Разработка имитационной модели процесса обработки необогащенной руды и поставки соответствующих классов руды в сталеплавильные цеха

 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

НОВОСИБИРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ  И  УПРАВЛЕНИЯ  «НИНХ»

 

 

Институт:Прикладной информатики

Кафедра:Экономической информатики

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

 

Разработка имитационной модели процесса обработки необогащенной руды и поставки соответствующих классов руды в сталеплавильные цеха.

 

Учебная дисциплина: Имитационное моделирование

Наименование  специальность: 080800.62 «Прикладная информатика»

Ф.И.О студента: Мельников Дмитрий Олегович

Номер группы: 1761

Номер зачетной книжки:  110956

Дата регистрации кафедрой ____________

 

Проверил:   доц. Л.В. Гайкова

 

Оценочное заключение:

 

 

 

 

Новосибирск   2013 

оглавление

 

 

 

Введение

Услуги предприятия по обработке необогащенной руды довольно востребованы и очень важны для отечественной промышленности. На рудниках добывается руда, содержание металла в которой невелико. Если эту руду поставлять напрямую на переплавку в плавильные цеха, то их производственные мощности будут сильно перегружены, а количество выпускаемой продукции резко уменьшится. В процессе обогащения, в руде увеличивается процентное содержание металла, за счет отбраковки частиц породы.

Кроме того, поступающую руду необходимо классифицировать, ведь в разные типы руды имеют различные свойства и состав, и, следовательно, нужно использовать различные технологии их переплавки. Для этого на предприятии по переработке руды производят классификацию руды, и после обработки, отправляют в соответствующие плавильные цеха.

Эти важные функции берет на себя предприятие по переработке необогащенной руды

Цель: выявить оптимальные производственные циклы для максимизации прибыли.

Основная задача: построить имитационную модель деятельности предприятия, занимающегося  обработкой необогащенной руды и поставки соответствующих классов руды в сталеплавильные цеха.

Для достижения цели работы, необходимо решить следующие задачи:

• построить ментальную карту предметной области;
• построить модели IDEF0 и IDEF3;
• построить модель для исследования в программной среде AnyLogic;
• провести необходимые эксперименты;
• сделать соответствующие выводы по полученным результатам.

В модели отражены формальные единицы времени и продемонстрирован процесс обработки руды

 

 

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ предприятия по обработке необогащенной руды

1. Описание предметной области 

Предприятие занимается обработкой необогащенной железной руды и поставкой её в соотстветствующие сталеплавильные цеха.

В процессе обработки, руда очищается от примесей, далее происходит разделение породы на металл, минералы и пустую породу. Прежде всего, породу дробят. При первичном дроблении порода проходит через аппараты щекового и конусного дробления. Далее осуществляется повторное дробление до получения более мелких фракций.

На этапе размалывания происходит окончательное отделение пустой породы и металла. Размалывание осуществляется с помощью стальных шаров, кремниевой гальки в воде.

Следующий этап – это грохочение и классификация. При грохочении происходит отделение частиц размером 3-5 мм. Классификация применяется для отделения еще более мелких фракций.Также предприятие поставляет обработанную руду в сталеплавильные цеха.

 

2. Структуризация предметной области

 Структура деятельности  данного предприятия представлена  в виде ментальной карты на  рисунке 1.

Партнерами данного предприятия являются сталеплавильные цеха, рудодобывающие компании, а также автосервисные компании. Центр контроля качества также является партнером компании. Специалисты центра контролируют процесс переработки руды, в соответствии с нормативными документами. На предприятии также имеется дорогостоящее оборудование,  поставкой которого занимается партнер фирмы.

    Поставщиками  являются государственная корпорация  РосЭнерго, Поставщик топлива для  автотранспорта, А также рудодобывающие  компании, предоставляющие сырье.

    Клиентами  являются различные сталеплавильные  заводы.

    Главной  задачей предприятия является  обработка руды, а именно дробление, очищение от примесей, обогащение. Также на этапе обработки руду  классифицируют в зависимости  от свойств, выявленных в процессе  обработки. 
   Также предприятие оказывает услуги по доставке переработанной руды автомобильным и железнодорожным транспортом. В последнем случае предприятие обращается к партнеру ОАО “РЖД”.

    В  сервис, предоставляемой компанией  входит контроль качества руды, быстрая доставка, а также предоставление  необходимых документов, подтверждающих качество продукции.

 

 

 

Рис.1. Ментальная карта «Деятельность предприятия по переработке руды и поставке её в соответствующие сталеплавильные цеха»

 

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССА - ПРЕДОСТАВЛНИЕ УСЛУГ по переработке руды и поставке её в соответствующие сталеплавильные цеха

1. Письменное описание бизнес-процесса

Переработка руды очень важна для функционирования целых отраслей промышленности. Руда закупается у рудодобывающих компаний. При этом оформляется товарная накладная на необработанную руду. После этого оформляются документы на сырье, и начинается подготовка руды к обработке. Сотрудники предприятия составляют отчет о сырье. Далее сырье доставляется в цех обработки, с  последующим оформлением отчета о доставленном сырье

После доставки сырья начинается его обработка.  Сначала происходит дробление руды. При этом составляется отчет о дроблении, далее очищение от примесей и инородных включений. По процессу очищения также составляется отчет. Далее руда проходит процесс обогащения, с составлением соответствующего отчета, а также классифицируется в зависимости от состава и свойств. После классификации составляется отчет о классе руды.

Обработанную руду нужно доставить в сталеплавильныен цеха. Но сначала нужно провести сертификацию руды, для получения сертификата качества. После оценки качества, оформляются документы на руду. Пакет документов отправляется заказчику, вместе с рудой. И оформляется товарная накладная на продукцию

2. Представление бизнес-процесса в нотации IDEF0

Ниже представлено моделирование бизнес-процесса в нотации IDEF0, это необходимо для определения оптимального варианта загрузки производственных мощностей. На рисунке 2 представлена контекстная диаграмма главного бизнес-процесса – представление услуг по обработке руды.  Далее на рисунке 3 изображена декомпозиция данного основного блока на три этапа, каждый из которых также декомпозируется. Декомпозиция этапа закупка руды представлена на рисунке 4, декомпозиция этапа организации обработки руды – на рисунке 5 и декомпозиция последнего этапа поставки руды изображена на рисунке 6.

 

 

Рис. 2. Контекстная диаграмма IDEF0 процесса «Предоставление услуг по обработке руды» 

Рис.3. Декомпозиция контекстной диаграммы «Предоставлениее услуг по обработке руды»

Рис.4. Декомпозиция этапа «Закупка руды»

Рис.5. Декомпозиция этапа «Обработка руды»

Рис.6. Декомпозиция этапа «Поставка руды»

 

4. Представление бизнес-процесса в нотации IDEF 3

Ниже представлено моделирование бизнес-процесса в нотации IDEF3,  чтобы лучше понимать процессы, протекающие при работе имитационной модели. Контекстная диаграмма главного бизнес-процесса – предоставление услуг по переработке руды – представлена на рисунке 7. Процессы, отраженные на рисунке 8,способствуют максимальной загрузке производственных мощностей, а следоввательно увеличению прибыли.

 

 

Рис. 7. Контекстная диаграмма IDEF3 процесса «Предоставление услуг по переработке руды»

 

 

 

3. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ В СРЕДЕ AnyLogic

1. Создание модели процессов в системе AnyLogicProfessional 6.9.0

Используя диаграммы процессов IDEF0 и IDEF3, необходимо создать в среде моделирования AnyLogicProfessional модель, отражающую работу имитационной системы. С ее помощью проведем эксперименты с целью выявления зависимости работоспособности системы от различных временных факторов.

Имитационная модель, изображенная на рисунке 8, была создана дляопределения загрузки имеющихся производственных мощностей.

Рис. 8. Имитационная модель

 

 

2. Описание элементов модели

Имитационная модель состоит из элементов, каждый из которых отвечает за выполнение различных функций. Описание всех элементов представлено в таблице 1.

Таблица 1— Описание элементов модели

Элемент	Описание
	Данный элемент (Source) отвечает за поступление партий необработанной руды на склад.
	Элемент (Delay) - задерживает партию на определенное время на складе
	Элемент (Queue), обозначающий очередь партий товара, находящихся на складе.
	Элемент (Service) для обработи руды ахватывает определенное количество ресурсов и времени на выполнение
	Элемент (SelectOutput) - направляет входящие заявки в один из двух выходных портов в зависимости от выполнения заданного условия
	Элемент (ResourcePool)  - задает набор производственных_мощностей, которые могут захватываться и освобождаться партиями с помощью объекта Service
	Элемент (Sink) -  уничтожает поступившие заявки. В данной модели отражает факт получения клиентом готовой партии обработанной руды

 

 

4.  
   

1. Проведение экспериментов

1. Эксперимент 1

Условия: Интенсивность поступления партий – 0.8. Вместимость очереди партий руды на склад  - 50, вместимость задержки партий -1.Производственный мощности расчитаны на 4 одновременно обрабатываемых партии. Результат запуска модели представлен на рисунке 9.

Рис. 9. Результат эксперимента 1

Результат: Нормальная работа системы.

 

 

 

 

 

 

В связи с уменьшением количества конкурентов, резко увеличилось количество необработанной руды, поступающей в систему до 4 партий в день

2. Эксперимент 2

Условия: Интенсивность поступления партий – 4. Вместимость очереди партий руды на склад  - 50, вместимость задержки партий -1.Производственный мощности расчитаны на 4 одновременно обрабатываемых партии. Результат запуска модели представлен на рисунке 10.

Рис. 10. Результат эксперимента 1

Результат: Переполнение склада уже через 16 дней.

Вывод: Для решения возникшей проблемы имеются два пути:

1. Увеличить производственные мощности до 15 одновременно обрабатывамых партий
2. Увеличить размер склада до 100 партий руды

3. Эксперимент 3

Условия: Увеличим производственные мощности до 15 одновременно обрабатывамых партий. Увеличим размер склада до 100 партий руды. Эксперимент представлен на рисунке 11.

 

 

Рис. 11. Результат эксперимента 3

 

Результат: Как мы видим производственные мощности используются полностью, и нет пееполнения склада

Вывод: Это идеальное состояние системы

 

Результат: Имитационная система работает без сбоев. Закупка и обработка руды проводятся на оптимальном уровне. 

Вывод: Подобранные параметры практически идеально подходят для налаженной работы данной имитационной модели.

2. Анализ полученных результатов

Проанализировав результаты проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:

1. Для налаженной работы модели необходимо определить  оптимальное количество закупаемой руды каждого типа.
2. Время, затрачиваемое на каждом этапе выполнения, влияет на работу всей имитационной системы.
3. При установлении оптимальных параметров на каждом этапе выполнения, общая загрузка производственных мощностей будет максимальная.