2. Дадян Э.Г., Птицын Н.А., Моделирование процесса

Дадян Э.Г.
к.т.н., доцент, профессор Финансового университета при
Правительстве РФ [email protected]
Птицын Н.А.
аспирант Финансового университета при Правительстве РФ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ БЫТОВЫХ
ОТХОДОВ
В работе рассмотрена актуальная проблема моделирования процесса
переработки твердых бытовых и промышленных отходов. Приводятся
расчеты
параметров
процесса
и
экономическое
обоснование
целесообразности производства.
Актуальность проблемы
Ежегодно выбрасываются миллионы тонн отходов, которые
являются топливом, сравнимым по калорийности с лесом или с
низкосортным углем. Ежегодный прирост отходов составляет 3% (причем
сложных, по аналогии с ростом вклада в банк). Это означает что
человечество погрязнет в отходах.
Обычное сжигание вызывает выбросы вредных веществ, но
существует технология высокотемпературной переработки отходов,
позволяющая сжигать мусор с получением энергии без вреда для экологии.
Постановка задачи: смоделировать полный цикл переработки
отходов и доказать или опровергнуть целесообразность данного метода
переработки.
Цель:
Смоделировать показатель конечной удельной электрической
энергии (на 1 килограмм отходов) в условиях изменчивости структуры
входного сырья. Выработать рекомендации для стабилизации выходного
показателя.
Задачи:
1. смоделировать структуру получаемых на переработку отходов;
2. дать математическое описание протекающим процессам;
3. рассчитать выходной параметр по смоделированным данным и
имеющимся математическим взаимосвязям;
1
4.оптимизировать технологический процесс для получения
максимальных выходных результатов;
5. выработать практические рекомендации для реализации данной
технологии.
Разработка модели
При разработке модели было выполнено:
1. математическое описание протекающих физических процессов,
2. составление формульных взаимосвязей между входными и
выходными данными,
3. анализ распределений входных данных: сбор статистической
информации
по
входным
параметрам,
доверительная
оценка
распределений.
При моделировании учитывалось, что в технике и естественных
науках многие случайные величины подчиняются нормальному закону
распределения. Таковыми, в частности, являются состав (структура)
полезных ископаемых, спектр сигналов и помех в электрических цепях,
распределение температуры в задачах термодинамики.
В разработанной модели использовались уравнения теплового
баланса. Учитывались: приход энергии от сжигания топливной
составляющей отходов, потери на нагрев и выпаривание входящей в
отходы воды, на нагрев и плавку шлаковой составляющей отходов. Кроме
того, учитывался КПД оборудования и затраты энергии на собственные
нужды.
При моделировании входных параметров (структуры отходов)
использовались данные, полученные коллективом АКХ им. Памфилова.
По ним были выявлены основные компоненты отходов и подобраны
распределения.
Создание имитационной модели
В работе выполнено компьютерная имитация случайных входных
параметров, расчет выходных характеристик как функции от входных
параметров. Проведен анализ различных вычислительных средств и
программных сред и выбор приемлемых показателей по следующим
характеристикам:
 вычислительная точность,
 лицензирование и стоимость,
 простота и доступность для заказчика и разработчика,
 экономия машинного времени и компактность кода.
2
Испытание и исследование модели с использованием исходных
данных
В работе производился пробный расчет по составленной модели.
Проводились: проверка сходимости модели, выполнение ограничений,
анализ выходных данных физических и технологических законов
функционирования системы в рамках используемых данных (например:
если выходные данные отличаются в несколько раз по сравнению с
измеренными на эквивалентном реальном производстве, то необходимо
корректировать, а может быть и строить новую математическую модель).
Проведение направленного вычислительного эксперимента.
В работе осуществлялась: генерация случайных переменных по
выбранным законам распределения, расчет выходных параметров, их
оптимизация. При необходимости производилась оценка распределения
выходных параметров.
Анализ и интерпретация результатов моделирования
В работе были сделаны заключения о значениях выходных
параметров как результат работы производства, описаны процесс и
результаты оптимизации и их значимости для производства, оценка
экономической отдачи проведенной оптимизации и всего производства в
целом, расчет рентабельности и окупаемости производства.
Выводы и принятие решений
В качестве первоочередной задачи в проблеме совершенствования
системы управления обращения с отходами выдвигается идея: создание
средств информационной поддержки принятия решений в виде
информационного
инструмента.
Базовыми
компонентами
информационной
среды,
обеспечивающие
достоверность,
прогнозируемость и управляемость состояния системы обращения с
отходами, являются следующие группы информационных систем:
1.
Базы данных
об
отходах,
технологиях,
ресурсах,
потребителях;
2.
Базы знаний об уровнях управления (транспортный,
технологический, маркетинговый, административный);
3
3.
Технологии поддержки принятия решений при комплексной
оптимизации задач оперативного, текущего и перспективного
планирования в обращении с отходами.
4.
Реализация информационно-аналитического сопровождения
учета и контроля на рынке вторичных ресурсов.
4