЕР ФЭП» для крупного научного проекта (на примере проекта «Уран России») и учебных лабораторий образовательных учреждений по химии и химической технологии.

2. Сформирована база данных системы информационной поддержки по аналитическому и уникальному станочному оборудованию для качественного и своевременного комплектования научно-исследовательских и демонстрационных экспериментов в области химии и химической технологии.

3. Система информационной поддержки подсистемы оснащения химикотехнологическим оборудованием крупных научных проектов в НИИ, а также химических классов и лабораторий ВУЗов и средних школ реализована и находится в опытно-промышленной эксплуатации с мая 2005 года в фирме «МФ ИНТЕР ФЭП». Расчетный срок окупаемости составит менее года.

Апробация работы. Материалы, включенные в диссертацию, доложены на нескольких совещаниях и конференциях.

1. Юбилейная международная научная конференция памяти В.В.Кафарова «Методы кибернетики в химии и химической технологии» г. Москва, 2004.

2. Четвертая межвузовская конференция «Математические методы в химии и химической технологии», г. Тамбов, 2004.

3. Одиннадцатая международная конференция «Безопасность ядерных технологий. Обращение с радиоактивными отходами», г. СанктПетербург,2004.

4. Вторая и третья межвузовские конференции «Организация системы мониторинга материально-технического оснащения учреждений профессионального образования», г. Санкт-Петербург, 2005,2006.

5. Третья международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2005.

Диссертация состоит из введения, трех глав основного содержания, заключения, где сформулированы основные результаты, и списка информационных источников из 109 наименований. Содержание диссертации изложено на 108 страницах текста и содержит 10 рисунков и 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе «Системный анализ информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологическим оборудованием научных проектов и образовательных учреждений» приведены результаты анализа на примере проведения технологических исследований по Федеральной целевой программе «Уран России», (рис.2).

Основой для определения системных факторов проводимого анализа являются: структурная схема новой технологической платформы, приоритетные направления научно-исследовательских работ, анализ фактической обеспеченности опытными установками и средствами аналитического контроля исполнителей НИР, а также исследования возможных вариантов оснащения с учетом предложений рынка оборудования и имеющихся ресурсов.

Рисунок 2.

Проанализированные дополнительно потребности учебных лабораторий образовательных учреждений в химико-технологическом оборудовании не меняют полученных результатов, но существенно увеличивают размерности возникших оптимизационных задач.

Новая технологическая платформа (рис.3) предполагает переработку новых комплексных руд Эльконского месторождения, содержащих, кроме урана, также золото, ванадий и другие редкие стратегические металлы. При этом предстоит исследовать широкий спектр технологий, включая способы подземного выщелачивания руд для новых месторождений в труднодоступных районах.

Приоритетные направления работ на ближайшие 10 лет предусматривают создание химических технологий получения, наряду с ураном, разнообразных материалов для атомной энергетики и промышленности.

Анализ оснащенности оборудованием и приборами аналитического контроля ВНИИХТ показывает, что для проведения исследований еще сохранились уникальные установки, стенды, аналитические комплексы. Однако, для широкого развертывания первоочередных работ остродефицитной является химическая одноразовая посуда нового поколения, способная работать с агрессивными средами, при высоких температурах в присутствии ионов фтора.

Также остродефицитной является новая мебель для химических и аналитических лабораторий, рабочие поверхности которых имеют специальные, устойчивые к агрессивным средам, покрытия. Средства аналитического контроля в значительной степени морально устарели и нуждаются в срочном обновлении.

Новая технологическая платформа комплексной переработки урановых руд Исходная руда Пустая порода. Забалансовая руда. Товарный продукт сортировки Отвальные хвосты на закладку в шахту (концентрат+ мелочь -25 мм) РКС и Радиометрическая Выход-40%. Содержание урана-0,02%. Выход-60% Содержание урана-0,26%.

Потери-4,6% сортировка в шахте Извлечение урана-95,4% Дробление и Измельчение Пирохимическая Радиационно-химическая Автоклавная технология технолог ия технология Термическая Радиометрическая Хвосты на Облучение ускоренными Флотация обработка сортировка электронами закладку Сульфидный Хвосты Кучное Термическая Атмосферное концентрат флотации выщелачивание обработка выщелачивание Автоклавное Автоклавное Фракционное выщелачивание выщелачивание выщелачивание (кучное, атмосферное, (автогенное) (автогенное) атмосферное с облучением) Ионообменное извлечение и аффинаж урана, золота, ванадия и др.

ГОТОВАЯ ПРОДУКЦИЯ - U, Au (99,99), V и др.

Рисунок 3.

Вторая глава «Формальная постановка и решение оптимизационных задач информационной поддержки подсистемы оснащения химико-технологическим оборудованием научных проектов и образовательных учреждений» содержит результаты исследований по оптимизации подсистемы оснащения. Ввиду ограниченности ресурсов для оснащения НИР, высокой стоимости панелей для специальной мебели, большой рассредоточенности производителей спецпосуды, большая часть задач для лица, принимающего решения по организации работ подсистемы оснащения, может быть поставлена в форме задач оптимизации:

• оптимальная замена комплексов аналитического и станочного оборудования;

• оптимизация раскроя заготовок;

• оптимальная комплектация химической посуды для большого числа производителей и потребителей (размерность задачи: 27 производителей, более 150 потребителей, 470 видов изделий);

• формирование базы данных аналитического и специального оборудования для химико-технологических исследований и учебных учреждений;

• генерирование отчетов для лиц, принимающих решения.

Задача оптимальной замены комплексов аналитического и станочного оборудования является одной из наиболее распространенных в подсистеме оснащения, ввиду длительности запланированного срока работ по программе «Уран России» (15 лет) и высокой скорости морального старения сложных аналитических комплексов и другого современного оборудования, включая специальные деревообрабатывающие станки для производство новых типов мебели.

Pages:     || 2 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»