Информационно-управляющая система процессом распределения топливных пеллет
ВВЕДЕНИЕ
1. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ ПРОЦЕССОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
1.1 Особенности процесса распределения
1.2 Виды топливных пеллет и особенности их распределения
1.3 Методы оптимального управления процессами распределения
1.4 Обзор современных информационно-управляющих систем
процессами распределения грузов
Выводы по первой главе
2. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО- УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
2.1 Функциональное моделирование процесса распределения
топливных пеллет
2.2 Информационная модель процесса распределения биотоплива
от производителей к потребителям на множестве состояний
функционирования
2.3 Математическая постановка задачи управления процессом
распределения биотоплива
2.4 Алгоритм управления процессом распределения биотоплива
Выводы по второй главе
3. ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
3.1 Структурная схема и программные модули системы
3.2 База данных
3.3 База знаний
3.4 Техническое обеспечение
3
3.5 Практический пример применения информационно-управляющей системы
3.6 Оценка эффективности внедрения системы
Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Во введении обоснована актуальность выполненной работы, сфор-
мулированы цель, задачи, объект и предмет диссертационного исследова-
ния, научная новизна, практическая значимость, основные положения,
выносимые на защиту.
В первой главе «Информационно-измерительные и управляю-
щие системы процессом распределения» проведен анализ предметной
области, в частности, рассмотрены особенности процесса распределения,
виды топливных пеллет, методы оптимального управления процессами
распределения, существующие информационно-управляющие системы
процессами распределения грузов и средства их разработки. На основе
результатов анализа предметной области сформулированы цель и задачи
исследования.
Во второй главе «Алгоритмическое обеспечение информационно-
управляющей системы» выполнена формализация и сформулирована
математическая постановка задачи управления процессом распределения
топливных пеллет. Создана информационная модель процесса распреде-
ления топливных пеллет на множестве состояний функционирования
и разработан алгоритм синтеза управляющих решений.
Процесс распределения топливных пеллет от множества производи-
телей к множеству потребителей является сложным, развивающимся
и динамично меняющимся процессом. Он описывается комплексом внут-
ренних и внешних переменных, определяющих его состояние в конкрет-
ный момент времени. Чем больше количество производителей и потреби-
телей биотоплива, тем более сложным становится процесс распределения.
Основная цель процесса связана с минимизацией временных и материаль-
ных затрат на осуществление бесперебойных поставок топливных пеллет
от производителей к потребителям.
Достаточно полно возможные состояния многих процессов и систем
при длительной эксплуатации отражает множество состояний функцио-
нирования (МСФ). При представлении системы или процесса на МСФ
используется переменная h, обозначающая текущее состояние функцио-
нирования, а множество возможных значений h образуют МСФ, обозна-
чаемое Н, причем h H .
Элементами процесса распределения топливных пеллет S являются:
потребители Аi , i 1, na ; производители В j , j 1, nb и перевозчики
С k , k 1, nc . Общая информационная модель процесса распределения
топливных пеллет состоит из совокупности элементов:
S А1 , …, Ana ; B1 , …, Bnb ; C1 , …, C nc .(1)
Состояния функционирования участников процесса распределения
описываются кортежами:
h Ai p Ai ; w Ai ; r Ai ; oAi ; d wAi ; f Ai ,(2)
x
BjBBBBBjBj
h p j ; w j ; g j ; s j ; u;c,(3)
h Ck t Ck ; c Ck ; crCk ,(4)
Bj
где p Ai , p– вместимость топливных складов потребителя и производи-
B
теля соответственно; w Ai W , w j W – подмножество соответственно
потребляемых и производимых видов топливных пеллет (W – множество
видов топливных пеллет); r Ai – резервный остаток топливных пеллет
B
у потребителя; oAi , g j – текущий суммарный остаток топливных пеллет
различных видов у потребителя и производителя соответственно;
d wAi – объем возможной разовой закупки топливных пеллет потреби-
x
B
телем; f Ai – суточное потребление топливных пеллет; s j – суммарный
суточный объем производства топливных пеллет различных видов;
BjBj
u– подмножество типов упаковки производимых пеллет; c– мно-
жество, содержащее стоимость пеллет; t T – подмножество транс-
Ck
портных средств (ТС), имеющихся в наличии у перевозчика (Т – множе-
ство ТС); c C k – множество, содержащее значение тарифа за перевозку;
crC k – стоимость разгрузки пеллет у потребителя.
Разработанная информационная модель процесса распределения
топливных пеллет на МСФ позволяет оперативно определить состояние
функционирования каждого участника в текущий момент времени.
Для того чтобы сформулировать математическую постановку задачи
управления процессом распределения топливных пеллет, необходимо
определить ограничения задачи и критерии оптимальности.
Ограничения, которые необходимо учитывать при решении задачи:
– на время организации поставки топливных пеллет потребителю,
осуществляющему закупку Az
O : dAz оAz ,(5)
где оAz f oAz , r Az , f Az – число дней, на которое хватит имеющихся
запасов топлива при текущем потреблении;
– на текущий остаток топливных пеллет у потребителя
Or : oAz r Az ,(6)
в противном случае, может возникнуть критическая ситуация, требующая
организации срочной поставки топливных пеллет;
– на объем разовой поставки биотоплива, учитывающей возможно-
сти хранения биотоплива на складе потребителя
Od : d wAz p Az oAz ;(7)
x
– на виды поставляемых пеллет (для учета особенностей котельно-
го оборудования, установленного у потребителя)
Az
Ow : w Az Wk,(8)
где WkAz – множество видов топливных пеллет, которые рекомендованы
производителем пеллетного котла.
В качестве критериев при синтезе оптимальных решений могут рас-
сматриваться:
– минимум общей стоимости закупки партии топливных пеллет
для потребителя (общий критерий)
BC
J c cw z ,u cr ,tz min ,(9)
xyz
где Bz, Cz – производитель и перевозчик, осуществляющие поставку
пеллет потребителю;
– возможность закупки требуемого объема пеллет заданного вида
J d g wB z d wAz 0 ;(10)
xx
– приоритетность видов закупаемых пеллет
J w : wZAz wRA,zP ; wRA,zP WRAz ; Pw 1, nWR ; Pw min,(11)
ww
где wZAz – вид закупаемых топливных пеллет; WRAz wRA,z1 , wRA,z2 , …, wRA,zn–
WR
кортеж видов топливных пеллет, проранжированных потребителем
по приоритетности их закупки;
– приоритетность типов упаковки пеллет
J u : u ZAz u RA,zP ; u RA,zP U RAz ; Pu 1, nUR ; Pu min,(12)
uu
A
гдеuZ z –типупаковкизакупаемыхтопливныхпеллет;
U RAzu RA,z1 ,u RA,z2 ,…,u RA,zn– множество типов упаковки пеллет, про-
UR
ранжированных потребителем в порядке их приоритетности;
– приоритетность видов транспортных средств
J t : t ZAz t RA,zP ; t RA,zP TRAz ; Pt 1, nTR ; Pt min,(13)
tt
где t ZAz – вид транспортного средства, которым будет осуществляться
доставка пеллет потребителю; TRAz t RA,z1 , t RA,z2 , …, t RA,zn– кортеж видов
TR
транспортных средств, проранжированных потребителем в порядке их
приоритетности.
Для обеспечения бесперебойных поставок необходимо для каждого
потребителя, которому требуется поставка пеллет, синтезировать управ-
ляющее решение, заключающееся в подборе производителя и перевозчика
топливных пеллет с учетом их текущих состояний функционирования
и ограничений (5) – (8) при обеспечении оптимума критериев (9) – (13).
Для решения сформулированной задачи был разработан алгоритм,
состоящий из четырех этапов.
На первом этапе осуществляется идентификация текущего состояния
функционирования каждого участника процесса распределения. При этом
для потребителей определяется необходимость подачи заявки на постав-
ку; для производителей – возможность выполнять поставки топливных
пеллет; для перевозчиков – наличие свободного и исправного транспорта.
На втором этапе формируются заявки от потребителей на поставку
топливных пеллет. Каждая заявка представляет собой кортеж
R Az WRAz ; d RAz ; U RAz ; TRAz , где d RAz – объем закупки топливных пеллет,
который требуется потребителю в данный момент.
На третьем этапе анализируется состояние каждого потенциального
производителя и перевозчика на соответствие требованиям, изложенным
в заявке потребителя (каждая заявка обрабатывается индивидуально).
Анализ проводится с использованием системы продукционных правил:
BjBj
(ПB1): K И ; ЕСЛИ w WRAz ИЛИ u U RAz ТО B j BR ;
BjBjBj
(ПB2): K С ; ЕСЛИ wRA,z1 wИ u RA,z1 uИ d RAz gAТО B j BRC ;
wR ,z1
BjBj
(ПB3): K О ; ЕСЛИ wRA,z1 wИ WRAz w ТО B j BRO ;
(ПC1): K И ; ЕСЛИ TRAz t C k ТО Ck C R ;
(ПC2): K C ; ЕСЛИ t RA,z1 t C k ТО Ck C RC ;
(ПC3): K О ; ЕСЛИ t RA,z1 t C k И TRAz t Ck ТО Ck C RO ,
где (ПВ1) – (ПВ3) – продукционные правила для анализа состояния про-
изводителя; (ПС1) – (ПС3) – продукционные правила для анализа состоя-
ния перевозчика.
Продукционные правила охватывают следующие классы ситуаций:
K И – производитель или перевозчик исключаются из дальнейшего рас-
смотрения по причине невозможности выполнения заявки; K С – для про-
изводителя или перевозчика выявлено выполнение частных критериев
(10) – (13), данные производители и перевозчики включаются в подмно-
жества BRC BR и С RC С R ; K О – выявлено невыполнение одного или
нескольких частных критериев, данные производители и перевозчики
включаются в подмножества BRO BR и С RO С R .
На четвертом этапе осуществляется синтез оптимального управляю-
щего решения путем поиска для каждой заявки наилучшего сочетания
производителя и перевозчика из сформированных на предыдущем этапе
подмножеств BRC и С RC по критерию минимума общей стоимости (9)
U О A z ; B z ; C z ; Bz BR
C
; С z С R ; J c min .
C
(14)
Так же на данном этапе проводится синтез квазиоптимальных
управляющих решений, которыми потребитель может воспользоваться
при отсутствии оптимальных решений или по своему усмотрению. Квази-
оптимальные решения формируются из элементов множеств BR и СR ,
при этом исключаются решения, уже вошедшие в UО . Далее из возмож-
ных квазиоптимальных решений выделяются оптимальные варианты
на основе критериев (9) – (13)
UК Az ; Bz ; C z ; Bz BR ; С z С R ; J c min; J d 0; J w , J u , J t min . (15)
В третьей главе «Программно-техническая реализация инфор-
мационно-управляющей системы» рассмотрено программное и техни-
ческое обеспечение ИУС процессом распределения топливных пеллет.
Приведена структура программных модулей, базы данных и базы знаний
системы. Показана техническая реализация ИУС. Приведен практический
пример работы ИУС и результаты оценки эффективности ее внедрения.
Для реализации программного обеспечения ИУС процессом распре-
деления топливных пеллет выбрана двухуровневая архитектура «клиент–
сервер» (рис. 1). Это связано с тем, что ключевые элементы процесса рас-
пределения (потребители, производители и перевозчики), являющиеся
клиентами и взаимодействующие с программными модулями системы,
рассредоточены в пространстве. Единым связующим звеном между кли-
ентами является сервер, через который осуществляется их информацион-
ное взаимодействие при помощи глобальной сети Интернет.
Рис. 1. Структура программного обеспечения ИУС
Клиентская часть ИУС включает клиентские программы (КП), кото-
рые устанавливаются у всех участников процесса распределения (потре-
бителей, производителей, перевозчиков) и обеспечивают программный
интерфейс для доступа к функционалу серверных компонентов ИУС.
Серверная часть ИУС включает следующие программные компо-
ненты:
– объектно-ориентированную базу знаний (БЗ), обеспечивающую
реализацию алгоритмического обеспечения ИУС;
– реляционную базу данных (БД), предназначенную для хранения
значений ключевых параметров, характеризующих участников процесса
распределения, а также для ведения архива данных, включая результаты
функционирования программных модулей ИУС;
– интегрированную среду разработки (ИСР), позволяющую вносить
изменения в базу знаний и осуществлять настройку программных моду-
лей ИУС;
– подсистему графического интерфейса пользователя (ИП);
– модуль идентификации состояний функционирования (ИСФ),
который обеспечивает определение текущего состояния функционирова-
ния участников процесса распределения по значениям ключевых пара-
метров;
– модуль синтеза управляющих решений (СУР), основной функци-
ей которого является выработка оптимальных и квазиоптимальных управ-
ляющих решений с учетом текущих состояний функционирования участ-
ников процесса распределения;
– модуль прогнозирования и имитационного моделирования (ПИМ),
позволяющий проводить оценку эффективности возможных управляю-
щих решений с учетом прогнозирования смены состояний функциониро-
вания участников процесса распределения топливных пеллет.
Важнейшим структурным компонентом серверной части ИУС явля-
ется БЗ. Статическая модель объектно-ориентированной БЗ ИУС пред-
ставлена в виде диаграммы, которая отражает набор классов и их отноше-
ний. В модели БЗ выделены два взаимосвязанных блока, отличающиеся
функциональным назначением. Первый блок «Процесс» (рис. 2, а) содер-
жит процедурные знания, описывающие предметную область (основные
элементы процесса распределения топливных пеллет). Второй блок
«Управление» (рис. 2, б) включает классы, обеспечивающие реализацию
алгоритмов решения задач оптимального управления процессом распре-
деления топливных пеллет.
TDistProcess1TSFSTDSynthesis1..* TDecision
Процесс распределенияМСФСинтез решенийРешения
1..*TConsumer1..*TRequest1TLimits
ПотребительЗаявкаОграничения
1..*TProducer1..*TPellets1TCriteria
ПроизводительПеллетыКритерии
1..*TCarrier1..*TVehicle1TRules
ПеревозчикТранспортПравила
а)б)
Рис. 2. Статическая модель БЗ ИУС
Техническая реализация ИУС показана на рис. 3.
Технические средства, с которыми осуществляется взаимодействие
программных модулей ИУС у потребителя, включают: котельное обору-
дование; совокупность датчиков и контроллеров; персональный компью-
тер (ноутбук, планшет, смартфон и т.п.), на котором установлены про-
граммы клиентской части ИУС.
Технические средства, с которыми осуществляется взаимодействие
программных модулей ИУС у производителя и перевозчика, включают
персональный компьютер (ноутбук, планшет, смартфон и т.п.), на кото-
ром установлены соответствующие программы клиентской части ИУС.
При этом производители и перевозчики могут иметь собственные серверы
и использовать стандартные системы управления производством (MES)
и транспортно-логистические системы (TMS).
Практический пример применения ИУС подробно рассмотрен в п. 3.5
диссертации. В качестве участников процесса распределения рассматри-
вались: производители – агрохолдинги и фирмы, занимающиеся постав-
ками топливных пеллет; потребители – социальные объекты, отличаю-
щиеся размером отапливаемой площади и видом котельного оборудова-
ния; перевозчики – организации и индивидуальные предприниматели,
предоставляющие услуги по транспортировке грузов. Все участники про-
цесса распределения расположены на территории Тамбовской области.
Эффективность внедрения ИУС процессом распределения топлив-
ных пеллет была оценена в размере экономии материальных и временны́х
затрат. Экономия материальных затрат при приобретении топливных пел-
лет составляет в среднем 20%, сокращение временны́х затрат с внедрени-
ем ИУС до 70%.
Рис. 3. Техническая реализация ИУС
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В диссертации решена актуальная научная задача повышения эффек-
тивности процесса распределения биотоплива за счет минимизации
временных и материальных затрат на основе разработки информационно-
управляющей системы, обеспечивающей непрерывный мониторинг
и управление бесперебойной поставкой топливных пеллет с соблюдением
их количественных и качественных показателей.
Решение научной задачи базируется на следующих результатах:
1. Создана информационная модель процесса распределения топ-
ливных пеллет на множестве состояний функционирования, учитывающая
основные параметры участников процесса распределения (потребителей,
производителей и перевозчиков) и пригодная для реализации в ИУС.
2. Разработан алгоритм синтеза управляющих решений, основанный
на совместном применении методов классификации, искусственного
интеллекта и многокритериальной оптимизации, обеспечивающий реше-
ние задач мониторинга и управления бесперебойной поставкой топлив-
ных пеллет от производителей к потребителям по критериям минимума
временны́х и материальных затрат при обеспечении требуемых количе-
ственных и качественных показателей биотоплива.
3. Разработана объектно-ориентированная база знаний ИУС, вклю-
чающая процедурные знания, описывающие предметную область и клас-
сы, обеспечивающие реализацию алгоритмов решения задач управления
процессом распределения топливных пеллет.
4. Создана ИУС процессом распределения топливных пеллет, реа-
лизующая разработанное алгоритмическое обеспечение.
5. Практическое применение разработанной ИУС позволяет снизить
материальные затраты в среднем на 20%, а временны́е затраты – на 70%.
Рекомендации предприятиям. В целях снижения временны́х
и материальных затрат при осуществлении бесперебойных поставок топ-
ливных пеллет конечному потребителю рекомендуется внедрение ИУС
процессом распределения топливных пеллет.
Перспективы дальнейшей разработки темы исследования. Даль-
нейшее развитие разработанной ИУС направлено на расширение функци-
ональных возможностей системы и ее интеллектуализацией на основе
теории мультиагентных систем.
Актуальность темы исследования.
Одним из ключевых приоритетов в современной энергетике является постепенный переход на возобновляемые источники энергии. Ежегодное истощение природных ресурсов создает тенденции к разработке методов их сохранения и возможности применения систем безотходного производства. Придерживаясь данной стратегии, во многих Европейских странах, в качестве отопительных ресурсов, применяют топливные гранулы (пеллеты), представляющие собой биотопливо, получаемое из торфа, древесных отходов и отходов сельского хозяйства. Таким образом, решаются задачи сохранения лесных массивов, утилизируются сельскохозяйственные отходы и используются возобновляемые природные ресурсы.
Многие регионы Российской Федерации являются сельскохозяйственными и занимаются растениеводством и животноводством, а из отходов данных видов деятельности предприятия агропромышленного комплекса производят экологически чистый вид топлива – топливные пеллеты, которые по своим качественным характеристикам не уступают таким топливным ресурсам как древесина и уголь.
В нашей стране налажен выпуск пеллетных котлов различной мощности, используемых в системах отопления и горячего водоснабжения. Но для бесперебойной работы твердотопливного котла необходимо обеспечить постоянные гарантированные поставки топливных пеллет в требуемом объеме, в установленные сроки и с сохранением качественных характеристик топлива [1].
Для обеспечения бесперебойных поставок биотоплива возникает необходимость частого мониторинга рынка топливных пеллет для осуществления своевременной закупки биотоплива. Данный процесс может занимать достаточно весомое количество времени для потребителя и не всегда поиск заканчивается выбором оптимального варианта. Применение современных информационных технологий позволит значительно сократить временные затраты и оптимизировать процесс поиска поставщиков и перевозчиков биотоплива.
Для решения задачи мониторинга и управления процессом распределения топливных пеллет предлагается использовать информационно-управляющую систему (ИУС), которая позволит создать единую информационную среду для взаимосвязанной работы всех участников процесса распределения (потребителей, производителей и перевозчиков топливных пеллет).
Практическая актуальность исследования обусловлена:
– переходом к передовым цифровым технологиям, в том числе в сфере распределения возобновляемых топливно-энергетических ресурсов;
– необходимостью создания системы управления, обеспечивающей непрерывный мониторинг и управление процессом бесперебойной поставки биотоплива от производителей к потребителям.
Научная актуальность обусловлена тем, что существующая в настоящее время теория решения задач управления процессами распределения материальных и энергетических ресурсов, в том числе применяемые методы разработки математического и алгоритмического обеспечения ИУС, основанные на:
– теории оптимальных систем;
– методах искусственного интеллекта; – теории транспортных процессов;
– теории принятия решений
не позволяют в полной мере обеспечить разработку математического и алгоритмического обеспечения ИУС процессом распределения топливных пеллет, так как при этом возникают большие трудности, связанные, в первую очередь, с большой размерностью задачи управления, наличием множества участников процесса распределения, необходимостью учета большого количества параметров, ограничений и критериев оптимальности.
Степень разработанности темы. В направлении разработки информационно-измерительных и управляющих технических систем работали многие российские и зарубежные исследователи, такие как: Л.Ю.Филимонюк, В.М. Мазур, В. Каркуловский, С.М. Баженов, С.А. Вахонина, Н.В. Тарасов, А.Ю. Матрохин, В.А. Васильев, Н.В. Громков, А.Ж. Жоао и др. В этих работах рассмотрен общий подход к проектированию информационно-измерительных и управляющих систем.
В ряде работ описывается управление цепями поставок с использованием SCM- и ERP-систем [2, 3].
Исследованием транспортного и распределительного процесса занимались такие исследователи как Е.Н. Полешук [4], М.П. Власов [5], Е.В. Крикавский [5], Л.И. Дмитришин [6], и др. В научно-технической литературе приведены исследования элементов распределительного и транспортного процесса продукции между потребителями и производителями. Однако управляющее воздействие на систему распределения рассматривалось только со стороны производителя продукции, снижения его издержек на транспортировку ресурсов и складское хранение готовой продукции. Вопросам бесперебойных поставок готовой продукции (в том числе топливных пеллет) конечному потребителю, с условием, что на складе не будут формироваться непроизводительные запасы, но работа теплоэнергетического оборудования будет осуществляться в режиме нормального функционирования без его остановки, уделено недостаточно внимания.
Научная задача, решению которой посвящена диссертация, заключается в повышении эффективности процесса распределения биотоплива за счет минимизации временных и материальных затрат на основе разработки ИУС, обеспечивающей непрерывный мониторинг и управление бесперебойной поставкой топливных пеллет с соблюдением их количественных и качественных показателей.
Объект исследования: ИУС процессом распределения биотоплива.
Предмет исследования: математическое и алгоритмическое обеспечение ИУС процессом распределения биотоплива. Цель диссертационного исследования: повышение эффективности процесса распределения топливных пеллет путем разработки алгоритмического и программного обеспечения ИУС, обеспечивающей решение задач мониторинга и управления бесперебойной поставкой топливных пеллет от производителей к потребителям.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Создать информационную модель процесса распределения топливных пеллет на множестве состояний функционирования.
2. Формализовать и сформулировать математическую постановку задачи управления процессом распределения топливных пеллет.
3. Разработать алгоритм синтеза управляющих решений, обеспечивающий минимизацию временных и материальных затрат в процессе распределения топливных пеллет.
4. Разработать программное обеспечение ИУС процессом распределения топливных пеллет.
Научная новизна:
1. Создана информационная модель процесса распределения топливных пеллет, включающая совокупность моделей участников процесса распределения (потребителей, производителей и перевозчиков), отличающаяся учетом текущих состояний функционирования всех участников процесса, определяемых по значениям кортежей ключевых параметров.
2. Разработан алгоритм синтеза управляющих решений, основанный на совместном использовании методов классификации, искусственного интеллекта и многокритериальной оптимизации, отличающийся применением разработанной системы продукционных правил для решения задачи классификации производителей и перевозчиков топливных пеллет по степени их соответствия заявкам потребителей на основе критериев минимизации материальных затрат и обеспечения необходимых количественных и качественных показателей биотоплива. 3. Разработана информационно-управляющая система процессом распределения топливных пеллет, реализующая разработанное алгоритмическое обеспечение с использованием объектно-ориентированной базы знаний, включающей два взаимосвязанных блока «Процесс» и «Управление»: в первом содержатся процедурные знания, описывающие предметную область, а во втором – классы, обеспечивающие реализацию алгоритмов решения задач управления процессом распределения топливных пеллет.
Теоретическая значимость работы.
Теоретическую значимость работы составляют: информационная модель процесса распределения топливных пеллет на множестве состояний функционирования; алгоритм синтеза управляющих решений, обеспечивающий подбор для потребителей топливных пеллет оптимальных сочетаний поставщиков и перевозчиков с учетом их текущих состояний функционирования по критериям минимизации временных и материальных затрат при обеспечении необходимых количественных и качественных показателей биотоплива.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Практическая значимость исследования заключается в разработке ИУС процессом распределения топливных пеллет от производителя до потребителя с сохранением их качественных и количественных характеристик. ИУС позволяет создать единую информационную среду для взаимосвязанной работы всех участников процесса распределения (потребителей, производителей и перевозчиков).
Методология и методы исследования.
При разработке алгоритмического обеспечения ИУС применялись методы: математического, функционального и информационного моделирования; анализа и синтеза систем на множестве состояний функционирования; классификации; искусственного интеллекта и многокритериальной оптимизации. При разработке программного обеспечения ИУС применялись технологии визуального, событийного и объектно-ориентированного программирования, методы разработки баз знаний и баз данных.
Степень достоверности и апробация результатов, полученных в диссертационной работе, определяется совпадением полученных теоретических результатов с результатами проведенных численных экспериментов; адекватностью разработанных моделей реальным процессам; корректным применением методов анализа и синтеза систем на множестве состояний функционирования; методов математического, функционального и информационного моделирования систем, объектно-ориентированного программирования.
Основные результаты исследования представлялись и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях: «Энергетика. Проблемы и перспективы развития» (Тамбов, 2018 г.); «The World of Science without Borders» (Тамбов, 2019 г.); «Энергосбе-режение и эффективность в технических системах» (Тамбов, 2019-2021 г.); «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового произ-водства» (Омск, 2020 г.); «Цифровизация агропромышленного комплекса» (Тамбов, 2020 г.); «Новые информационные технологии в научных исследованиях» (Рязань, 2020 г.); «Цифровая трансформация в энергетике» (Тамбов, 2020-2021 г.); «Радиоэлектроника. Проблемы и перспективы развития» (Тамбов, 2021 г.); «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях» (Бийск, 2021 г.); «Инженерное обеспечение инновационных технологий в АПК» (Мичуринск-наукоград РФ, 2021 г.); «Энергетика будущего – цифровая трансформация» (Липецк, 2021 г.); «Компьютерные приложения для управления и устойчивого развития производства и промышленности» (Душанбе, Таджикистан, 2021 г.). Диссертационное исследование выполнялось при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках научного проекта No20-37-90056 «Исследование принципов построения интеллектуальных информационно-управляющих систем процессом транспортировки биотоплива».
Результаты исследований внедрены в АО «Экоойл» (село Большая Липовица, Тамбовская область) и используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «ТГТУ».
Соответствие паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.11.16 – Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям), п.6. Исследование возможностей и путей совершенствования, существующих и создания новых элементов, частей, образцов информационно-измерительных и управляющих систем, улучшение их технических, эксплуатационных, экономических и эргономических характеристик, разработка новых принципов построения и технических решений.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 22 печатных работах, в том числе: 2 статьи в журналах, индексируемых в МБД Scopus; 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК при Министерстве науки и высшего образования РФ; 15 публикаций в материалах Международных и Всероссийских конференций, 2 свидетельства о государственной регистрации программы ЭВМ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка использованных источников (144 наименования) и 3 приложений. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц, 15 рисунков.
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!