6.2 Поточне планування виробничої програми нафтопереробного підприємства при нечітких вихідних даних

На рис. 6.3 представлена технологічна схема нечіткої моделі поточного планування промислового підприємства, що ілюструється прикладом розрахунку річної виробничої програми нафтопереробного заводу.

Виробництво, що розглядається, є заводом паливного напряму і включає в себе більше двадцяти установок: сучасні багатотоннажні установки каталітичного крекінгу КК, первинної переробки нафти ЕЛОУ-АВТ, АТ, сповільненого коксування СК, каталітичного реформінгу КР, сірчанокислотного алкілування СА, газофракційні ГФУ, термічного крекінгу ТК, полімеризації П, вилужнення УВ і т.д. В якості сировини використовується нафта різного місця

Рисунок 6.3 – Технологічна схема нафтопереробного підприємства

зародження, а також ряд напівпродуктів підприємств.

Продукцією заводу є авто- і авіабензини, гаси, дизельні палива, кокси.

Первинна переробка нафти здійснюється на установках ЕЛОУ-АВТ і АТ, в склад яких входять блоки: електрознесолення, атмосферної перегонки, стабілізації і вторинної перегонки широкої фракції, вакуумний. Продуктами переробки нафти на даних установках є бензинові, керосинові і дизельні фракції, гас-газойлева фракція і вакуумний відгін для крокування, гудрон для коксування. Вироблений на установках ЕЛОУ-АВТ і АТ керосин поступає на установку вилужнення.

Гас-газойлева фракція КГФ є сировиною для каталітичного крекінгу по виробництву базового компоненту авіабензинів. Процес каталітичного крекінгу здійснюється на установках типу 43-102 (КК-1) і установці типу 1-Б (КК-2) в два етапи. На першому етапі отримуємо нестабільний мотобензин (НМБ), на другому – нестабільний авіабензин (НАБ) і жирний газ (ЖГ), які потім піддаються обробці в блоці стабілізації газофракційної установки ГФУ-1. Отриманий на ГФУ-1 стабільний авто бензин являється основник компонентом авіабензину Б-95/130.

Для виробництва високооктанового компонента автобензину використовуються установки каталітичного крекінгу типу 1А/ІМ (КК-3, КК-4). Сировиною для них є вакуумний відгін, вироблений на установках ОЧ-1, ОЧ-2, установці ТК, а також соляр, отримуваний зі сторони, вироблений на установках ОЧ-1, ОЧ-2, установці ТК, а також соляр, отримуваний зі сторони. На установках крім високооктанового компонента автобензину виробляється каталітична флегма, паливний газ для потреб заводу і головка стабілізації. Остання поступає на установку ГФУ-2, де розділяється на пропан-пропіленову і бутан-бутиленову фракції.

Установка СА призначена для виробництва ізооктану технічного компонента для виробництва авіабензину. Сировиною установки є ББФ, що подається з установок термічного і каталітичного крекінгу, а також бутан-ізобутанова фракція.

Установка КР переробляє низько октановий прямогінний бензин (після попередньої очистки на установках О4-1 і О4-2) для отримання високооктанового бензину «платформат», який поступає на виробництво авто бензину, а також рідкої газової головки і товарних продуктів: водневмісного газу і сіркоочищеного бензину.

Установка ЗК призначена для виробництва нафтового і електродного коксую Також на ній виробляється флегма, компонент авто бензину і жирний газ. В блоці компаундування проходить підготовка авіаційних Б-95/130, Б-100/130 і автобензинів А-72, А-76, АИ-93.

Наведемо загальну нечітку модель виробництва.

Введемо наступні позначення:

– номер установки; – код продукту; , – кількість j-го продукту і сировини; , – кількість j-ої сировини і j-го продукту, відповідно, того, що переробляється, і того, що отримується на і-й установці, в r-му режимі роботи; , , , – мінімальний і максимальний коефіцієнти відбору і втягування j-го продукту на і-ій установці в r-му режимі роботи відповідно; – навантаження і-ої установки в r-му режимі роботи; – число днів роботи на і-ій установці; , – ціна 1 т товарної продукції і сировини; , – мінімальний і максимальний коефіцієнти відбору групи продуктів на і-ій установці r-му режимі роботи; – добова продуктивність на і-й установці r-му режимі роботи; , – фактичний і плановий показники якості j-го продукту на і-ій установці в r-му режимі роботи; – відносні витрати на переробку 1 т сировини на і-й установці.

Обмеження моделі розіб’ємо на наступні групи:

1. Обмеження на ресурси сировини

.

2. Обмеження на баланси по проміжним продуктам

.

3. Обмеження на загрузку установок

.

4. Обмеження на втягування продуктів на установки

.

5. Обмеження на відбір продуктів з установок

.

6. Обмеження на суму відборів продуктів з установок

.

7. Обмеження на якість товарної продукції

.

8. Обмеження на ресурс часу роботи установок

.

9. Обмеження на випуск товарної продукції

.

10. Цільова функція (максимізація прибутку)

.

На рис. 6.4 наведений фрагмент загальної моделі, яка описує ділянку виробництва (в дужках вказані умовні позначення матеріальних потоків, прийняті в моделі):

1. Обмеження на ресурси сировини

а) нафта

б) толуол

Рисунок 6.4 – Технологічна схема ділянки виробництва

в) етилова рідина

г) поворотний бензин

2. Обмеження на баланси по проміжним продуктам

а) вакуумний відгін

б) компонент автобензину

в) стабільний високооктановий компонент

г) гудрон

д) флегма

е) дистилят авіагасу

ж) дистилят дизельного палива «Л»

з) головка стабілізації

и) А=76

к) А=72

л) паливо нафтове

3. Обмеження на навантаження установок

№ 11

№ 27

№ 39

№ 40

4. Обмеження на затягування продуктів на установки:

етилова рідина,

5. Обмеження на відбір продуктів з установки

а) компонент автобензину

б) дистилят авіагасу

в) вакуумний відгін

6. Обмеження на суму відборів продуктів з установок

а)

б)

6. Обмеження на якість товарної продукції

а) А=76

б) А=72

6. Обмеження на ресурс часу роботи установок

№ 11

№ 27

6. Обмеження на випуск товарної продукції

а) дистилят авіагасу

б) А=76

в) А=72

6. Цільова функція

Розмірність повної моделі задачі поточного планування складає 208 рядків × 212 стовпців, число елементів – 902 шт. Значення обмежень моделі наведені в табл. 6.1. Вид вихідних документів представлений в табл. 6.2. Технологічна інформація в форматі «Генератор» представлена в табл. 6.3.

Для реалізації процесу планування розроблена діалогова система «Поточне планування в нечіткому середовищі». Діалогова система функціонує в режимі «заповнення бланка». Вибір даного режиму обумовлений наступними думками:

Таблиця 6.1

Найменування нафтопродуктів	Нечіткі значення обмежень моделі
	Середнє відхилення	Нижнє відхилення (В)	Верхнє відхилення ( )
Нафта Толуол Етилова рідина Бензин поворотний Дистилят авіагасу А76 А72 Ресурс часу установки № 11 № 27	2800000 109000 300 205000 26500 490000 300000 342 346	112000 4360 12 8200 10600 19600 12000 14 14	140000 5450 15 10250 13250 24500 15000 17 17

Таблиця 6.2

Найменування нафтопродуктів	План виробництва підприємства на 1986 рік
	Ціна, тис. руб.	Середнє відхилення		Нижнє відхилення		Верхнє відхилення
		Кількість, т	Ціна, тис. руб.	Кількість, т	Ціна, тис. руб.	Кількість, т	Ціна, тис. руб.
Взяти Нафту Толуол Поворотний бензин Етилову рідину	30 150 47 1740	2768000 76267 159833 300	83040 11440 7512 522	2657280 73216 153440 288	79718 10982 7212 501	2906400 80080 167825 315	87192 12012 7888 548
Разом Отримати А76 А72 Гас авіаційний, дистилят Паливо: дизельне, дистилят нафтове Втрати	51 54 48 25	3004400 490000 300000 265000 565400 1242140 141860	29890 16200 27139 31054	2884224 470400 288000 254400 542784 1192454 136186	28694 15552 26054 29811	31546220 514500 315000 278250 593670 1304247 148953	31385 17010 28496 32606
Разом		2862540		2748038		3005667

Таблиця 6.3

Виробничі показники	План виробництва нафтопродуктів на 1986 рік
	Середнє відхилення		Нижнє відхилення		Верхнє відхилення
	Кількість, т	%	Кількість, т	%	Кількість, т	%
	Установка № 16
Середньодобове виробництво Число днів роботи Взяти Нафту	8093,5 342 2768000	– – 99,99	8093,5 328,3 2657280	– – 99,99	8093,5 359 2906400	– – 99,99
Разом Отримати Компонент автобензину установки № 16 Паливо дизельне «Л», дистилят Суму світлих Вакуумний відгін установки № 16 Гудрон Всього продуктів Втрати	2768000 332160 565400 897560 69200 885760 2475320 292679	100 12 20,42 32,42 25 32 89,42 10,57	2657280 318873 542784 861657 664320 850329 2376307 280972	100 12 20,42 32,42 25 32 89,42 10,57	2906400 348768 593670 942438 726600 930048 2599086 307313	100 12 20,42 32,42 25 32 89,42 10,57
Разом	2768000	100	2657280	100	2906400	100

Продовження табл. 6.3

Виробничі показники	План виробництва нафтопродуктів на 1986 рік
	Середнє відхилення		Нижнє відхилення		Верхнє відхилення
	Кількість, т	%	Кількість, т	%	Кількість, т	%
	Установка № 31
Середньодобове виробництво Число днів роботи Взяти Вакуумний відгін установки № 16	2000 346 692000	– – 99,99	2000 332,1 664320	– – 99,99	2000 363,2 726600	– – 99,99
Разом Отримати Стабільний високо­октановий компонент Головку стабілізації Флегму установок № 31–32 Всього продуктів Втрати	692000 221440 62280 356380 640100 51900	100 31,99 8,99 51,49 92,49 7,50	664320 212582 59788 342124 614496 49824	100 31,99 8,99 51,49 92,49 7,50	726600 232512 65394 374199 672105 54495	100 31,99 8,99 51,49 92,49 7,50
Разом	692000	100	664320	100	726600	100

простота організації і зручність користування; можливість обробки того кола запитів, які можуть виникнути в процесі вирішення задачі поточного планування (аналіз показав, що число таких запитів незначне і може бути повністю визначено); прагнення до мінімізації потрібного об’єму оперативної пам’яті.

При роботі системи на екран дисплею видається кадр-бланк, в якому користувач заповнює виділені позиції необхідною інформацією. За своїм призначенням кадри ділять на керуючі і інформаційні. Керуючі кадри служать для організації роботи системи і вибору необхідних режимів. Інформаційні кадри служать для вводу технологічної інформації, а також для відображення результатів розрахунків. В керуючих кадрах, на рівні з позиціями, що мають бути заповнені, знаходиться коротка інформація про конкретний режим і формат вводу повідомлень. При необхідності користувач може отримати більш точну інформацію про режими функціонування системи.

Діалогова система забезпечую наступні можливості: ввід з екрану технологічної інформації, необхідної для побудови моделі; вивід результатів розв’язку у вигляді стандартних документів на друк і на екран; обробку запитів про функціонування установок і про матеріальні потоки, які їх зв’язують.

Основними режимами функціонування системи є:

Введення. У цьому режимі вводиться інформація, необхідна для побудови нечіткої моделі (коефіцієнти залучення і відбору, вектор правих частин у вигляді лінгвістичних виразів, або чисел, якісні обмеження і т. д.).

Коректування. У цьому режимі корегується введена раніше в інформаційну базу (ІБ) технологічна інформація довідників НСИ, а також безпосередньо сформована модель.

Висновок. У цьому режимі формуються і виводяться на екран дисплея і друкуючий пристрій вихідні документи. При цьому передбачена можливість як перегляду усього документа в режимі перегортання (вперед і назад), так і інформації але окремим установкам і процесам.

Довідка. У цьому режимі користувач може отримати інформацію про можливості діалогової системи, а також інформацію про сформовану раніше модель. Для отримання інформації по моделі на екран видається перелік задіяних установок і процесів, а користувач відмічає на екрані об’єкти, що цікавлять його. Після цього інформація, що зажадалася, про установку (входи і виходи установки, коефіцієнти відборів і залучення, навантаження, ресурс часу і т. д.) або процес висвічується на екрані.

У разі введення помилкового запиту (команди) користувачем на екран видається повідомлення про помилку, після чого запит (команду) слід ввести заново.

Програмне забезпечення діалогової системи є пакетом програмних модулів, спряжений з пакетом прикладних програм «Лінійне програмування в АСУ» (ППП «ЛП АСУ»).

Пакет прикладних програм «ЛП АСУ» призначений для вирішення і аналізу завдань лінійного, нелінійного і цілочислового програмування великої розмірності (максимальне число рядків 16383 при практично необмеженому числі стовпців). До складу пакету входять, процедури введення, коректування, оптимізації і аналізу рішень. Основним методом рішення завдань лінійного програмування є модифікований симплекс-метод з мультиплікативним представленням зворотної матриці і двосторонніми обмеженнями для рядків (обмежень) і стовпців (змінні).

Для вирішення конкретного завдання створюється програма, що управляє, в якій за допомогою операторів керуючої мови вказується послідовність виконання функціональних процедур. Даними для вирішення завдання лінійного програмування є матриця, записана у вигляді

Рисунок 6.5 – Алгоритм роботи пакету

наступних секцій:

рядків, що включає імена рядків і типи обмежень;

стовпців, що включає імена стовпців (змінні), рядків, в які вони входять і значення коефіцієнтів;

правих частин;

інтервалів для рядків з двосторонніми обмеженнями;

обмежень стовпці (змінні).

Результати рішення у вигляді звітів виводяться на пристрій друку. Розроблений пакет програмних модулів включає: модуль генерації нечіткої моделі; модуль інтерпретації результату рішення (формування вихідного документу і видача на екран дисплея і на пристрій друку); модуль коригування моделі; модуль зв’язку з пристроєм відображення інформації ЕС/7920; модуль зв’язку з ППП «ЛП АСУ».

Алгоритм роботи пакету складається з наступних кроків (рис. 6.5):

1. технологічна інформація А, С для формування моделі (входи а виходи установок, коефіцієнти відбору і залучення, обмеження на якість, ціни і т. д.) поступає у формалізованому виді в інформаційну базу ІБ;

2. з екрану дисплея і ІБ вводяться в лінгвістичному виді або у вигляді RL-чисел значення елементів вектора правих частин обмежень В, а також, при необхідності, інша технологічна інформація;

3. з ІБ інформація поступає в модуль «Генератор», що здійснює побудову моделі завдання лінійного програмування відповідно до вимог до формату вхідних даних, прийнятими в ППП «ЛП АСУ». При цьому формуються три моделі: модель з обмеженнями по середніх і крайніх (нижнім і верхнім) значеннях елементів вектора правих частин;

4. сформованих моделі поступають на вхід ППП «ЛП АСУ»;

5. результат оптимізації виводиться в ІБ;

6. на підставі отриманого рішення і нормативно-довідкової інформації, що зберігається в ІБ, модуль «Інтерпретатор» формує вихідний документ;

7. результат рішення у вигляді стандартного документу виводиться на пристрій друку і на екран дисплея.

Програми пакету написані на алгоритмічних мовах ПЛ/1 і АСЕМБЛЕР і працюють під управлінням операційної системи ОС ЕС. Для функціонування пакету необхідний об’єм оперативної пам’яті ЕОМ не менше 300 Кбайт. Час формування моделі складає близько 6 хвилин.