В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Кабибуллина Мадьяра Данияровича на тему «Разработка интеллектуализированной системы принятия решений по выбору режимов работы установки каталитического риформинга» по образовательной программе «8D07102 – Автоматизация и управление».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Системного анализа и управления» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Мырзашева Айгүл Нармағанбетовна – кандидат технических наук, ассоциированный профессор кафедры «Математика и методика преподавания математики» НАО «Атырауский университет им. Х.Досмухамедова» (г. Атырау, Республика Казахстан);
Бегалиева Каламкас Балтабековна – PhD, НАО «Казахский агротехнический исследовательский университет им. С.Сейфуллина», старший преподаватель кафедры «Компьютерные науки» (г. Астана, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Кадыролдина Альбина Талапжановна – PhD, и.о. ассоциированного профессора школы цифровых технологий и искусственного интеллекта НАО «Восточно-Казахстанского технического университета им. Д. Серикбаева», индекс Хирша – 6 (г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан);
Жирнова Оксана Викторовна – PhD, Генеральный директор ТОО «InnoTrend ҚадамАртта», индекс Хирша – 6 (г. Алматы, Республика Казахстан);
Аттокуров Урмат Тологонович – кандидат технических наук, Ошский технологический университет им. М.М. Адышева, профессор кафедры «Прикладной информатики» Института инновационно- информационных технологии (г. Ош, Кыргызская Республика).
Научные консультанты:
Оразбаев Батырбай Бидайбекович – доктор технических наук, профессор кафедры «Системного анализа и управления» Евразийского национального университета им. Л.Н. Гумилева (г. Астана, Республика Казахстан);
Махутов Буркит Набатбаевич – Нижневартовский государственный университет, первый проректор, проректор по экономике и развитию (г. Нижневартовск, Российская Федерация).
Защита состоится: 22 февраля 2025 года 15:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D071 – Инженерия и инженерное дело» по образовательной программе «8D07102 – Автоматизация и управление» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в смешанном (оффлайн и онлайн) формате.
Адрес: г. Астана, ул. Пушкина, 11, №2 корпус, ауд.№222.
Аннотация (рус.): диссертационная работа Кабибуллина Мадьяра Данияровича на тему: «Разработка интеллектуализированной системы принятия решений по выбору режимов работы установки каталитического риформинга», представленной на соискание степени доктора философии (PhD) по образовательной программе: «8D07102 - Автоматизация и управление» Актуальность темы исследования. В настоящее время, в связи с повышением экологических требований и качеству автомобильных бензинов, производства высококачественного бензина на установках каталитического риформинга является одним из приоритетной и важнейшей задачей нефтеперерабатывающих заводов. В связи с этим проблемы оптимизации и эффективного управления процессов риформинга установки каталитического риформинга в настоящее время относятся актуальной научно-практической задачей в технологиях нефтепереработки. Эффективным способом решения данной задачи заключается принятия решений по выбору оптимальных режимов работы блока риформинга на основе компьютерной системы поддержки принятия решений. Оптимальные параметры процесса риформинга, определяемые математическими моделями, в свою очередь, позволяют принимать решения по выбору режимов работы блока риформинга, позволяющие эффективно управлять процессом риформинга. А при эффективных режимах работы блока риформинга установки каталитического риформинга обеспечивается максимальный объем целевого продукта, т. е. высококачественного автомобильного бензина, являющегося основным критерием управления. Проблемам принятия решений в управлении технологическими процессами и объектами посвящено большое количество исследовательских работ. Однако эти проблемы, то есть вопросы принятия решений в условиях нечеткости некоторой части исходной информации, на основе математических моделей, до сих пор полностью не решены. Поэтому для эффективного решения задач принятия решений в указанных случаях необходимо использовать системный подход и аппарат нечетких множеств, необходимые для построения системы моделей (пакетов) взаимосвязанных основных технологических агрегатов блока риформинга, что позволяет принимать решения по эффективному управлению процессом риформинга в условиях дефицита и нечеткости исходной информации. Данные способы принятия решений позволяют принимать эффективные решения на основе знаний, опыта и интуиции (интеллекта) лица, принимающих решения (ЛПР), т.е. операторов-технологов, производственных специалистов-экспертов, имеющих большой опыт управления режимами работы технологической установки. А упомянутый интеллект ЛПР, то есть его опыт, знания, рассуждения и интуиция, формализуется в естественном языке, т. е. является нечеткой информацией, которая не обрабатывается традиционными математическими методами. Для сбора, формализации и обработки приходится применить методы экспертных оценок и теорий нечетких множеств, позволяющие синтезировать нечеткие модели и принимать решения в нечеткой среде. В нечеткой среде для формализации и решении задач принятия решений должна быть максимально использована накопленная нечеткая информация, а для этого необходимо применение эвристических подходов, реализуемые с участием ЛПР, экспертов. Поэтому тема данной диссертационной работы, посвященной для разработки интеллектуализированной системы принятия решений на основе интеллекта ЛПР, позволяющей выбрать эффективный режим работы при управлении процессом риформинга, некоторые показатели, которые описываются на производстве нечетко, является наиболее актуальной в науке и практике нефтепереработки. Кроме того, значимость и актуальность работы обосновывается и развитием методов моделирования и принятия решений по управлению плохо формализуемыми производственными объекьтами. Цель диссертационного исследования - для эффективного управления процессом установки каталитического риформинга разработать системы моделей (пакетов) и эвристические алгоритмы принятия решений с использованием нечеткой информации для интеллектуализированной системы принятия решений. Задачи исследования: - изучить научно-технические основы технологии и процесса риформинга, влияние основных параметров блока риформинга на объем и качество производимой продукции. Анализ состояния основ и проблем моделирования процесса риформинга; - разработать методику построения пакета моделей ХТС, характеризующихся дефицитом и нечеткостью исходной информации на примере блока риформинга. На основе предложенной методики формирования пакета моделей основных агрегатов блока риформинга Атырауского НПЗ ЛГ-35-11/300-95. Сформулировать вопросы применения методов экспертной оценки для построения моделей блока риформинга; - формализация задач принятия решений в условиях нечеткости исходной информации по управлению режимами работы блока риформинга на основе математических моделей, формирование эвристических алгоритмов решения поставленных задач путем формулирования математических представлений и модификации различных принципов оптимальности для работы в условиях нечеткости. Изучить основные свойства эвристических алгоритмов, созданных для решения задач принятия решений в нечеткоой среде исходной информации, и разработать методику выбора конкретного алгоритма в зависимости от производственной ситуации; - математически сформулировать конкретную задачу принятия решений по управлению режимами работы блока риформинга в условиях нечеткости и решить ее на основе предложенного эвристического алгоритма; - разработать структуру системы поддержки принятия решений для управления режимами работы блока риформинга, описать ее основные функциональные блоки. Разработка системы поддержки принятия решений и описание основных интерфейсов. Методы исследования. В диссертационном исследовании используются следующие методы исследования: методы системного анализа; методы математического моделирования, оптимизации и принятия решений, в том числе методы экспертной оценки и теории нечетких множеств, формализации и использовании нечеткой информации в условиях дефицита исходной информации; среды и языки программирования; проверка результатов экспериментальными способами. Научная новизна исследования. 1. Новизна системной методики, разработанной для моделей сложно-формализуемых агрегатов ХТС в условиях дефицита исходной информации, состоит в построении эффективных моделей, используя методологию системного анализа для каждого агрегата ХТС на основе различной доступной информации и объединении полученных моделей в один пакет; 2. Новизна математических моделей блока риформинга Атырауского НПЗ, созданных с помощью предложенной системной методики, заключается в том, что она создана на основе доступной информации различного характера, в том числе нечеткой, и интегрирована в один пакет моделей которая позволяет системно моделировать работу блока риформинга. Такой пакет взаимосвязанных моделей повышает производительность системы на основе определения и разрешения ее «узкого» места объекта путем системного моделирования работы блока риформинга. 3. Новизна задач принятия решений и предложенных эвристических подходов к их решению, по управлению режимами работы блока риформинга, в условиях дефицита исходной информации, состоит в постановке и решении на основе модификации различных принципов оптимальности. В отличие от известных подходов, созданных на основе множества α-уровня, приводящего к потере значительной части собранной нечеткой информации, в предложенном подходе нечеткая информация, то есть опыт, знания, интуиция экспертов, полностью применимы. Поэтому обеспечивается эффективное и максимально адекватное решение реальной производственной задачи. 4. Преимущества предложенной структуры системы поддержки принятия решений по управлению режимами работы блока риформинга заключаются в том, что система интеллектуализирована за счет эвристических алгоритмов и пакета математических моделей блока риформинга, созданного на основе знаний, опыта экспертов, обеспечивающих ее эффективную работу в условиях дефицита и нечеткости исходной информации. При этом полученная структура системы поддержки принятия решений отличается от известных систем, функциональным блоком идентификации параметров моделей в ее составе и реализует принцип открытых систем, позволяющий добавлять дополнительные блоки и функции. Научные результаты, выносимые на защиту (научные положения): 1.Системная методология, позволяющая определить и построить эффективную модель каждого агрегата ХТС с использованием различной доступной информации, характеризующуюся дефицитом и нечеткостью исходной информации на примере блока риформинга, и объединить созданные модели в один пакет. 2. Пакет математических моделей блока риформинга ЛГ-35-11/300-95 Атырауского НПЗ, созданный с помощью предложенной системной методики на основе доступной информации различного характера, в том числе нечеткой. 3. Сформулированные математические постановки задач принятия решений по управлению режимами работы блока риформинга на основе математических моделей и эвристические алгоритмы решения поставленных задач путем модификации различных принципов оптимальности. 4. Структура и основные функциональные блоки интеллектуализированной системы поддержки принятия решений, представленные для управления режимами работы блока риформинга. Практическая значимость результатов исследования. Методика построения на основе системного подхода сложных ХТС, характеризующихся нечеткостью в условиях дефицита исходной информации, обеспечивает эффективный результат, при создании модельного пакета основных агрегатов блока риформинга ЛГ-35-11/300-95. Также предлагаемый системный подход может быть использован в построении моделей ХТС и в управлении режимами их работы, характеризующихся сложностью, информационным дефицитом и нечеткостью исходной информации. А также в других отраслях производства, таких как нефтехимия, химия, металлургия и др. Сформулированные постановки задач принятия решений в условиях дефицита и нечеткости информации и эвристические алгоритмы, разработанные для их решения, позволяют определять и выбирать эффективные режимы работы технологических объектов нефтеперерабатывающих и других производств. Соответствие направлениям развития науки или государственным программам. Диссертационная работа соответствует одному из приоритетных направлений развития науки в Казахстане – 3) передовое производство, цифровые и космические технологии. Диссертационное исследование выполнено в рамках грантового научного проекта АР08855680 – «Интеллектуализированная система принятия решений для управления режимами работы установки каталитического риформинга (2020-2022 гг.)» при финансировании КН МОН РК в данном направлении. Описание вклада докторанта в подготовку каждой публикации. Личные вклады соискателя в результаты, полученные при выполнении диссертационного исследования, заключаются в: - определении цели исследования, сформулировании задачи и обосновании пути и способов их решения; - выбора и разработки способов решения исследовательских задач; - формулировании выводов и обоснований научных принципов и результатов, представленных к защите; - в создании методики построения пакета моделей ХТС, характеризующихся дефицитом и нечеткостью исходной информации на примере блока риформинга. На основе предложенной методики составлен пакет моделей основных агрегатов блока риформинга Атырауского НПЗ ЛГ-35-11/300-95; - разработке эвристических алгоритмов формулирования задач принятия решений в нечеткой среде и их решения путем модификации различных принципов оптимальности. Апробация результатов диссертации. Основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, апробированы на следующих международных научных конференциях: «Development of a method for controlling the reforming unit in a fuzzy environment» (Madrid, 2023). Кроме того, результаты диссертационной работы изложены на научных семинарах кафедры «Системный анализ и управление» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева и на ОП «Подготовка учителей информатики и IT специалистов» ЗКУ им. М.Утемисова. По теме диссертационной работы соискателем опубликовано 8 печатных работ, в том числе: три статьи опубликованы в журналах, входящих в базу данных Scopus, две статьи опубликованы в научных изданиях, рекомендованных комитетом по обеспечению качества сфере науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования РК, 2 статьи в отечественных и зарубежных изданиях, 1 статья в международной научной конференциии входящего в базу данных Scopus: 1. A Systematic Approach to the Model Development of Reactors and Reforming Furnaces With Fuzziness and Optimization of Operating Modes // IEEE Access. – 2023. – Vol. 11. – Р.74980-74996. 2. Heuristic approach to fuzzy control of the reforming process in refining and geology // NEWS of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan Series of geology and technical sciences. – 2022. – Vol. 6, №456. – Р. 156-168. 3. Reforming unit operation control in oil and gas refining technology // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. – 2023. 4.Оптимизация режимов работы реакторов риформинга установки каталитического риформинга на основе компьютерного моделирования // News of the academy of sciences of the republic of Kazakhstan аl-Farabi Kazakh National University._ Series information technology. – 2022. – Vol. 3, №343. – С. 71-90. 5.Күрделі химиялық-технологиялық жүйелер агрегаттарының модельдерін бастапқы ақпараттың жетіспеушілігі мен айқынсыздығы жағдайында құру // Известия национальной академии наук РК Казахский национальный университет имени аль-Фараби. – 2023. – №2(346). – С.154-171. 6.Разработка эвристического метода решения задачи управления технологическим процессом риформинга в нечеткой среде // Вестник КазНИТУ. – 2021. – №2. – С. 627-636. 7.Исследование проблем моделирования и принятия решений при управлении установкой риформинга и подходы к решению// Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2022. – Т. 14, №2(53). – С. 82-95. 8.«Development of Models and Control Algorithm for Distributed Automated Cobalt Production Process Control System», 8th International Conference on Computing, Control and Industrial Engineering (CCIE2024), Lecture Notes in Electrical Engineering vol 1252, Springer. Singapore 2024, рр. 453-459. Акт внедрения. Разработанная система поддержки принятия решений успешна испытана и введена в эксплуатацию в производственных условиях на блоке риформинга установки ЛГ-35-11/300-95 Атырауского НПЗ. Структура и объем диссертации. Структура диссертационной работы включает: введение, основная глава, состоящая из 4 разделов, заключение и список из 180 использованных источников и 6 приложений. Общий объем работы охватывает 159 страниц, в том числе 6 таблиц и 11 рисунков.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/jZgVjA05_cc
