Принципы построения, функциональность, преимущества.
Журнал «Главный инженер» опубликовал статью о системе «Оптимальное планирование», разработанной специалистами Nauka. Заместитель руководителя отдела аналитики Эмиль Гасанов рассказал читателям о принципах построения, функционале и преимуществах программы. Также в материале приведены результаты её внедрения и возможности, которые система открывает для нефтеперерабатывающего предприятия.
Нефтеперерабатывающий завод, несмотря на значительную тоннажность переработки сырья, исчисляемую миллионами тонн нефти в год, – это достаточно гибкое производство, включающее в себя совокупность установок с различными переделами потоков, что предполагает наличие разнообразных сценариев получения конечной продукции. Их затруднительно просчитать вручную ввиду вариативности сценариев, непрерывности и других особенностей производственного процесса.
Поэтому для построения оптимальных планов выпуска моторных топлив применяются соответствующие программные продукты.
Основное назначение подобных программ – формирование оптимального (экономически выгодного) плана на основе бизнес-цели компании.
Это может быть выпуск дорогостоящей товарной продукции с минимальным запасом по качеству и максимальной экономией энергоресурсов, обоснованные инвестиции, оптимизация поставок сырья и др. Для расчетов многочисленных возможных сценариев в системах применяется цифровая модель линейного программирования (LP-модель).
Программные продукты на основе LP-модели, обладающие функционалом для планирования производства, существуют давно. В основном, это системы зарубежных производителей, таких как Aspen (продукт PIMS), Honeywell (RPMS) и Aveva (Spiral). Российская компания NAUKA занимается разработкой и внедрением собственной системы «Оптимальное планирование производства», которая применяется на нефтеперерабатывающих предприятиях и может быть задействована в других отраслях промышленности.
Ниже представлены основные положения этой системы.
Постановка задачи линейного программирования сводится к максимизации или минимизации целевой функции в рамках ограничений, которые настраиваются в системе.
Пример записи задачи линейного программирования в общем виде.
Целевая функция формируется на основе реализации товарной продукции (с положительным знаком) за вычетом закупки сырья и потребления энергоресурсов. Таким образом, увеличение выпуска дорогостоящей товарной продукции с одновременным снижением потребления энергоресурсов и закупки дорогостоящего сырья (присадки, реагенты) при выпуске товарной продукции увеличивает целевую функцию. Для этого в системе используется ряд настроек: для модуля нефти, объектов модели (установок) и рецептуры смешения.
Позволяет на основе данных о разгонке нефти, приведенных в таблице c данными о разгонке нефти (истинные температуры кипения), сформировать режимы работы установок первичной переработки нефти.
Данные о разгонке нефти (истинные температуры кипения)
Представляет собой настройку следующих параметров установки (рисунок «Настройка объектов модели»):
Настройка объектов модели
Включает в себя составление описания перечня всей номенклатуры выпускаемых товаров и компонентов, полуфабрикатов. Предполагает применение максимально возможной (расширенной) рецептуры, пример которой приведен в таблице «Выпускаемые товары и компоненты, полуфабрикаты». После чего настроенные данные используются для формирования оптимальной рецептуры смешения с минимальным потреблением энергоресурсов на выпуск компонентов, которые будут формировать потребительскую корзину.
Выпускаемые товары и компоненты, полуфабрикаты
В системе указываются условия рынка, технологические ограничения на выпуск товарных позиций и качественные характеристики выпускаемой продукции, пример приведен в таблице с перечнем товарной продукции с качественными характеристиками. На основе этих данных формируется конечная оптимальная рецептура товара.
Перечень товарной продукции с качественными характеристиками
На графике показано, что минимально возможное потребление заводом энергоресурсов не обеспечивает исполнение плана и способствует потере потенциальной прибыли. Система «Оптимальное планирование» рассчитывает потребление энергоресурсов с учетом повышения маржинальности предприятия. На основе всех вышеперечисленных настроек в системе определяются режимы работы, производительность установок и рецептура смешения таким образом, чтобы обеспечить производство минимальным энергопотреблением при условии выполнения плана.
График зависимости потребления ресурсов от загрузки установки
Система рассчитывает оптимальные объемы выпуска продукции с учетом технологических ограничений и ее стоимости, при этом определяет следующие параметры производства:
В системе учитывается количество и качество нефти по узким фракциям, влияние этих параметров на качество товарных продуктов, влияние качества входных потоков на выходы с установок (в весовых долях), неаддитивность качества компонентов в операциях компаундирования, зависимость норм потребления энергоресурсов и вспомогательных материалов от загрузок установок.
Функционал программы позволяет:
Система «Оптимальное планирование» обеспечивает нефтеперерабатывающему предприятию:
Таким образом, система помогает сформировать оптимальный (экономически выгодный) производственный план на основе бизнес-цели предприятия.
Система оптимального планирования является частью платформы по управлению производством, что обеспечивает безболезненное решение проблемы интеграции систем. Так, например, данные производственного учета, лабораторной системы и системы оценки эффективности производства могут быть использованы как исходные данные при планировании. И наоборот, данные от системы планирования могут применяться в этих же системах. Это позволяет закрыть полный технологический контур по автоматизации работы предприятия.