Číslo projektu:
VEGA 1/0691/21
Názov projektu:
Efektívne riadenie priemyselných prevádzok s použitím dát
Typ projektu:
Výskumné projekty VEGA
Začiatok projektu:
01.01.2021
Koniec projektu:
31.12.2024
Zodpovedný riešiteľ:
Radoslav Paulen
Zástupca zodpovedného riešiteľa:
Miroslav Fikar
Riešitelia:
Martin Kalúz, Alajos Mészáros, Martin Mojto, Carlos E. Valero, Richard Valo

Anotácia

Projekt je zameraný na zefektívňovanie priemyselných chemických prevádzok pri nakladaní so zdrojmi a pri znižovaní spotreby energií. Efektívne riadenie prevádzky sa dosiahne ako súzvuk nástrojov pre plánovanie výroby a pre pokročilé automatické spätnoväzbové riadenie. Technológia, ktorá umožňuje dosiahnutie týchto cieľov, je založená na využívaní dát a) pre vytváranie vstupno-výstupných dátových modelov alebo modelov založených na fyzikálnych mechanizmoch s korekciou pomocou dátových členov a b) pre spoľahlivé monitorovanie nemerateľných prevádzkových veličín. Vylepšené matematické modely sa následne používajú pri optimalizácií prevádzky a pri riadení priemyselných zariadení založenom na optimalizácii. Navrhnuté algoritmy a riadiace štruktúry sú testované simulačne i v laboratórnych podmienkach. Projekt takisto rozvíja spoluprácu s priemyslom.

Kľúčové slová: procesné riadenie, matematické modelovanie, odhad stavov, dátová analýza, redukcia spotreby energie, optimalizácia procesných prevádzok

Ciele

Ekonomické tlaky vyžadujú väčšiu flexibilitu (chemických či biochemických) výrobných prevádzok pri spracovávaní surovín rôznorodej kvality či zohľadňovaní rôznych reštrikcií, napr. pre znižovanie dopadu výroby na životné prostredie. Aby sa v takomto kontexte dosiahla efektívnosť prevádzky, výrobné jednotky musia byť manažované integrovane, čo predstavuje jeden z hlavných princípov Priemyslu 4.0. Vo väčšine prevádzok sa používajú plánovacie nástroje na určenie cieľov výroby jednotlivých výrobných jednotiek berúc do úvahy cenu produktov a zákaznícke objednávky. Kvôli integrovanému charakteru výrobných prevádzok je však možné dosiahnuť stanovené ciele viacerými výrobnými cestami, čo nie je vždy využívané ani v tých najmodernejších prevádzkach. Cieľom práce je preto vývoj metód na vybratie efektívnych výrobných ciest z hľadiska spotreby materiálov a energií v reálnom čase. Tento cieľ, obsiahnutý v prioritách RIS3, sa dosiahne vďaka vyvinutiu presných prediktívnych matematických modelov umožňujúcich celoprevádzkovú optimalizáciu a zlepšením funkčnosti a účinnosti riadiacich systémov, ktoré zabezpečia dosahovanie stanovených cieľov pre jednotlivé výrobné jednotky. Hlavným znakom vyvinutých algoritmov bude použitie dostupných dát a) pre off-line návrh monitorovacích, optimalizačných a riadiacich algoritmov s použitím (veľkého množstva) historických dát (big data) a b) pre real-time spracovanie on-line prevádzkových dát na zlepšenie dynamickej odozvy automatického riadenia. Získané výsledky budú publikované na významných vedeckých konferenciách a v časopisoch s vysokým impakt faktorom. Tiež budú implementované v softvérových balíkoch s otvoreným kódom a sprístupnené na internete. Projekt tiež vyvinie úsilie o transfér výsledkov do praxe s priemyselným partnerom, ropnou rafinériou Slovnaft, a.s. Vyvinuté metódy by mali dosiahnuť akceptáciu navrhovaného riešenia manažmentom podniku a operátormi. Projekt teda nielen navrhne teoretické metódy ale súčasne ich aj implementuje v otvorených softvérových balíkoch.

Publikácie

2021

  1. A. Ahmad – R. PaulenR. ValoM. Fikar – S. Engell: Experimental validation of iterative real-time optimization for a continuously operated membrane separation pilot plant. V ECCE 13 & ECAB 6 - 13th European Congress of Chemical Engineering & 6th European Congress of Applied Biotechnology - Book of Abstracts, DECHEMA e.V., str. 499–500, 2021.
  2. M. FikarM. FurkaM. HorváthováK. KišM. Mojto: Dynamic Optimisation Toolbox dynopt 5.0. Editor(i): R. Paulen and M. Fikar, V Proceedings of the 23rd International Conference on Process Control, IEEE, Slovak University of Technology, str. 296–301, 2021.
  3. A. R. Gottu Mukkula – M. Mateáš – M. FikarR. Paulen: Robust multi-stage model-based design of optimal experiments for nonlinear estimation. Computers & Chemical Engineering, zv. 155, str. 107499, 2021.
  4. M. Mateáš – R. Paulen: Optimal Experiments via Sequential and Two-stage Designs. Editor(i): R. Paulen, M. Fikar and J. Oravec, V Proceedings of the 23rd International Conference on Process Control - Summaries Volume, Slovak Chemical Library, Slovak University of Technology in Bratislava, Radlinského 9, SK812-37, Bratislava, Slovakia, str. 47–47, 2021.
  5. M. Mojto – K. Ľubušký – M. FikarR. Paulen: Data Treatment of Industrial Measurements: From Online to Inferential Sensors. Editor(i): R. Paulen, M. Fikar and J. Oravec, V Proceedings of the 23rd International Conference on Process Control - Summaries Volume, Slovak Chemical Library, Slovak University of Technology in Bratislava, Radlinského 9, SK812-37, Bratislava, Slovakia, str. 52–53, 2021.
  6. M. Mojto – K. Ľubušký – M. FikarR. Paulen: Data-based Industrial Soft-sensor Design via Optimal Subset Selection. Editor(i): Metin Türkay, Rafiqul Gani, V 31st European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Elsevier, zv. 31, str. 1247–1252, 2021.
  7. M. Mojto – K. Ľubušký – M. FikarR. Paulen: Data-based design of inferential sensors for petrochemical industry. Computers & Chemical Engineering, zv. 153, str. 107437, 2021.
  8. C. E. ValeroM. Bakošová: Classic Methodologies in Control of a Yeast Fermentation Bioreactor. Editor(i): R. Paulen and M. Fikar, V Proceedings of the 23rd International Conference on Process Control, IEEE, Slovak University of Technology, 2021.
  9. P. Valiauga – X. Feng – M. Villanueva – R. Paulen – B. Houska: Set-membership Estimation using Ellipsoidal Ensembles. Editor(i): Jong Min Lee, V 16th IFAC Symposium on Advanced Control of Chemical Processes ADCHEM 2021, Elsevier, str. 596–601, 2021.
  10. A. VasičkaninováM. BakošováA. Mészáros: Control of Heat Exchangers in Series Using Neural Networks. Editor(i): R. Paulen and M. Fikar, V Proceedings of the 23rd International Conference on Process Control, IEEE, Slovak University of Technology, str. 237–242, 2021.
  11. A. VasičkaninováM. BakošováA. Mészáros: Fuzzy Control Design for Energy Efficient Heat Exchanger Network. Chemical Engineering Transactions, zv. 88, str. 529–534, 2021.

Riešitelia


Zodpovednosť za obsah: doc. Ing. Radoslav Paulen, PhD.
Posledná aktualizácia: 23.11.2020 9:25
Facebook / Youtube

Facebook / Youtube

RSS