«8D07102 - Автоматтандыру және басқару» мамандығы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Боранбаева Наркез Баймахановна диссертациясын қорғауы

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Боранбаева Наркез Баймахановна «8D07102 – Автоматтандыру және басқару» білім беру бағдарламасы бойынша «Бастапқы ақпараттың айқынсыздығы жағдайында каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін басқару жүйесі» тақырыбында диссертациясы қорғалады.

Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Жүйелік талдау және басқару кафедрасы» кафедрасында орындалды.

Қорғау тілі - қазақ тілінде

Ресми рецензенттер:

Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:

Ғылыми кеңесшілері:

Оразбаев Батырбай Бидайбекович – техникалық ғылымдар докторы, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Жүйелік талдау және басқару» кафедрасының профессоры (Астана қ., Қазақстан Республикасы).

Вуйцик Вальдемар – техникалық ғылымдар докторы, Электротехника және информатика факультетінің Электроника және ақпараттық технологиялар кафедрасының профессоры, Люблин политехникалық университеті (Люблин қ., Польша).

Қорғау 2026 жылғы 5 маусым, сағат 14:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D07102 – Автоматтандыру және басқару» мамандығы бойынша «8D071 – Инженерия және инженерлік іс» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.

Сілтемесі: https://teams.microsoft.com/meet/43084063069554?p=sYYIBSTyZZz7EHsgT2

Мекен-жайы: Астана қ., Пушкин көшесі, 11, №2 ғимарат, Мәжіліс залы (№222 ауд.).

Аңдатпа (қаз.): Аңдатпа Боранбаева Наркез Баймахановнаның 8D07102 «Автоматтандыру және басқару» білім беру бағдарламасы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алуға ұсынылған «Бастапқы ақпараттың айқынсыздығы жағдайында каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін басқару жүйесі» диссертациялық жұмысы. Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Каталитикалық крекинг - автомобиль бензиндерінің жоғары октанды компоненттерін және басқа да құнды өнімдерді өндіруді қамтамасыз ететін мұнай өңдеу зауыттарының (МӨЗ) негізгі процестерінің бірі. Бұл процесс мұнайды терең өңдеу жүйесінде айтарлықтай орын алады және елдің отын балансын қалыптастыруда стратегиялық рөл атқарады. Шымкент МӨЗ-де ауыр мұнай фракцияларын жеңіл көмірсутектерге өңдеуге арналған ауыр қалдықтардың каталитикалық крекинг қондырғысы (атауы 1000) пайдаланылуда. Процесс масса мен жылу алмасудың жоғары қарқындылығын қамтамасыз ететін және мақсатты өнімдердің шығымдылығын арттыруға көмектесетін жалған сұйылу қабаты жағдайында жүзеге асырылады. Қондырғының негізгі мақсаты - мұнай өңдеу тереңдігін арттыру және жеңіл мұнай өнімдерінің үлесін арттыру. Қондырғы реакторында бензин мен газ фракцияларын қалыптастыру үшін ауыр көмірсутек молекулаларының ыдырау процестері жүреді. Сонымен қатар, регенератор катализатордың бетінен коксты жағуды жүзеге асырады. Бұл катализаторды технологиялық циклде қайта пайдалануды қамтамасыз етеді. Қондырғының жұмыс істеу тиімділігі негізінен технологиялық тізбектің өзегі болып табылатын реактор-регенератор блогының тұрақтылығымен анықталады. Реактор-регенератор блогы каталитикалық крекингтің технологиялық схемасының негізгі буыны болғандықтан, блоктың жұмыс параметрлері мақсатты өнімдердің шығуына, технологиялық режимнің тұрақтылығына және зауыттың экономикалық көрсеткіштеріне тікелей байланысты. Каталитикалық крекинг процесі күрделі, көп параметрлі және нашар рәсімделген химиялық-технологиялық процестердің қатарына жатады. Ол шикізаттың сапасына да, технологиялық режим параметрлерінің өзгергіштігіне де байланысты бастапқы ақпараттың айқынсыздығымен сипатталады. Алынған бензиннің сапасын болжау мәселесі әсіресе өзекті. Бензиннің сапасы көптеген факторларға байланысты және стохастикалық бұзылуларға ұшырайды. Бұл дәстүрлі әдістерге негізделген адекватты математикалық модельдер мен басқару жүйелерін құру мәселесін едәуір қиындатады. Аталған факторларға байланысты каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор блогының жұмыс режимдерін басқарудың интеллектуалды жүйесін әзірлеу өзекті міндет болып табылады. Өндірістік жағдайда ауыр қалдықтардың каталитикалық крекинг (RFCC) қондырғысының кейбір параметрлері мен көрсеткіштері айқынсыздықпен сипатталады. Мұндай күрделі технологиялық жүйелердің оптималды жұмыс режимдерін эксперттер тәжірибесі, білімі мен интуициясы түріндегі айқын емес ақпараттарды қолдана отырып интеллектуалды жүйелерді құру қазіргі уақытта аса маңызды да, өзекті ғылыми-практикалық мәселеге жатады. Сондықтан, осы мәселелерді зерттеуге және шешуге арналған бұл жұмыстың зерттеу тақырыбы аса өзекті болып табылады. Осылайша, зерттеудің өзектілігі: – мұнай өңдеу тереңдігін арттыруда және отын балансын қамтамасыз етуде каталитикалық крекингтің стратегиялық рөлі; – жоғары айқынсыздықпен бірге жүретін технологиялық процестің күрделілігі мен көп параметрлілігі; – айқын емес ақпарат жағдайында математикалық модельдеу әдістерінің жеткіліксіз дамуы; өнімнің сапасы мен жұмыс тиімділігін арттыру үшін отандық МӨЗ-де басқару жүйелерін енгізу қажеттілігі. Бұл зерттеу жұмысының мақсаты: айқын емес логика мен математикалық модельдеу, машиналық оқыту әдістеріне негізделген каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін басқару жүйесін құру. Жұмыста қойылған мақсатқа жету үшін келесі міндеттер шешіледі: – математикалық модельдеу және каталитикалық крекинг қондырғыларының жұмыс режимдерін басқару мәселесінің жай-күйіне талдау жүргізу, қолданыстағы тәсілдерді анықтау және олардың шектеулерін анықтау; – каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор блогының технологиялық ерекшеліктерін зерттеу, өнімнің шығуы мен сапасына әсер ететін процестің негізгі параметрлерін анықтау; – ақпараттың көп параметрлілігі мен айқынсыздығы жағдайында, оның динамикасының адекватты сипаттамасын қамтамасыз ететін реактор-регенератор блогының математикалық модельдерін әзірлеу; – айқын емес логика негізінде, сараптамалық білім мен әзірленген модельдерді машиналық оқыту әдістерімен біріктіре отырып, каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін басқарудың интеллектуалды жүйесін әзірлеу; – Шымкент МӨЗ каталитикалық крекингінің қондырғысы мысалында басқару жүйесін тексеру және сынақтан өткізу, оның тиімділігін дәстүрлі әдістермен салыстыру арқылы бағалау. Диссертациялық жұмыстың зерттеу нысаны ретінде Шымкент мұнай өңдеу зауытының каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор блогындағы ауыр мұнай қалдықтарын каталитикалық крекингтің технологиялық процесі алынды. Зерттеу пәні. Айқын емес жиындар теориясын, сараптамалық білімді және айқын емес модельдеуді, машиналық оқыту әдістерін қолдануға негізделген каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор блогының жұмыс режимдерін интеллектуалды басқарудың математикалық модельдері мен әдістері. Диссертациядағы зерттеу тәсілдері. Диссертациялық жұмысты орындау барысында зерттеу әдістерінің кешені қолданылды, оның ішінде: математикалық модельдеу және каталитикалық крекинг процестерін басқару мәселелеріне арналған ғылыми әдебиеттер мен өндірістік материалдарды талдау, каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор блогы параметрлерінің динамикасы мен өзара байланысын сипаттауға арналған жүйелік талдау және математикалық модельдеу әдістері пайдаланылды. Диссертациялық жұмыс нәтижелерінің ғылыми жаңалықтары: 1. Ауыр қалдықтардың каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор блогының жұмыс режимдерін модельдеудің жаңа гибридті әдістемесі әзірленді. Ұсынылған әдістеме алғаш рет классикалық регрессиялық модельдерді айқын емес логика және машиналық оқыту алгоритмдерімен біріктіру арқылы каталитикалық крекинг процесінің бейсызықты, стохастикалық және көппараметрлі табиғатын толық ескеруге мүмкіндік береді. Гибридтендіру нәтижесінде модельдің дәлдігі мен тұрақтылығы артқаны дәлелденді. 2. Айқын емес логикаға негізделген процестің лингвистикалық сипаттамаларын қамтитын айқын емес модельдің жаңа құрылымы ұсынылды. Құрылым классикалық Мамдани моделі негізінде құрылғанымен, оның ерекшелігі – сараптамалық ережелер базасының машиналық оқыту арқылы динамикалық түзетілуі. Осы арқылы жүйе технологиялық режимдердің өзгеруіне бейімделеді және модельдің параметрлері нақты жағдайға қарай автоматты түрде жаңартылып отырады. 3. Шымкент мұнай өңдеу зауытының нақты өндірістік деректері және эксперттік сұрау негізінде реактор-регенератор блогының негізгі параметрлері мен бензин шығымы арасындағы тәуелділіктерді ескеретін сараптамалық айқын емес ережелерді машиналық оқыту арқылы автоматты түрде түзету қабілеті бар жаңа бейімделгіш айқын емес модель әзірленді. 4. Каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін интеллектуалды басқарудың жаңа құрылымдық және алгоритмдік сұлбасы жасалды. Алгоритм алғаш рет айқын емес логика мен машиналық оқыту модулін интеграцияланған түрде пайдалануды көздейді, нәтижесінде басқару шешімдерінің дәлдігі мен тұрақтылығы артты. Ұсынылған интеллектуалды басқару жүйесінің тиімділігі өндірістік жағдайда (Шымкент МӨЗ мысалында) эксперименттік тұрғыда дәлелденді. 5. Зерттеу нәтижелері бойынша ауыр мұнай қалдықтарының каталитикалық крекинг процесін интеллектуалды басқару әдістемесін (ҚР Ұлттық зияткерлік меншік институты, №66362, 2026 ж.) және бастапқы ақпараттың айқынсыздығы жағдайында каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін интеллектуалды басқарудың бағдарламалық алгоритмін (ҚР Ұлттық зияткерлік меншік институты, №66507, 2026 ж.) авторлық құқық объектілері ретінде тіркеу жүргізілді. Қорғауға шығарылған ғылыми нәтижелер (ғылыми ережелер): 1. Каталитикалық крекингтің реактор-регенератор блогы үшін процестің бейсызықты және көпкритерийлі табиғатын ескеретін жаңа гибридті әдістеме ұсынылды. Әдістеме модельдеудің дәлдігі мен басқарудың тиімділігін арттыратыны дәлелденді. 2. Шымкент МӨЗ деректері негізінде бензин көлемін (шығымын) және сапасын анықтайтын негізгі параметрлердің өзара байланысын сипаттайтын тәуелділіктер жүйесі алынды. Алынған тәуелділіктер процесті дәл сипаттайтын және болжайтын fuzzy-полиномиалдық модель ретінде негізделді. 3. Каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін интеллектуалды басқарудың жаңа құрылымдық сұлбасы және басқару алгоритмі ұсынылды. Алгоритм процестің орнықтылығын, болжау дәлдігін және басқару шешімдерінің тиімділігін арттыратыны дәлелденді. Алынған модельдерді қолдана отырып каталитикалық крекинг процесінің жұмыс режимдерін басқарудың интеллектуалды жүйесі әзірленді. 4. Тұрғызылған модельдердің адекваттылығын тексеру және оларды Шымкент МӨЗ қондырғысынан алынған деректерді қолдана отырып, сынақтан өткізу нәтижелері. Шымкент МӨЗ реактор-регенератор блогының нақты өнеркәсіптік деректері негізінде әзірленген интеллектуалды басқару жүйесінің тиімділігі дәлелденіп, дәстүрлі әдістермен салыстырмалы артықшылықтары көрсетілді. Сынақ нәтижелері бойынша бензин шығымы 3,2 %-ға артты, бензин тығыздығы 0,4 %-ға жақсарды, процестің тұрақсыздық көрсеткіштері төмендеді. Зерттеу нәтижелерінің практикалық маңыздылығы: 1. Әзірленген басқару жүйесі бензиннің шығымдылығы мен сапасын арттыруды қамтамасыз ететін технологиялық процесс параметрлерінің оңтайлы мәндерін анықтауға мүмкіндік береді. Құрылған басқару жүйесін автомобиль бензинінің сапасы мен шығымын арттыру үшін мұнай өңдеу кәсіпорындарында енгізуге болады. 2. Әзірленген модельдер белгісіздік жағдайында процестің әрекетін дәлірек болжауға және қондырғының оңтайлы жұмыс істеу режимдерін қалыптастыруға мүмкіндік береді. Ұсынылған модельдер мен алгоритмдерді каталитикалық крекинг қондырғыларын автоматтандырылған басқару жүйелерін жаңарту үшін пайдалануға болады. 3. Зерттеу нәтижелері МӨЗ технологиялық процестерін автоматтандырылған басқару жүйелерін жаңғырту кезінде, МӨЗ пайдалану тиімділігін арттыру үшін операторлар мен инженер-технологтарды дайындау кезінде қолданылады. 4. Диссертациялық зерттеуде алынған негізгі нәтижелер Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде 6В07102 - «Автоматтандыру және басқару» білім беру бағдарламасы бойынша білім алушылардың оқу процесінде және ғылыми зерттеулерді жүргізуде қолданылады. Ғылымның даму бағыттарына немесе мемлекеттік бағдарламаларға сәйкестігі. Диссертациялық жұмыс Қазақстанда ғылымның басымқы даму бағыттарының бірі – 3) Озық өндіріс, цифрлық және ғарыштық технологиялар (Передовое производство, цифровые и космические технологии) сәйкес келеді. Диссертациялық жұмыс бойынша зерттеулер 2025 жылғы 27 ақпанындағы №52ЖҒ-25-27 Шарт негізінде жас ғалымдардың зерттеулерін гранттық қаржыландыру, AP25795091 «Каталитикалық крекинг процесін басқарудың интеллектуалды жүйесін әзірлеу» гранттық жобасы аясында орындалды. Диссертациялық зерттеуді орындау кезінде алынған нәтижелердегі ізденушінің жеке үлестері мыналар: 1. Каталитикалық крекинг процестерін математикалық модельдеу және басқару мәселесінің қазіргі жағдайына талдау жасалды, осы саладағы отандық және шетелдік зерттеулер жүйеленді және жинақталды. 2. Шымкент МӨЗ каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор блогының технологиялық ерекшеліктері зерттелді, өнімдердің шығуы мен сапасына әсер ететін негізгі параметрлер анықталды. 3. Бастапқы деректердің көп параметрлілігі мен белгісіздігін ескере отырып, реактор-регенератор блогының математикалық модельдері жасалды. 4. Сараптамалық білім мен айқын емес жиындар теориясына негізделген айқын емес сипатталған технологиялық жүйелердің лингвистикалық модельдерін синтездеу әдісі ұсынылды және жүзеге асырылды. 5. MATLAB ортасының Fuzzy Logic Toolbox пакетін, Python бағдарламалық ортасын пайдалана отырып іске асырылған реактор-регенератор блогының айқын емес модельдері әзірленді. 6. Каталитикалық крекинг қондырғысының жұмыс режимдерін басқарудың интеллектуалды жүйесінің құрылымы мен бағдарламалық жасақтамасы жасалды. 7. Шымкент МӨЗ деректерінде ұсынылған басқару модельдері мен жүйелерін тексеру және сынақтан өткізу жүргізілді. 8. Жұмыстың жаңалығын көрсететін ғылыми тұжырымдар жасалып, алынған нәтижелерді практикалық қолдану бағыттары анықталды. Диссертация нәтижелерінің апробациясы және жарияланымдар. Диссертациялық жұмыста алынған негізгі нәтижелері 6 ғылыми мақалаларда жарияланған, соның ішінде ҚР ҒЖБМ Ғылым және жоғары білім саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитетінің ғылыми нәтижелерді жариялауға ұсынған ғылыми журналдарда – 3 мақала: 1. Разработка математической модели реакторно-регенераторного блока установки каталитического крекинга // ҚазККА Хабаршысы – 2024. – Vol. 1, №130. – С. 153-162. 2. Forecasting and optimization of catalytic cracking unit operation under condition of fuzzy information // Scientific Journal of Astana IT University – 2024. – Vol. №19. – С. 46–59. 3. Каталитикалық крекинг қондырғысынан өнімнің шығуын Python бағдарламалық ортасын қолдану арқылы анықтау // Вестник КазУТБ – 2024. – Vol. 4. №25. – C. 84-96. Халықаралық ғылыми конференцияларда: 1. «Подход к моделированию установки каталитического крекинга на основе интеллектуальных методов ‒ «Жастардың шығармашылығы – Қазақстанның инновациялық дамуына: XХҒТК материалдары», 2024, C.54–58. жарияланған. Диссертациялық жұмыста алынған негізгі зерттеу нәтижелері Web of Science, Scopus базасындағы журналдарда – 1 ғылыми мақала жарияланған: 1. Development and Synthesis of Linguistic Models for Catalytic Cracking Unit in a Fuzzy Environment ‒ Processes (MDPI), 2024, 12, P.1543. Сондай-ақ Scopus базасына ендірілген келесі халықаралық ғылыми конференция материалдарында жарияланған: 1. Evaluating machine learning-based routing algorithms on various wireless network topologies ‒ Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments (SPIE Proceedings), 2024, 134000Z. Диссертациялық зерттеу жұмысының құрылымы және көлемі. Диссертациялық зерттеу жұмысының құрылымы талапқа сәйкес кіріспеден, 4 бөлімнен тұратын және қорытынды мен 91 пайдаланылған ақпарат көздері тізімінен және 5 қосымшаларды құрайды. Жұмыстың жалпы көлемі 114 бетті қамтиды, соның ішінде, 8 кесте мен 30 сурет келтірілген. Кілт сөздер: каталитикалық крекинг, интеллектуалды басқару жүйесі, айқын емес логика, гибридті модельдер, машиналық оқыту, айқынсыздық, математикалық модельдеу, мұнай өңдеу, регрессиялық модельдер.

Диссертация

Ғылыми еңбектер тізімі

Ғылыми кеңесшінің пікірі

Шетелдік кеңесшінің пікірі

Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы