ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ - internauka.org5).pdf · требованиями...

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ

Сборник статей по материалам VI международной

научно-практической конференции

№ 6 (5)

Декабрь 2017 г.

Издается с июля 2017 года

Москва

2017

УДК 62

ББК 30

Т38

Ответственный редактор: Бутакова Е.Ю.

Т38 Технические науки: проблемы и решения. сб. ст.

по материалам VI междунар. науч.-практ. конф. – № 6 (5). – М.,

Изд. «Интернаука», 2017. – 158 с.

ISSN 2587-862X © ООО «Интернаука», 2017

Оглавление

Секция 1. Безопасность жизнедеятельности

человека, промышленная безопасность, охрана труда и экология

8

ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ТРАВМАТИЗМА –

КЛЮЧ К ЭФФЕКТИВНОЙ БОРЬБЕ С ТРАВМАТИЗМОМ

Абенов Нуржас Сергалиевич

Оспанова Айнаш Кенжешовна

8

ДЕЙСТВИЕ ПЫЛИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Хисматуллина Айзиля Фанисовна

12

Секция 3. Информатика, вычислительная техника

и управление

21

АЛГОРИТМ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО

ПАР МНОЖЕСТВ

Зейналов Джаваншир Ибрагим оглы Касумов Гусейн Алакбар оглы

Алиев Мафтун Эйнулла оглы

21

ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

СИСТЕМ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ ПО ВЕКТОРУ

КРИТЕРИЕВ И МЕТОД ЕЕ РЕШЕНИЯ С УЧЕТОМ

ПРЕДПОЧТЕНИЙ ЛПР

Оразбаев Батыр Бидайбекович Асанова Бактыгул Унгарсиновна

Оразбаева Кульман Нахановна

28

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТОМ ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОСНОВЕ ПЛАТФОРМЫ ACUMATICA ERP Пекарец Максимилиан Ришардович

35

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АРХИТЕКТУР MCS-51 И CIP-51 С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ Писецкий Вадим Владимирович Гончаров Сергей Николаевич Воронков Алексей Филиппович Дорохина Татьяна Егоровна Наумова Екатерина Сергеевна

39

Секция 4. Информационные технологии 50

ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА РИСКОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Маннов Алексей Васильевич

50

ПРИМЕНЕНИЕ LAMBDA-АРХИТЕКТУРЫ НА ПРАКТИКЕ Мацерук Евгений Анатольевич

54

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ СКВОЗНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВНЕДРЕНИИ КОРПОРАТИВНОГО ПОРТАЛА В ОРГАНИЗАЦИИ Сысоева Леда Аркадьевна

58

ИНФОРМАЦИОННО ЛОГИСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В СОВРЕМЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ Чупин Александр Леонидович

64

Секция 5. Организация производства и менеджмент, системы управления качеством

70

МЕТОД АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕДУР ВЫХОДНОГО КОНТРОЛЯ ПОКАЗАНИЙ ПРИБОРОВ НА ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ЭТАПЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Аверин Валерий Анатольевич Лысенко Ян Александрович

70

ПРОБЛЕМА ПОДГОТОВКИ ЛОГИСТОВ Мялкина Ольга Геннадьевна

75

Секция 6. Приборостроение, метрология, радиотехника

79

ОСОБЕННОСТИ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ДЕТЕКТОРОВ АППАРАТУРЫ ИНГКС ОТ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ Рачков Роман Сергеевич Копылов Сергей Иванович Асосков Пётр Юрьевич Шоленинов Сергей Эдуардович

79

Секция 7. Строительство и архитектура 85

НЕОБХОДИМОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ ТЕПЛОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ ПЕРВЫХ МАССОВЫХ СЕРИЙ Ельцов Александр Романович

85

ЗАЩИТНЫЕ ОКОННЫЕ ПЛЕНКИ В ДЕЛЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА Лобовко Александр Владимирович

89

ВЛИЯНИЕ АРМИРУЮЩЕЙ ФИБРЫ НА ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОБЕТОНА Новиков Иван Сергеевич

95

Секция 8. Технология продовольственных продуктов

100

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКСТРАКТА АСТАКСАНТИНА В КАЧЕСТВЕ АНТИОКСИДАНТА В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Велиева Айсель Садыховна

100

Секция 9. Транспорт и связь, кораблестроение 105

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО УРОВНЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И МАГИСТРАЛЬНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН (НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ) Избаирова Алия Сериковна

105

Секция 10. Химическая техника и технология 115

РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ В ЦИКЛОНАХ ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ, ДИСПЕРСНЫЙ СОСТАВ КОТОРОЙ НЕ СООТВЕТСТВУЕТ ЛОГАРИФМИЧЕСКИ НОРМАЛЬНОМУ РАСПРЕДЕЛЕНИЮ Кузьмин Владислав Владимирович Вишняк Анжелика Александровна

115

Секция 11. Электроника 120

ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПОДХОДАХ В ИЗУЧЕНИИ

ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК ПОЛОВИННЫХ

МЕТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА

И МОДЕЛИРОВАНИИ ИХ СВОЙСТВ ДЛЯ

СПИН-ИНЖЕКЦИОННОЙ ТЕРАГЕРЦЕВОЙ

И ДАЛЬНЕЙ ИНФРАКРАСНОЙ ФОТОНИКИ

Березин Всеволод Авенирович

Маликов Илья Валентинович

Михайлов Геннадий Михайлович

Фомин Лев Александрович

Черных Анатолий Васильевич Дебья Пракаш Рай

120

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ ИТТЕРБИЯ И ЭРБИЯ

НА ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ НИОБАТА КАЛЬЦИЯ CANB2O6

Воробьев Виктор Андреевич

Леденева Екатерина Андреевна

130

Секция 12. Электротехника 137

МОДЕЛИРОВАНИЕ DC/DC ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА БАЗЕ ТРАНСФОРМАТОРА

С ВРАЩАЮЩИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Белозерова Александра Игоревна

Черевко Александр Иванович

137

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО



СО СТУПЕНЧАТО-ХОРДОВЫМ АЛГОРИТМОМ

УПРАВЛЕНИЯ


Платоненков Сергей Владимирович


141

Секция 13. Энергетика и энергетические техника

и технологии

146

СНЯТИЕ С ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

И СОЛНЕЧНЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

Михеев Павел Юрьевич

146

ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ Санданжамсуева Саяна Александровна Пузина Елена Юрьевна

150

КОМПЕНСАТОРЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Скороходов Вячеслав Игорьевич Горовой Сергей Анатольевич Киселев Глеб Юрьевич

154

8

СЕКЦИЯ 1.

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ЧЕЛОВЕКА, ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ,

ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ТРАВМАТИЗМА – КЛЮЧ

К ЭФФЕКТИВНОЙ БОРЬБЕ С ТРАВМАТИЗМОМ

Абенов Нуржас Сергалиевич

магистрант, Инновационный евразийский университет, Республика Казахстан, г. Павлодар

Оспанова Айнаш Кенжешовна

канд. биол. наук, профессор Инновационного евразийского университета,

Республика Казахстан, г. Павлодар

За 2012-2016 годы в Казахстане на производстве от несчастных

случаев пострадали 9 650 человек, из них: со средним и легким

исходом – 3 422 человек (35,5 %); с тяжелым исходом – 4 816 человек

(49.9 %); со смертельным исходом – 1 412 (14,6 %).

По видам происшествий большинство несчастных случаев

произошло из-за опасностей: воздействия движущихся, разлетаю-

щихся, вращающихся предметов и деталей (1 471, или 15,3 %);

падения пострадавшего с высоты (1 330, или 13,8 %); обрушение

обвалов, падения предметов, материалов (1 030, или 10.7 %) и т. д.

Вышеперечисленные обстоятельства и причины, при которых

произошло несчастные случаи, указывают на пренебрежительное

отношение к созданию безопасных условий труда со стороны

организаторов производства работ и самих пострадавших.

Как показывает практика, наибольшее количество несчастных

случаев в сфере строительства происходит в субподрядных органи-

зациях. Это, как правило, субъекты малого бизнеса (индивидуальные

предприниматели).

Одной из главных проблем в данном вопросе является сокрытие

работодателями происшествий на производстве. Хотя в соответствии с

требованиями Трудового кодекса Республики Казахстан работодатель

9

в течение суток обязан сообщить о несчастном случае, связанном

с трудовой деятельностью, уполномоченному органу по труду. Однако

некоторые работодателями данные требования законодательства

игнорируются. За период с 2015 по 2016 год выявлено 172 факта

несчастных случаев, связанных с трудовой деятельностью, о которых

не было сообщено в инспекцию по труду.

За 2016 год на предприятиях и организациях республики в

результате несчастных случаев пострадали 1 683 человек, что

на 2,4 % ниже в сравнении с аналогичным периодом прошлого года

(за 2015 год – 1 723 человек).

В разрезе отраслей экономики наибольшее количество постра-

давших отмечается на предприятиях: горно – металлургического

комплекса – 267 человек; строительной отрасли – 237 человек;

коммунального хозяйства – 106 человек.

К числу основных причин несчастных случаев относятся:

неудовлетворительная организация производства работ и нарушение

работодателями правил безопасности и охраны труда (37 %); грубая

неосторожность самих пострадавших (31,6 %).

72 % несчастных случаев на производстве происходят по вине рабо-

тодателя из-за пренебрежительного отношения к созданию безопасных

условий труда [1].

Акционерное общество «Алюминий Казахстана» (далее АО «АК») -

одно из крупнейших промышленных предприятий Казахстана и одно

из ведущих предприятий на мировом рынке по производству и

экспорту глинозёма. Предприятие входит в Евразийскую группу.

Руководство группы считает приоритетным организацию безопасных

условий труда для своих работников. Основополагающим документом,

декларирующим безопасность работников на производстве, является

«Политика ERG в сфере безопасности, охраны труда и окружающей

среды». В рамках реализации этой политики, следуя наилучшим

мировым практикам в области ОТ, в АО «АК» внедрены интегри-

рованные системы менеджмента в соответствии с международными

стандартами ISO 14001:2004, ISO 50001:2011, ISO 9001:2008, OHSAS

18001:2007. Эти системы менеджмента успешно унифицированы

с ранее действующей Системой управления охраной труда (СУОТ),

основанной на требованиях Системы стандартов безопасности труда

(ССБТ РК). Ежегодно в АО «АК» проводится внешний наблюдательный

аудит, в результате которого авторитетные международные аудиторы подтверждают соответствие требованиям международных стандартов. Через каждые 5 лет проводятся ресертификационные аудиты по каждой из внедрённых систем менеджмента, в результате которых

10

продлеваются действия сертификатов. Так, в апреле 2017 года внешний аудит показал, что деятельность предприятия соответствует стандартам: OHSAS 18001:2007 «Система менеджмента профессионального здоровья и безопасности труда»; ISO 14001:2004 «Система экологического менеджмента»; ISO 50001:2011 «Система энергетического менеджмента»; ISO 9001:2008 «Система менеджмента качества».

На предприятии ежегодно разрабатываются: - Программа

менеджмента по достижению целей в области охраны здоровья

и обеспечения безопасности труда; - Программа менеджмента по

достижению целей в области экологии; - Программа менеджмента

по достижению целей в области энергоменеджмента; - Программа

менеджмента по достижению целей в области качества [2].

В соответствии с программой менеджмента по достижению

целей в области охраны здоровья и обеспечения безопасности труда

за 2016 год путем проведения технических и организационных

мероприятий были снижены риски воздействия опасных и вредных

факторов на 14 рабочих местах. Затраты по программе менеджмента

по достижению целей в области охраны здоровья и обеспечения

безопасности труда за 2016 год составили 58 млн. 405 тыс. тенге.

Для определения соответствия системы управления охраной труда

требованиям OHSAS 18001:2007 «Система менеджмента профессио-

нального здоровья и безопасности труда», качества функционирования

системы, оценки результативности достижения целей, выполнения

задач (мероприятий) по безопасности и охраны труда и своевременности

их корректировки проводится внутренние аудиты в структурных

подразделениях предприятия.

На АО «АК» осуществляются следующие виды контроля:

контроль выполнения мероприятий по обеспечению промыш-

ленной безопасности и координация деятельности по осуществлению

производственного контроля;

трехступенчатый контроль безопасности о охраны труда

осуществляется заводской комплексной комиссией, руководителями

управлении (отделов), инженерно-техническими работниками;

внутренний контроль безопасности о охраны труда,

соблюдение работниками требований нормативных правовых актов

по безопасности и охраны труда;

контроль выполнения мероприятий по созданию и обеспе-

чению безопасных и здоровых условий труда на производстве и

предупреждению производственного травматизма и профзаболевании

осуществляется работниками отдела охраны труда;

11

контроль состояния грузоподъемных механизмов, сосудов,

работающих под давлением, безопасной эксплуатации трубопроводов

пара и горячей воды, газового-хозяйства осуществляет отдел промыш-

ленной безопасности и производственного контроля.

контроль состояния электробезопасности осуществляется

отделом главного энергетика;

контроль эксплуатации, технического обслуживания оборудо-

вания, планово-предупредительного ремонта, технического осмотра

и испытания оборудования осуществляется управлением главного

механика;

контроль подготовки и аттестации работников в области

промышленной безопасности осуществляет учебный центр АО «АК»;

контроль противопожарного состояния территории и объектов

осуществляется противопожарной службой завода;

контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны,

промышленных выбросов, стоков осуществляется центральной

заводской лабораторией;

- контроль строительства новых объектов и состояния зданий

и сооружений осуществляется управлением капительного

строительства;

контроль соблюдения установленных норм и нормативов в

области экологии осуществляется отделом охраны окружающей

среды [3].

Системный комплексный подход к работе по охране труда,

повышению уровня подготовки руководителей, специалистов и

рабочих, выполнению программ по замене устаревшего оборудования

более современным и безопасным, постоянное совершенствование

технологических процессов, укрепление трудовой и производственной

дисциплины работников способствует тому, что среди работников и

руководителей формируется приверженность к неукоснительному

соблюдению установленных требований безопасности и тем самым

прослеживается тенденция снижения уровня производственного

травматизма.

Деятельность АО «АК» в области безопасности и охраны труда

направлена на снижение рисков воздействия опасных и вредных

факторов, предупреждение травматизма, профессиональных заболеваний,

сохранение здоровья работников, а также постоянное улучшение

условий труда на рабочих местах.

12

График 1. Динамика общего количества несчастных случаев

с 1986 по 2016 года

Список литературы:

1. Охрана труда в Республике Казахстан: Национальный обзор. Астана:

МЗСР РК, 2016г.

2. OHSAS 18001:2007 «Система менеджмента профессионального здоровья

и безопасности труда».

3. Стандарт АО 940140000325-12.002-2012 «Положение о системе

управления охраной труда».

ДЕЙСТВИЕ ПЫЛИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Хисматуллина Айзиля Фанисовна

магистрант, Казанский национальный исследовательский технологический университет,

РФ, Республика Татарстан, г. Казань

Производственная пыль является наиболее распространенным

вредным фактором производственной среды. Многочисленные

технологические процессы и операции в промышленности, на

транспорте, в сельском хозяйстве сопровождаются образованием и

выделением пыли, воздействию которой могут подвергаться большие

контингенты работающих.

13

В горнорудной промышленности значительное количество пыли

возникает во время бурения и при взрывных работах, в угольной –

при работе комбайнов и породопогрузочных машин, при сортировке

угля и т. д. Вся промышленность строительных материалов связана с

процессами дробления, помола, смешения и транспортировки пыле-

видного сырья и продукта (цемент, кирпич, шамот и др.). В нефтяной

и газовой промышленности пыль образуется при бурении скважин,

проведении электросварочных работ, при неполном сгорании топлива.

В химической и нефтехимической промышленности многие произ-

водства (например, катализаторное) также связаны с пылеобразованием.

В сельском хозяйстве пыль образуется при рыхлении и

удобрении почвы, использовании порошкообразных пестицидов,

очистке зерна и семян, хлопка, льна и др.

Пыль выводит из строя оборудование, снижает качество

продукции, уменьшает освещенность производственных помещений,

может быть причиной профессиональных заболеваний органов

дыхания, поражения глаз и кожи, острых и хронических отравлений

работающих.

Некоторые виды производственной пыли способны к самовоз-

горанию и даже взрыву, что позволяет относить пыль не только

к вредным, но и опасным производственным факторам.

Поэтому борьба с пылью является важной гигиенической и

социально-экономической задачей.

В зависимости от состава пыль может оказывать на организм

фиброгенное, раздражающее, токсическое, аллергическое действие [1].

Пыль некоторых веществ и материалов (стекловолокна, слюды

и др.) оказывает раздражающее действие на верхние дыхательные

пути, слизистую оболочку глаз, кожи.

Пыли токсичных веществ (свинца, хрома, бериллия и др.),

попадая через легкие в организм человека, оказывают характерное для

них токсическое действие в зависимости от их физико-химических

и химических свойств.

Фиброгенным называется такое действие пыли, при котором в

легких происходит разрастание соединительной ткани, нарушающее

нормальное строение и функции органа.

Очень высокой фиброгенной активностью обладает диоксид

кремния или кремнезем. «Как углерод составляет главную и

чрезвычайно существенную часть животных и растительных веществ,

так кремний составляет существенную часть земных, в особенности

горных образований» (Д.И. Менделеев).

14

Растворимость пыли, зависящая от ее химического состава,

может иметь как положительное, так и отрицательное гигиеническое

значение. Если пыль не токсична, как, например, сахарная, то хорошая

растворимость такой пыли – благоприятный фактор, который

способствует быстрому удалению ее из легких. В случае токсичной

пыли (никеля, бериллия) хорошая растворимость сказывается

отрицательно, так как в этом случае токсичные вещества попадают

в кровь и приводят к быстрому развитию явлений отравления.

Нерастворимая, в частности, волокнистая пыль надолго задержи-

вается слизистой оболочкой дыхательных путей, нередко приводя к

патологическому состоянию.

Дисперсность производственной пыли имеет большое

гигиеническое значение, так как от размера пылевых частиц зависит

длительность пребывания пыли в воздухе и характер воздействия на

органы дыхания. В легкие при дыхании проникает пыль размером от

0,2 до 5 мкм. Более крупные пылинки задерживаются слизистой

оболочкой верхних дыхательных путей, а более мелкие – выдыхаются.

Профессиональные заболевания под действием пыли относятся

к числу наиболее тяжелых и распространенных во всем мире профес-

сиональных заболеваний. Основными пылевыми профессиональными

заболеваниями являются пневмокониозы, хронический бронхит и

заболевания верхних дыхательных путей.

Пневмокониоз (легочный пылевой фиброз) – хроническое

профессиональное заболевание легких, характеризующееся развитием

фиброзных изменений в результате длительного ингаляционного

воздействия фиброгенных производственных аэрозолей. Пневмокониозы

подразделяются на следующие виды.

Силикоз, обусловленный вдыханием кварцевой пыли, содержащей

свободный диоксид кремния – SiOi. Действие кварцсодержащей пыли

на организм связано с добычей полезных ископаемых, поскольку

около 60 % всех горных пород состоит из кремнезема.

Силикатоз, возникающий от вдыхания пыли силикатов – солей

кремневой кислоты (асбестоз, талькоз, каолиноз и т. д.). Карбокониоз,

обусловленный воздействием углеродсодержащих видов пыли –

каменного угля, кокса, сажи, графита. Металлокониозы – пневмокониозы

от воздействия пыли металлов и их оксидов: железа, алюминия и др.

(сидероз, алюминоз).

Заболевания органов дыхания под действием пыли, содержащей

двуокись кремния в связанном с другими элементами (Mg, Ca, Al, Fe)

состоянии. К силикатам относят многие минералы: асбест, тальк, каолин

и др.; искусственные соединения: слюда, цемент, стекловолокно и др.

15

Пыль, вызывающая силикатозы, встречается во многих производствах,

например, при добыче, обработке, разрыхлении, смешении,

транспортировке ископаемых, производстве резины, цемента и др.

Производственная пыль может быть причиной возникновения

не только заболеваний дыхательных путей, но и заболеваний глаз

(конъюнктивиты) и кожи (шелушение, огрубление, экземы, дерматиты).

Борьба с пылью на производстве и профилактика заболеваний,

развивающихся от воздействия аэрозолей, осуществляется комплексом

санитарно-гигиенических, технологических, организационных и медико-

биологических мероприятий.

Основой проведения мероприятий по борьбе с пылью является

гигиеническое нормирование содержания аэрозолей в воздухе рабочей

зоны. Так, например, для аэрозолей, способных вызвать выраженный

пневмокониоз, ПДК не превышает 1…2 мг/м3; для аэрозолей, оказы-

вающих фиброгенное действие средней выраженности, – 4… 6 мг/м3,

для аэрозолей с незначительной фиброгенностью – 8… 10 мг/м3.

Уровень допустимого содержания пыли с выраженным токсическим

действием для большинства веществ значительно меньше 1 мг/м3.

В настоящее время установлены ПДК более чем для 100 видов пыли,

оказывающих фиброгенное действие.

В борьбе с образованием и распространением пыли наиболее

эффективны технологические мероприятия. К ним относятся: [2]

внедрение непрерывной технологии производства, при

которой отсутствуют ручные операции;

автоматизация и механизация процессов, сопровождающихся

выделением пыли;

рационализация технологического процесса, обработка пылящих

материалов во влажном состоянии, например, внедрение мокрого

бурения в горнорудной и угольной промышленности (бурение с

промывкой канала водой);

дистанционное управление;

устройство местных вентиляционных отсосов, вытяжной или

приточно-вытяжной вентиляции. Удаление пыли происходит непо-

средственно от мест пылеобразования. Перед выбросом в атмосферу

запыленный воздух очищается с помощью пылеуловителей различной

конструкции.

Средства индивидуальной защиты – респираторы, специальные

шлемы и скафандры с подачей в них чистого воздуха применяются в

тех случаях, когда не удается снизить запыленность воздуха в рабочей

зоне до допустимых пределов более радикальными технологическими

мероприятиями. К индивидуальным средствам защиты от пыли

16

относятся также защитные очки, специальная противопылевая одежда,

защитные пасты и мази.

Медико-биологические мероприятия направлены на повышение

сопротивляемости организма человека и ускорение выведения из него

пыли.

Сопротивляемость развитию пылевого поражения повышается

при ультрафиолетовом облучении в фотариях, применении щелочных

ингаляций и специального питания.


1. Большаков А.М., Новикова И.М. Общая гигиена. – М.: Медицина, 2002. –

384 с.

2. Лекции «Профессиональные вредности производственной среды» -

Библиотека nnre.ru. - [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://www.nnre.ru.

17

СТАТЬЯ УДАЛЕНА ПО ЗАПРОСУ ПРАВООБЛАДАТЕЛЯ

18


19


20


21

СЕКЦИЯ 3.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

И УПРАВЛЕНИЕ

АЛГОРИТМ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО

ПАР МНОЖЕСТВ

Зейналов Джаваншир Ибрагим оглы

д-р мат. наук, профессор Нахичеванский Государственный Университет,

Республика Азербайджан, г. Нахчыван

Касумов Гусейн Алакбар оглы

диссертант, Нахичеванский Государственный Университет, Республика Азербайджан, г. Нахчыван

Алиев Мафтун Эйнулла оглы

канд. хим. наук, доцент Нахичеванский Государственный Университет,

Республика Азербайджан, г. Нахчыван

SOLUTION ALGORITHM OF OPTIMAL OPERATION

QUERY RELATIVE TO PAIRS OF MULTITUDES

VIA NUMERICAL WAYS

Аннотация. В работе рассматривается алгоритм для численного

решения задача оптимального управления, относительно пар

множеств, которая представляет интерес при изучении нечеткого пар

множества.

Abstract. In research work, solution algorithm of optimal operation

query relative to pairs of multitudes via numerical ways has been reviewed

which rouses interest in exploration of fuzzy pairs of multitudes.

22

Ключевые слова: алгоритм, оптимального управления, пар множеств, функционал, минимизации функционла.

Keywords: algorithm, optimal operation, pairs of multitudes, functional, functional minimizing.

Пусть пара областей 1 2( ) ( ( ), ( ))d t D t D t , характеризирующая

изучаемый объект, является решением следующей задачи

( ) ( ) ( ) ( ), [0, ],d t a t d t v t t T (1)

0(0) ,d d (2)

где 0T заданное число, 1 2(0) ( (0), (0))d D D , функции

( ), [0, ]a t t T и 0d M M заданы и ( )v t M M . Будем предпо-

лагать, что функция ( )a t непрерывна по t на [0, ]T .

Требуется найти 1 2( ) ( ( ), ( ))v t V t V t M M , измеримое по t на

[0, ]T , так, чтобы в момент времени T ( )d T была ближе к заранее

заданному элементу 1 2( , )z Z Z M M .

Математически эта задача приводится к минимизации функционала

2

2( ) ( ) min,

MLJ v d T z

при условиях (1), (2). Этот функционал можно записать в следуюшей эквивалентной форме

2

( ) ( )( ) ( ) ( )

B

d T z T

S

J v P x P x ds ,

где

1 2

1 2

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ),

( ) ( ) ( )

d T D T D T

z T Z T Z T

P x p x p x

P x p x p x

.

Здесь мы будем рассматривать «возмущенный» функционал следуюшего вида

2 2

2 2

0

( ) ( ) ( ) min

T

ML MLJ v d T z v t , (3)

где 0 заданное число.

23

при условиях

( ) ( ) ( ) ( ), [0, ],d t a t d t v t t T (4)

0(0) ,d d (5)

Класс управлений 1 2( ) ( ( ), ( ))v t V t V t M M , имеет вид

(0) (1)

1 2( ( ), ( ) , , 1,2, [0, ]i i IK v V t V t M M V V V i t T .

Доказано, что если * *

1 2* ( ( ), )v V t V K дает минимум функ-

ционалу (3), при условиях (4), (5), то выполняется принцип максимума

2 2*( ) ( ) ( ) max , (0, )v K

g t v t v t g v v t T

.

Здесь ( )

( ) 2[ ( ) ]

T

t

a d

g t d T z e

и ( )d d t является решением задачи (3), (5) при ( )v v t [1].

Учитывая, что множество K выпукло, из (5) можно получить

условие оптимальности в виде интегрального неравенства

1 2

0

[ ( ) 2 ( )] [ ( ) ( )] 0, ( ) ( ( ), ( ))

T

g t v t v t v t dt v t V t V t K . (6)

Используя определение скалярного произведения

( ) ( )

BS

a b p x q x ds , это условие можно написать в открытом виде

* *1 2 1 2 1 2

* *1 2 1 2

( ) ( ) ( ) ( )

0

( ) ( ) ( ) ( )

( )( ( ) ( ) ( ) ( )) 2 ( ( ) ( ))

[ ( ) ( ) ( ) ( )] 0.

B

T

D T D T Z Z V t V t

S

V t V t V t V t

c t P x P x P x P x P x x

P x P x P x P x dsdt

(7)

где: ( )

( )

T

t

a d

c t e

.

На основе формулы (6) можно предложить следующий

численный алгоритм для решения задачи (3)-(5) [2,3]. Отметим, что

если множество K имеет указанный вид, то условие

24

(0) (1) , 1,2, [0, ]i i IV V V i t T

эквивалентно следующему условию

(0) (1)( ) ( , ) ( ),i i i BP x P t x P x x S

Здесь, соответственно через (0) (0)( ), ( )i iP x P x обозначены

опорные функции множества (0) (1), , 1,2i IV V i , фигурирующие в (6).

Шаг 1. Выбираем начальное управление пар областей (0) (0) (0)

1 2( , )v V V удовлетворяющих ограничению (6). Считаем, что

( ) ( ) ( )

1 2( ) ( ( ) , ( )) , 0,1,2,...m m mv t V t V t K m уже известны.

Шаг 2. Решив задачи (4), (5) при ( )mv v , находим ( )md t .

Шаг 3. Находим выпуклые положительно однородные функции ( ) )m

iP x , как решение задачи

m 1 2

0

I ( , )[ ( ) ( )] min

B

T

m

S

A t x P x P x dsdt (8)


(0) (1)( ) ( , ) ( ),i i i BP x P t x P x x S . (9)

где

( ) ( )11 2

( ) ( )2 1 2

( ) ( )( , ) ( )( ( ) ( ) ( )

( )) 2 ( ( ) ( ))

m m

m m

m ZD T D T

Z V V

A t x c t P x P x P x

P x P x P x

Шаг 4. Вспомогательный элемент ( ) ( )

( )1 2( ) ( ( ), ( ))

m mmv t V t V t нахо-

дится как субдифференциал функции ( ) ( , )m

iP t x в точке 0 nR ([21, 50]),

т. е.

( ) ( ) ( )( ) (0) : ( , ) ( , ), .m m n m n

i i iV t P l R P t x l x x R (10)

25

Шаг 5. Следующий элемент ( 1) ( 1) ( 1)

1 2( ) ( ( ) , ( ))m m mv t V t V t

определяется из следующего соотношения

( 1) ( ) ( )(1 ) , 0 1,m m m

i m i m i mV V V (11)

где m выбирается из условия

( 1) ( )( ) ( )m mJ v J v .

Итерация продолжается до выполнения некоторого критерия точности.

Критерием точности может быть

2

( 1) ( ) , (0, )m m

MLv v t T

или

( 1) ( )( ) ( ) ,m mJ v J v

где 0 заданное число.

Предлагаемый алгоритм аналогичен методу условного градиента [4]. Доказательство сходимости метода аналогично доказательству метода условного градиента и поэтому мы не проводим его здесь.

Самый трудным этапом в этом алгоритме является минимизация функционала (8) при условиях (9). Для решения этой задачи, она сначала приводится к дискретной задаче.

Для этого разобьём отрезок [0,Т] на N частей с шагом T

hN

.

Обозначим , 1,2...,kt kh k N . Тогда, используя формулу

1

10

( )N

k

k

f d h f

,

где ( )k kf f t , интеграл (5.20) можно дискретизировать по t .

Для дискретизации по x , с помощью точек 1 2, ,..., Mx x x границу сферы

BS

разобьем на М частей. Соединяя эти точки, мы получим М-угольник. Тогда граничный интеграл можно заменять суммой

1

( )

B

M

i

iS

g x ds s g

.

26

Тогда функционал (8) можно аппроксимировать следующим

образом:

( ) (1) (2)

1 1

[ ] min.M N

m

ij ij ij

j i

A P P

(12)

Здесь ( ) ( , )m

ij m i jA A t x . Дискретизируя условие (9), имеем

(0) (1) (1)

1 1

(0) (2) (1)

2 2

) ( ),

) ( ), 1, , 1,

j ij j

j ij j

P P P x

P P P x i N j M

. (13)

Как видно, задача (12), (13) является задачей линейного

программирования. Для ее решения можно использовать пакет

программы MATLAB.

Представляет интерес условие (0) (1)

2 2 {0}V V . В этом случае

(0) (1)

2 2( ) ( ) 0, BP x P x x S .

Тогда вторая компонента управления отсутствует, т. е.

( ) ( ( ),0)v t V t . Это означает, что управление является множеством,

Предположим, что заданный элемент ,z d также имеет вид: ( ,0)z Z ,

0 0( ,0)d D . B этом случае и решение задачи (3)- (5) будет выпуклым

множеством, т. е. ( ) ( ( ),0)d t D t . В рассматриваемом случае задача

о минимизации на шаге 3 получает вид

m

0

I ( , ) ( ) min

B

T

m

S

A t x P x dsdt (14)


(0) (1)

1 1( ) ( , ) ( ), BP x P t x P x x S . (15)

где

( ) ( )( ) ( )( , ) ( )( ( ) ( )) 2 ( )m mm ZD T V t

A t x c t P x P x P x (16)

Теперь рассмотрим один простой пример, иллюстрирующий

предложенный алгоритм.

27

Пример. Пусть требуется минимизировать функционал

2 2

3 2( ) ( )J V D T B V B


1( ) ( ), [0,1], (0)D t V t t D B . (17)

Здесь через tB обозначен шар с радиусом t с центром в начале

координат. Ясно, что 1tB tB . Класс управлений имеет вид

1 4( ( ),0) : , , [0, ]K v V t V M B V B t T .

В рассматриваемом случае

( )

( ) 0, ( ) 1

T

t

a d

a t c t e

.

Ясно, что для рассматриваемой задачи оптимальной областью

является шар *

2( ) , [0,1]V t B t . Действительно, в этом случае

*

1( ) (2 1)D t t B и значит *

1 3(1) 3D B B , т. е. *

* ( ) 0J J V . Так как

функционал неотрицателен, *

2( ) , [0,1]V t B t является оптимальным [5].


1. Алиев Р.А., Алиев Р.Р. Нечеткие множества и системы. Баку, изд. АГНА,

1996, 181c.

2. Нифтиев A.A., Ахмедов Э.Р. Алгоритм для численного решения задачи

вариационного исчисления с неизвестными границами. Вестник БГУ,

2005, № 1, стр. 25-30.

3. Niftiyev A.A., Akhmadov E.R. Variational statement of an inverse problem

for a domain. Journal Differential equation. 2007, v. 43, 10, 1410-1416.

4. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.:

Наука, 1980, 518 с.

5. Niftiyev A.A., Zeynalov C.I., Efendiyeva H.C. Mathematical modeling for the

optimal use of a bounded area. Actual problems of economics. 2011, № 2(116),

pp. 261-270.

28

ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

СИСТЕМ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ ПО ВЕКТОРУ

КРИТЕРИЕВ И МЕТОД ЕЕ РЕШЕНИЯ

С УЧЕТОМ ПРЕДПОЧТЕНИЙ ЛПР

Оразбаев Батыр Бидайбекович

д-р техн. наук, профессор, Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева,

Республика Казахстан, г. Астана

Асанова Бактыгул Унгарсиновна

докторант, Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева,

Республика Казахстан, г. Астана

Оразбаева Кульман Нахановна

д-р техн. наук, профессор, Казахский университет экономики, финансов

и международной торговли, Республика Казахстан, г. Астана

Аннотация. Формализуются и приводятся математические постановки многокритериальных задач оптимизации технологических систем нефтепереработки в нечеткой среде на примере установки замедленного коксования, на основе различных компромиссных схем и методов теории нечетких множеств предлагается подходы к их решению. Так как объект исследования характеризуется многокрите-риальностью и часто функционирует в нечеткой среде исходные задачи формализованы в виде многокритериальных задач нечеткого математического программирования. Путем модификации метода главного критерия и лексикографического принципа оптимальности для работы в нечеткой среде, предлагаемый метод доведен до эвристического алгоритма решения исходной нечеткой задачи многокритериальной оптимизации.

Ключевые слова: многокритериальность, векторная оптимизация, нечеткая информация, лицо, принимающее решение, теория нечетких множеств, главный критерий, принципы оптимальности.

Технологические установки нефтеперерабатывающего производства относятся к сложным химико-технологическим системам, в которых протекают технологические процессы по переработке нефти,

29

характеризующиеся экономическими, технологическими, экологи-ческими и другими критериями. Поэтому, с целью повышения эффективности этих систем необходимо, с одной стороны, решать задачи оптимизации экономических и технологических критериев (максимизировать прибыль, объем целевых продуктов, улучшать качественные и технологические показатели, минимизировать себестоимость продукции, производственные издержки), а, с другой стороны, - задачи обеспечения экологической безопасности произ-водства (минимизировать риска загрязнения окружающей среды и др.), т. е. придется сформулировать и решать задачу векторной оптимизации с учетом различных ограничений [1, с. 88, 2, с. 17].

Многообразие и большое количество параметров, влияющих на

процесс, которые протекают в этих системах, участие человека-

оператора (главный элемент в системе управления и источник

нечеткости - лицо принимающее решение – ЛПР) в процессе управления

ими, а также наличие множества критериев, вызывает сложность

формализации и решении задачи оптимизации технологических

систем.

Кроме того, при решении таких задач возникает ряд проблем,

связанных с вектором противоречивых и нечетко описываемых

критериев, определяющих качества работы объекта. В этих случаях

при решении задач оптимизации основными источниками информации

станут человек (специалисты-эксперты, ЛПР, исследователь предметной

области) т. е. его знания, опыт, интуиция и суждения, которые

выражаются нечетко [3].

Опишем методику к постановку многокритериальной задачи

оптимизации технологических систем нефтеперерабатывающего

производства в условиях проблем многокритериальности экономико-

экологического и технологического характера и неопределенности,

вызванной нечеткостью исходной информации. Рассмотрим постановку

оптимимзационной задачи с применением математических моделей

при оптимизации режимов работы на примере технологической

установки замедленного коксования (УЗК), функционирующей

на Атырауском НПЗ.

Допустим 1( ) ( ),..., ( )mf x f x f x целевые функции (локальные

критерии), которые оценивают качество работы УЗК. В качестве таких

критериев для УЗК можно выбрать: объем вырабатываемого

нефтяного кокса и его показатели качества, например: зольность;

летучесть и другие экономико-экологические показатели (прибыль,

производительность УЗК, объемы и качества других нефтепродуктов:

бензина, легкого и тяжелого газойлей, расходы, отходы). Каждый

30

из локальных критериев m критериев зависит от вектора n параметров

(режимных параметров) 1( ,..., )nx x x , в нашем случае: температуры и

давления основных агрегатов установки, состава сырья, характеристик

регентов и т. д. Эту зависимость описывают математические модели

агрегатов и процессов [4]. На практике всегда имеются различные

ограничения (экономические, технологические, экологические),

которые можно описать некоторыми функциями – ограничениями

Lqbx qq ,1)( , . Следует отметить, что некоторые из рассмотренных

локальных критериев также сводится к ограничениям вида не более

или не менее чем qb [5, с. 75]. Входные или режимные параметры,

изменяются на заданном интервале, определяемые технологическим

регламентом объекта, требованиями природоохранных мероприятий:

min max[ , ],j j jx x x где maxmin , jj xx – верхние и нижние пределы

изменения этих параметров .jx Данных ограничений можно задать

как нечеткими ( ~,~,~ ).

Требуется выбрать наиболее предпочтительное (эффективное)

решение – режим работы УЗК, обеспечивающее экстремальное

значение вектора критериев при выполнении заданных ограничений и

нечеткости некоторых исходных данных, а также учитывающее

предпочтения ЛПР.

Математическая постановка задачи, разработка алгоритмов их

решения: Формализованную задачу оптимизации режимов работы

УЗК, при наличии вектора критерии (многокритериальность) и в

нечеткой среде, можно свести к задаче нечеткого математического

программирования:

max ( ), 1,ix X

f x i m

(1)

},1,~

)(,{ LqbxxX qq (2)

Решая полученную задачу (1)-(2) можно определить значения

вектора оптимизируемых режимных параметров * * *

1( ,..., )nx x x , которые

обеспечивают оптимальные значения локальных критериев, удовлетво-

ряющие ЛПР.

В условиях когда, часть или все элементы приведенной задачи

(например критерии, ограничения, важность критериев и ограничений)

31

описаны нечетко, то такая задача называется задачей нечеткого

математического программирования (НМП). Такие задачи как правило

рассматриваются и решаются как однокритериальные задачи и

методах их решения, при учете предпочтений ЛПР нет гибкости, т. е.

нечеткая задача уже при постановке заменяется детерминированной

системой четких задач, что приведет к потере существенной части

исходной нечеткой информации [6, с. 95].

На практике часто нечеткое описание (высказывания и суждения)

являются основными и более привычными для человека. Нечеткого

описания преобразовать в четкое (количественное) не всегда возможно,

если даже возможной, то оказывается это нецелесообразным. В связи с

этим, наиболее перспективным подходом, основанным на разработке

методов оптимизации, приспособленный к человеческому языку,

к нечетким факторам, к человеческим процедурам принятия решений

и оптимизации, является подход в котором задачи ставятся и решаются

в нечеткой среде, не преобразуя их к детерминированным задачам,

т. е не теряя доступной информации нечеткого характера. В последние

время в научной литературе появились работы, посвященные к этим

подходам [7, с. 117], в которых использованы модификации различных

компромиссных схем принятия решений. В данной статье для решения

поставленной задачи исследованы и предложены принципы

оптимальности и их комбинации, модифицированные для работы

в нечеткой среде.

Сведем исходную нечеткую задачу (1)(2) к задаче нечеткого математического программирования, основными критериями которых являются эколого-экономические и технологические показатели производства.

Пусть 1

0 0 0( ) ( ( ),...., ( ))mx x x – нормализованный вектор

критериев – ( ), 1,if x i m , оценивающий эффективность работы

технологической установки нефтепереработки, например УЗК.

Считаем, что построена функция принадлежности Lqbx qq ,1,~

)(

каждого нечеткого ограничения, которая оценивает степень его

выполнения ( ), 1,q x q L . Допустим, что либо ряд приоритетов для

локальных критериев Ik = {1,…,m} и ограничений IR = {1,…,L}, либо весовые коэффициенты (вектор), которые отражают взаимную

важность критериев 1( ,..., )m и ограничений 1( ,..., )L

известны. Тогда, например, модифицируя идеи принципа максимина

(гарантированного результата) к критериям, а принципа Парето оптимальности к ограничениям для работы в нечеткой среде общую

32

задачу оптимизации с несколькими критериями и ограничениями

(1)(2) можно записать в следующей постановке:

0max ( ),x X

x

(3)

0

1 1

{ : arg max min( ( ) arg max ( )L L

i

i q q qix x

q q

X x x x

1 0, 1, , 1, )}q i m q L (4)

где: – логический знак «и», требующий, чтобы все связываемые

им утверждения были истинны, остальные обозначения рассмотрены

выше.

Меняя вектора важности критериев 1( ,..., )m и ограничений

1( ,..., )L , получаем семейство решений задачи (3)(4): *( , )x .

Выбор наилучшего решения осуществляется на основе диалога с ЛПР.

Пусть известен ряд приоритета для ограничений {1,..., }RI L .

Тогда можно ставить задачу многокритериальной оптимизации,

используя и модифицируя идеи метода главного критерия (ГК) и

лексикографического принципа оптимальности (ЛГП):

1

0max ( ),Lx X

x

, (7)

1. 1 0 1{ :arg( ( ) ) arg(max ( ), 2, )}i i

Rx

X x x x i m

,

2. 1

2 0 2{ :arg( ( ) ) arg(max ( ), 2, )}i i

Rx X

X x x x i m

, (8)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

L. 1

0{ :arg( ( ) ) arg(max ( ), 2, )}L

i i

L R Lx X

X x x x i m

.

где множество XL образуется в результате решения последо-

вательности 1,2,…, L, – логический знак «и», требующий, чтобы

все связываемые им утверждения были истинны, i

R – граничные

значения для локальных критериев 0 ( )i x , 2,i m задаваемые ЛПР.

33

По этой схеме сначала оптимизация проводится по наиболее

важному ограничению 1( )x и получают множество оптимальных

значений X1 для критерия. Далее оптимизируется критерий на

множестве X1 и получают множество оптимальных значений для

второго критерия X2 и т. д.

Часто в результате решения первой задачи получают только одну

точку и решение задачи заканчивается уже первом этапе и значения

второго и последующих критериев не учитываются. Недостатки

лексикографического принципа оптимальности, связанные с его

«жесткостью», проявляются и здесь. Можно ослабить жесткость

требований к ограничениям, воспользовавшись лексикографическим

принципом квазиоптимальности [3].

Диалоговый алгоритм, который реализует предложенный метод

для решения задач оптимизации (7)–(8) состоит из следующих

основных пунктов.

Алгоритм ГК-ЛГП:

1. Задается ряд приоритета для локальных критериев

{1,..., }kI m (главный критерий должен иметь приоритет 1).

2. ЛПР назначаются граничные значения локальных критериев

, 2,i

R i m .

3. Определяется терм-множество и строятся функции принад-

лежности выполнения ограничений ( ), 1,q x q L .

4. Решить задачу максимизации главного критерия 1

0max ( )Lx X

x

на

множестве XL, которое определяется путем решения последовательности

задач:

1

0{ :arg( ( ) ) arg(max ( )), 2, , 1, }q

i i

q R qx X

X x x x i m q L

,

При 1 01: qq X X .

Определить текущие значения решения

1

0( , ( )), ( ( , ( ))),...,i i

R q R qx x x x 0 1( ( , ( ))), ( ( , ( ))),...,m i i

R q R qx x x x ,

( ( , ( ))), 2, , 1,i

L R qx x i m q L

5. Решение предъявляется ЛПР. Если текущие результаты не

удовлетворяют ЛПР, то им назначаются новые значения , 2,i

R i m и

34

(или) корректируются значения ( )q x ,q=1, L , и осуществляется возврат к

пункту 3. Иначе, перейти к пункту 6.

6. Поиск решения прекращается, выводятся результаты

окончательного выбора ЛПР: значения вектора управления * ( , ( ))i

R qx x ; значения локальных критериев 1 *

0 ( ( , ( ))),...,i

R qx x

0 ( ( , ( )))m i

R qx x и степень выполнения ограничений 1( ( , ( ))),...,i

R qx x

( ( , ( )))i

L R qx x .

Заключение: Получены новые постановки многокритериальных

задач оптимизации технологических систем на примере технологи-

ческой установки замедленного коксования в виде задач нечеткого

математического программирования и на основе модификации

методов главного критерия и лексикографического принципа

оптимальности разработан эвристический алгоритм решения,

функционирующий на основе знаний и опыта ЛПР. Разработанный

алгоритм модифицирован для работы в нечеткой среде на основе

методов теорий нечетких множеств.

Новизна результатов заключается в том, что задача ставится

и решается в нечеткой среде без предварительного преобразования

в систему эквивалентных четких задач. Это обеспечивает более полное

использование собранной нечеткой информации и получения

адекватного решения сложной производственной задачи при

нечеткости исходной информации. Теоретическое значение работы

заключается в развитии теории векторной оптимизации в условиях

неопределенности, в разработке и развитии методов оптимизации

в нечеткой среде. Практическое значение работы определяется

эффективным решением сложных производственных задач в условиях

многокритериальности и нечеткости, которые не решаются или трудно

решаются традиционными математическими методами. Полученные

результаты позволяют эффективно решать сложные производственные

задачи, повышать экономические показатели и улучшать экологическое

состояние производственных объектов


1. Оразбаев Б.Б. Методы моделирования и принятия решений для управления

производством в нечеткой среде. –Астана: ЕНУ им. Л.Н.Гумилева, 2016,

398 с.

2. Рыков А.С. Поисковая оптимизация. Методы деформируемых

конфигураций. –М.: Наука, 1993. -357 с.

35

3. B.B. Orazbayev, K.N. Orazbayeva, L.T. Kurmangaziyeva, V.E. Makhatova

Multi-criteria optimisation problems for chemical engineering systems

and algorithms for their solution based on fuzzy mathematical methods //

EXCLI Journal 2015; vol.14: P.984-998 – ISSN 1611-2156.

4. Orazbayev B.B., Orazbayeva K.N. and Utenova B.E. Development of

Mathematical Models and Modeling of Chemical Engineering Systems under

Uncertainty // Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. № 4. P. 138.

5. Оразбаев Б.Б. Теория и практика методов нечетких множеств. Учебник. –

Алматы: –Бастау. 2014. –448 с.

6. Зайченко Ю.Н. Исследование операций. Нечеткая оптимизация. -Киев:

Высщая школа, 1991. -278 с.

7. Серіков Т.П., Оразбаева К.Н. Интенсификация технологических объектов

нефтепереработки на основе математических методов. -Алматы: Эверо,

2006. -150 с.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

АВТОТРАНСПОРТОМ ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОСНОВЕ

ПЛАТФОРМЫ ACUMATICA ERP

Пекарец Максимилиан Ришардович

магистрант Белорусского Государственного Университета Информатики и Радиоэлектроники,

Республика Беларусь, г. Минск

Многие компании в своей работе активно используют авто-

мобильный транспорт. Автомобильный транспорт представляет собой

наиболее массовый вид транспорта. На его долю приходится более

половины объема пассажирских перевозок и три четверти грузовых

перевозок [1]. Гибкость доставки и высокая скорость междугородних

перевозок, которым соответствует автомобильный транспорт, стали

основными причинами его активного использования.

Acumatica предоставляет SaaS (Software as a Service) решение для

управления бизнесом, способное расширить возможности небольших

и средних компаний, увеличивая их потенциал к росту [2]. Современные

облачные и мобильные технологии, а также уникальные возможности

лицензирования сделали решение от этой компании привлекательной

платформой для разработки приложения в рамках исследуемой темы.

Описание возможностей системы целесообразно проводить с

точки зрения непосредственно пользователей системы, принадлежащие

36

разным ролям. Пользователь определённой роли должен иметь доступ

только к той функциональности приложения, которая соответствует

его полномочиям в организационной структуре предприятия. В рамках

разрабатываемого приложения это должно выражаться как ограничение

доступа к определённым скринам, формам, действиям с сущностями

системы.

Выделим основные роли пользователей для системы управления

автомобильным транспортом предприятия [3].

Диспетчер. Этот сотрудник должен иметь доступ в режиме

чтения к основным объектам системы, касающихся повседневной

работы основного персонала - транспорте, водителях, их задачах,

статусе текущих документов. Это позволяет организовывать быстрый

доступ к любой справочной информации, которая может понадобиться

в ходе работы других сотрудников. Также сюда должны входить

полномочия по созданию отчётов.

Распорядитель. Данная роль подразумевает создание маршрутов,

выписку и приём путевых листов, назначение на задачи водителей

и транспорта. Такие сотрудники имеют полный доступ к большинству

сущностей системы в режиме редактирования, так как именно они

отвечают за производственный процесс, выполняют функции контроля.

Механик. Эти пользователи занимаются обслуживанием

транспорта: технический осмотр, слежение за расходом топлива и сма-

зочных материалов. Это также одна из важнейших ролей, поскольку

она подразумевает ответственность за исправное техническое

состояние парка, на котором основывается работа целого предприятия.

Управляющий автопарком. В задачи таких сотрудников входит

отражение в системе наличия и состояния техники. То есть они

должны иметь доступ к созданию и редактированию записей об

автомобильном транспорте организации.

Управляющий персоналом. Эта роль подразумевает обработку

информации о сотрудниках предприятия, такую как навыки и лицензии

водителей, а также общая информация о рабочем графике всего

персонала.

Водитель. Дополнительно можно организовать доступ к ограни-

ченному количеству информации о себе и своих задачах водителям.

Далее можно подробнее рассмотреть функциональные элементы

системы, которыми будет дополнено базовое приложение на основе

Acumatica ERP.

Наиболее целесообразным выглядит создание отдельного модуля

системы для управления транспортом на ряду с управлением услугами,

оборудованием и маршрутами.

37

С точки зрения пользователей приложения должны быть доступны

формы для работы с основными сущностями и связанными с ними

процессами.

Для управления транспортом предполагается создание отдельного

скрина, на котором возможен доступ к чтению и записи всей инфор-

мации, относящейся непосредственно к текущей единице техники.

Среди обязательных сведений, доступных об автомобилях можно

выделить:

гаражный номер;

номер регистрации;

идентификационный номер (VIN);

марка и модель;

текущий статус в системе.

Также необходимо указание дополнительных технических

характеристик, используемых в работе механиков, и необходимых для

планирования задач транспорта. Помимо этого для упрощения доступа

к информации должна быть возможность просмотра данных транспорта

в виде списка, содержащего краткие сведение о каждой записи, или

создания и печати соответствующих отчётов.

Второй ключевой сущностью системы можно выделить водителей

и другой персонал компании. Так же, как и для техники,

предполагается быстрый просмотр всех записей и редактирование

полной информации об одной из них. Некоторые группы сотрудников

организации должны быть связаны с учётными записями пользова-

телей системы, если они должны иметь соответствующий их ролям

доступ к приложению.

Наиболее важным документом, который необходимо проработать

в ходе текущего исследования, является путевой лист. Выезд авто-

мобиля по заданию возможен только при наличии оформленного

соответствующим образом путевого листа установленной формы.

Этот документ должен содержать информацию об автомобиле, водителе,

его задаче и маршрутах. Также с его помощью должны учитываться

расходы горюче-смазочных материалов.

Действия над путевыми листами должны соответствующим

образом отражаться на статусе сопутствующих сущностей системы.

Таким образом должна отслеживаться доступность в настоящий

момент транспорта и водителей. Также важна возможность печати

соответствующей формы путевого листа.

Для организации привилегированного доступа к приложению

будет использована система авторизации и ролей из базовой функцио-

нальности Acumatica ERP. Каждый сотрудник, которому полагается

38

иметь доступ к системе, будет иметь личную учётную запись, которой

будет соответствовать набор ролей. Каждая роль является точечно

настроенной, ориентированной на определённые задачи и предостав-

ляющей доступ к модулю, скрину, форме, конкретному элементу или

действию.

На скрине пользовательских ролей можно создавать роли и

назначать на них любое количество пользователей системы.

Наиболее удобно создавать роли так, чтобы они включали права

доступа к элементам системы для решения конкретных типичных

задач. Лучше назначить одному пользователю несколько ролей, чем

создавать сложные роли, возможности которых могут пересекаться.

Для удобства определения и администрирования ролей в

Acumatica ERP уже существует набор предопределённых ролей. Они

всегда поддерживаются системой и не могут быть удалены. Некоторые

из них обеспечивают доступ к особенной функциональности, в то

время как другие используются системой и не должны быть назначены

пользователям вручную. Кратко рассмотрим роли, встроенные в

систему по умолчанию.

Администратор. Пользователь с этой ролью имеет полный

доступ к объектам системы. Никакие ограничения на конкретные

сущность не затрагивают права доступа этой роли. Обычно она

используется для первоначальной настройки системы.

Внутренний пользователь. Эта роль позволяет изменять личные

настройки и просматривать справочную информацию о системе.

Администратор портала. Позволяет настраивать отдельный

сайт для клиентов.

Пользователь портала. Роль предназначена для пользователей,

которым открыт доступ к клиентскому порталу.

Новые роли будут созданы для возможности их комбинирования

так, чтобы получилось удовлетворить перечисленные в предыдущем

разделе требования, относящиеся к распределению обязанностей и

возможностей различных групп пользователей приложения.


1. https://studfiles.net/preview/5680187/ - Роль автомобильного транспорта в

развитии общества.

2. https://www.acumatica.com/cloud-erp-software/ - Cloud ERP Software:

Feature Rich with Seamless Integration.

3. https://help.acumatica.com/ - Acumatica ERP Product Documentation.

39

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АРХИТЕКТУР MCS-51

И CIP-51 С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Писецкий Вадим Владимирович

старший преподаватель кафедры общетехнических дисциплин и электроники Саровского физико-технического института

национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», РФ, г. Саров

Гончаров Сергей Николаевич

канд. техн. наук, доц. кафедры общетехнических дисциплин и электроники Саровского физико-технического института


Воронков Алексей Филиппович

канд. техн. наук, доц. кафедры общетехнических дисциплин и электроники Саровского физико-технического института


Дорохина Татьяна Егоровна



Наумова Екатерина Сергеевна



40

COMPARATIVE ANALYSIS OF ARCHITECTURES MCS-51

CIP-51 FROM THE POINT OF VIEW OF THE

METROLOGICAL CHARACTERISTICS IN REAL-TIME

Vadim Pisecky

senior lecturer of the Department of technical disciplines, electronics and the Sarov physical and technical Institute

of national research nuclear University "MEPhI", Russia, Sarov

Sergey Goncharov

candidate of technical Sciences, associate Professor of the Department of technical disciplines, electronics and the Sarov physical and technical

Institute of national research nuclear University "MEPhI", Russia, Sarov

Alexey Voronkov

candidate of technical Sciences, associate Professor of the Department of technical disciplines, electronics and the Sarov physical and technical

Institute of national research nuclear University "MEPhI", Russia, Sarov

Tatiana Dorokhin



Ekaterina Naumova



Аннотация. Статья посвящена экспериментальному сравнению метрологических характеристик времени реакции архитектур MCS-51 и CIP-51 на факт наступления внешнего события.

Abstract. The article is devoted to the experimental comparison of the metrological characteristics of the reaction time architectures MCS-51 CIP-51 to the occurrence of external events.

Ключевые слова: режим реального времени, время реакции. Keywords: real time, response time.

41

Введение

Существуют задачи, в которых минимальное время реакции

системы должно быть определено достаточно точно. В качестве

примера можно привести микроконтроллер телефонного аппарата,

способный работать с сигналами в кодировке DTMF. Длительность

передачи одной цифры в этой кодировке составляет 40 мс. За это время

микроконтроллер должен успеть произвести требуемое количество изме-

рений, математическую обработку и распознать передаваемую цифру.

Другим, не менее важным случаем, являются системы измерения

временных интервалов. Здесь важно знать как систематическую

составляющую погрешности – она может быть учтена в последующих

расчетах, так и случайную составляющую. То же относится и к системам,

предназначенным для формирования временных последовательностей. Такие системы, как правило, выполняются в виде программных

автоматов (ПА). В то же время программные автоматы существенно уступают по быстродействию микропрограммным автоматам (МПА). Последние, в свою очередь, слабо предназначены для обработки цифровой информации. Для решения этой проблемы предпринимаются попытки синтезировать программный автомат на более быстро-действующем микроконтроллере.

Не оправданное задачей повышение быстродействия микроконт-роллера (как правило – за счет повышения тактовой частоты) приводит к повышению тока потребления (что критично для устройств, имеющих батарейное питание) и/или использованию более дорогих микросхем данного семейства микроконтроллеров, что фатально сказывается на коммерческом успехе разрабатываемого продукта. И, как показано ниже, не всегда приводит к требуемому результату.

Однако задача не сводится только к расчету требуемого быстродействия микроконтроллера, являющегося ядром системы. Не менее важным является и время реакции программного компонента на изменения в аппаратной среде системы. На это время влияют как быстродействие аппаратной части порта, так и используемый алгоритм организации ввода/вывода. В реальности, на метрологические характеристики временного канала измерения/управления влияют:

среднее время реакции – систематическая составляющая погрешности, которая может быть учтена впоследствии;

разброс времен реакции – случайная составляющая погрешности.

Оценке этих факторов и посвящена настоящая работа. Особенно

актуально это становится с учетом внедрения ГОСТ Р 8.654-2015 [1].

1 Исследуемые модели Перед постановкой эксперимента необходимо оценить ожидаемые

результаты. Для такой оценки разработаны модели работы алгоритмов

42

с учетом особенностей архитектуры MCS-51 [2]. Для архитектуры CIP-51 [3] изначально сделано предположение, что результаты могут быть масштабированы.

Эксперименты проводились на микроконтроллерах обоих архитектур (MCS-51 и CIP-51) с целью сравнения поведения ядра с классической (MCS-51) и конвейерной (CIP-51) архитектурами.

Алгоритмы строились на языках Ассемблер, который был избран потому, что дает возможность максимально полно использовать ресурсы ядра микроконтроллера.

4.2.1 Модель работы программного ввода на языке Ассемблер Для проведения эксперимента использован алгоритм, показанный

на рисунке 1.

IE0=1?Д

Н

Р1.4=1

IE0=0?Д

Н

Р1.4=0

Рисунок 1. Алгоритм программного ввода для языка Ассемблер

43

Следует отметить, что бит IE0 равен инверсии сигнала,

приходящего на вход INT0 микроконтроллера. Алгоритм реализуется

программной конструкцией, показанной на рисунке 2.

loop0: jb IE0, loop0

setb p1.4

loop1: jnb IE0, loop1

clr p1.4

jmp loop0

Рисунок 2. Программная конструкция, реализующая алгоритм,

показанный на рисунке 1

Поскольку алгоритм обнаружения и 0 и 1 идентичен, для

построения модели можно обойтись только одним из них.

Модель работы программы, показанной на рисунке 2,

распадается на две ветки. Если переход сигнала INT0 пришелся на

первые три такта команды jb, то, с точки зрения ядра, условие для

перехода не выполнено и переход на метку loop0 не выполняется.

Действие в этом случае происходит так, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Первый вариант срабатывания

На втором такте команды SETB P1.4 выдается выходное

воздействие, предназначенное для регистрации. Если переход сигнала INT0 пришел после окончания трех первых

такта команды jb, то, с точки зрения ядра, условие для перехода на

44

метку loop0 выполнено и на 4 такте команды выполняется переход. Действие происходит так, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Второй вариант срабатывания

В этом случае команда jb IE0, loop0 на 4 такте выполняет переход

и вариант исполнения модели растягивается до 9 тактов, из которых

на тактах 3..6 происходит ожидание прихода сигнала, а на тактах 7..8

выдается выходное воздействие.

Считая, что попадание входного воздействия на любой из тактов

равновероятно, получаем ожидаемое значение времени отклика ~4

такта с возможным разбросом времени отклика от 2 до 6 тактов.

2 Постановка эксперимента

Для проведения эксперимента была собрана установка,

показанная на рисунке 5.

45

Рисунок 5. Схема экспериментальной установки

Эксперимент проводился следующим образом:

1. Источник воздействия – генератор GFG-8216A выдает

прямоугольные импульсы на вход /INT0 платы Development Kit for

C8051F020 [3] в первой части эксперимента или платы развития ЕВ552 –

во второй части. Частота подаваемых импульсов менялась в зависи-

мости от тактовой частоты процессора. Подбор частоты производился

эмпирически, при анализе картинки визуального контроля, полученного

с помощью осциллографа АКИП-4104, работавшего в режиме логи-

ческого анализатора.

2. Программное обеспечение, обнаружив приход импульса, выдает

ответный сигнал на четвертый бит порта P1 (P1.4).

3. Анализатор АКИП-4104 фиксирует импульс входного воздей-

ствия и ответного сигнала с дискретом 5 нс.

Тактовая частота процессора устанавливалась программно и

задавалась переключателями платы Development Kit for C8051F020,

подключенными к выводам порта Р4. Значения частот, использо-

вавшихся в эксперименте соответствовали длительности цикла в 55 нс

и 460 нс для C8051F020 и 1,08 мкс для ЕВ552 (на этой плате смена

тактовой частоты не предусмотрена).

Типичные осциллограммы, получаемые в ходе эксперимента,

показаны на рисунке 6.

46

Рисунок 6. Типичная осциллограмма эксперимента.

Верхний сигнал – воздействие, нижний - отклик

При эксперименте внутренними средствами анализатора измерялись

интервалы между фронтами, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Интервалы t, измеряемые при исследовании

программного ввода/вывода

47

Выборки, полученные в ходе каждого из экспериментов, составляют

50 значений.

Погрешность измерения составляет:

для архитектуры CIP-51 – 9 % при длительности цикла 55 нс

и 1 % - для длительности цикла 460 нс.

для архитектуры MCS-51 – 0,1 % при длительности цикла

1.08 мкс.

4.4 Анализ результатов

В результате эксперимента получены следующие значения

времени реакции системы приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Суммарные итоги измерения

Архитектура CIP-51 MCS-51

Длительность цикла 55 нс 460 нс 1,08 мкс

Такты мкс Такты мкс Такты мкс

Ср. значение 12.60 0.69 11.85 5.45 4.07 4.40

Минимум 10.55 0.58 10.04 4.62 3.22 3.48

Максимум 14.64 0.81 13.91 6.40 5.14 5.55

Сравнение результатов для архитектуры CIP-51 показывает, что

значения средних значений времени реакции, их минимумы и

максимумы, измеренные в тактах, имеют разброс, укладывающийся

в 10 % погрешности (см. таблицу 2). Следовательно, временные характе-

ристики для данной архитектуры вполне масштабируются по частоте.

Таблица 2.

Сравнение результатов для CIP-51 при разной тактовой частоте

(в тактах)

Дл. цикла 55 нс 460 нс Среднее

Ср. значение 12.60 11.85 12,23±0,38

Минимум 10.55 10.04 10,30±0,25

Максимум 14.64 13.91 14,19±0,45

Для архитектуры MCS-51 результаты измерения времени реакции

приведены в таблице 3. Значения вполне укладываются в описанную

выше модель.

48

Таблица 3.

Значение результатов для MCS-51 (в тактах)

Время реакции 4,18±0,96

Интервал разброса 1,92

Для архитектуры CIP-51 измеренные времена, приведенные в

таблице 4, существенно превосходят времена, предсказанные моделью.

Таблица 4.

Значение результатов для CIP-51 (в тактах)

Время реакции 12,23±2,37

Интервал разброса 4,74

Интересным представляется сравнение архитектур, показанное

в таблице 5.

Таблица 5.

Сравнение архитектур CIP-51 и MCS-51 (в тактах)


Время реакции 12,23±2,37 4,18±0,96

Интервал разброса 4,74 1,92

Архитектура CIP-51, при большем быстродействии, демонстрирует

как большее время реакции, так и большую величину разброса значений. Последнее является, на наш взгляд, более важным, поскольку дает основной вклад в погрешность.

Еще более впечатляющими являются сравнения в абсолютных величинах, показанные в таблице 6.

Таблица 6.

Сравнение архитектур CIP-51 и MCS-51 (в мкс)


Длительность цикла, мкс 0,46 1,08

Ср. значение, мкс 5.45 4.40

Минимум, мкс 4.62 3.48

Максимум, мкс 6.40 5.55

49

Из таблицы 6 видно, что архитектура CIP-51, работая на частоте,

в 2,3 раза большей, чем MCS-51, демонстрирует худшие значения как

по времени реакции – систематической составляющей погрешности,

так и по его случайному разбросу.

Выводы

1. Архитектура использующая конвейер команд, такая как

CIP-51 например, дает существенное увеличение как систематической

(в 2.8 раза), так и случайной составляющей (2..2,5 раза) погрешности

временных параметров (см. таблицу 5).

2. Полученные данные позволяют сделать вывод о не опти-

мальности применения микроконтроллеров с конвейером команд в том

случае, когда речь идет об актуальности временных параметров

(см. таблицу 6).


1. ГОСТ Р 8.654-2015. Государственная система обеспечения единства

измерений. Требования к программному обеспечению средств измерений.

Основные положения.

2. 80C552/83C552 Single-chip 8-bit microcontroller with 10-bit A/D,

capture/compare timer, high-speed outputs, PWM. Datasheet. Copyright 2002

Sep 03 by Philips Semiconductors.

3. C8051F020/1/2/3. 8K ISP FLASH MCU Family. Datasheet. Copyright 2003 by

Silicon Laboratories.

50

СЕКЦИЯ 4.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА РИСКОВ

ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Маннов Алексей Васильевич

магистрант, Донского государственного технического университета,

РФ, г. Ростов-на-Дону

Сегодня трудно представить информационную безопасность без

анализа рисков, ведь это одно из динамично развивающихся

направлений в этой области. Существует множество различных

методик анализа рисков, начиная от тех, которые основаны на простых

табличных методах и не предполагающие применение программных

средств, и наоборот активно их использующие.

На данный момент существует две группы оценки рисков

безопасности. Первая группа определяет риски при помощи

сопоставления набору требований необходимых для обеспечения

информационной безопасности.

Вторая группа отталкивается от определения вероятности

появления атак и от уровня ущерба, который они могут доставить.

В таком случае каждый возможный риск вычисляется индивидуально

для непосредственной атаки и в общем случае представляется как

произведение вероятности проведения атаки на величину возможного

ущерба от неё. Эти обе группы можно разделить могут использовать оценку

риска информационной безопасности на качественном или коли-чественном уровне. В случае, когда речь идет о количественном уровне, риск оценивается через числовое значение. Так, например, в виде ожидаемых годовых потерь материального плана. В свою очередь шкалы качественного уровня заменяют числовые значения на эквивалентные им понятийные уровни. Так, например, как шкала «высокий», «средний», «низкий» уровни. В таком случае для каждого понятийного уровня будет установлен определенный интервал коли-чественной шкалы.

51

Для решения задачи оценки рисков информационной безопасности

в настоящее время наиболее часто используются следующие програм-

мные комплексы: CRAMM, CORAS, ГРИФ и другие.

В таблице 1 представлен сравнительный анализ методик CRAMM,

CORAS, ГРИФ.

Таблица 1.

Сравнение программного инструментария для управления

рисками ИБ

Критерии сравнения CRAMM CORAS ГРИФ

Риски

Использование категорий рисков + + +

Использование понятия максимального допустимого риска

+ + +

Подготовка плана мероприятий по снижению рисков

+ - +

Управление

Информирование руководителя + + +

План работ по снижению рисков - + -

Включает проведение тренингов, семинаров, собраний

- + -

Оценка бизнес-рисков/операционных рисков/ ИТ-рисков

- + +

Оценка рисков на организационном уровне

+ + +

Оценка рисков на техническом уровне + + +

Предлагаемые способы снижения рисков

Обход(исключение) риска - + -

Снижение риска + + +

Принятие риска - + +

Процессы

Использование элементов риска

Материальные активы + + +

Нематериальные активы + + +

Угрозы + + +

Ценность активов + + +

Уязвимости + + +

Меры безопасности + + -

Потенциальный ущерб + + +

Вероятность реализации угроз + + +

52

Таблица 1. (окончание)

Критерии сравнения CRAMM CORAS ГРИФ

Рассматриваемые типы рисков

Бизнес-риски - + +

Риски, связанные с нарушением законодательных актов

- + -

Риски, связанные с использованием технологий

- + +

Коммерческие риски + + +

Риски, связанные с привлечением третьих лиц

+ + +

Риски, связанные с привлечением персонала

+ + +

Повторные оценки рисков - + -

Определение правил принятия рисков - + -

Способы измерения величин рисков

Качественная оценка + + +

Количественная оценка - + -

Способы управления

Качественное ранжирование рисков + + +

Количественное ранжирование рисков - + -

Использование независимой оценки - + +

Расчет возврата инвестиций - + -

Расчет оптимального баланса между различными типами мер

безопасности, такими, как:

Меры предотвращения - + -

Меры выявления - + -

Меры по исправлению - + -

Меры по восстановлению - + -

Интеграция способов управления - + -

Описание назначения способов остаточных рисков

- + +

Процедура принятие остаточных рисков + + -

Управление остаточными рисками - + -

Мониторинг рисков

Применение мониторинга эффективности мер ИБ

- + -

Проведение мероприятий по снижению рисков

- + -

Использование процесса реагирования на инциденты в области ИБ

- + -

Структурированное документирование результатов оценок рисков

- + -

53

Оценка CRAMM

Данный метод был разработан службой безопасности Великобри-

тании по заданию Британского правительства и взят на вооружение в

качестве государственного стандарта. Он не учитывает сопроводительной

документации, такой как описание бизнес-процессов или отчетов по

проведенным оценкам рисков. Стратегия работы с рисками CRAMM

предполагает пользоваться только методами их снижения. Если

не брать в расчет способы управления рисками, как обход и принятие.

На практике CRAMM требует привлечения специалистов высокой

квалификации, совещенных с трудоемкостью и длительностью процесса

оценки рисков. Кроме того, имеет высокую стоимость лицензии.

Оценка ГРИФ

Данный метод использует, как количественные, так и

качественные способы оценки рисков. Также позволяет определять

условия, при которых качественные способы оценки могут быть

приняты компанией, включая в себя расчет возврата инвестиций на

внедрение мер безопасности. По сравнению с другими методиками

анализа рисков, ГРИФ предполагает все способы рисков. Данная

методика учитывает сопроводительную документацию, такую как

описание бизнес-процессов или отчетов по проведенным оценкам

рисков ИБ.

Оценка CORAS

Эта методика не предусматривает эффективной меры по управ-

лению рисками. Она лишь позволяет снизить риски информационной

безопасности, связанные с нарушениями режима сотрудниками

компании из-за того что они были осведомлены в отношении

требований в этой области и правил безопасного использования

информационных систем. Также в данной методике не предусмотрена

периодичность проведения оценки рисков и обновление их величин,

что свидетельствует о том, что CORAS удобна лишь для разовых

оценок и не годится для регулярного использования.

Положительной стороной CORAS является то, что данный

программный продукт распространяется бесплатно и не требует

значительных ресурсов для установки и применения.

Построение системы для управления рисками информационной

безопасности, является более трудной задачей, чем подбор

необходимого метода и требует подкованности в теории, но и опыта

практического внедрения. Заранее необходимо предпринять и

продумать шаги, чтобы не допустить типичных ошибок.

54


1. Баранова Е.К., Бабаш А.В. Информационная безопасность и защита информации. – М.: ИНФРА-М_РИОР, 2014.

2. Баранова Е.К. Методики и программное обеспечение для оценки рисков в сфере информационной безопасности // Управление риском. 2009. № 1(49). С. 15–26.

3. Gourlay J.S. A Mathematical Framework for the Investigation of Testing // IEEE Transactions on Software Engineering. – 1983, Vol. SE-9, No. 6. - P. 686-709.

4. Левченко В.Н. Этапы анализа рисков. URL: http://www.cfin.ru/finanalysis/ risk/ stages.shtml.

5. Цирлов В.Л. Основы информационной безопасности: краткий курс. – Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 253, [1] с. - (Профессиональное образование).

ПРИМЕНЕНИЕ LAMBDA-АРХИТЕКТУРЫ

НА ПРАКТИКЕ

Мацерук Евгений Анатольевич

студент, каф. Информатика, БГУИР, Республика Беларусь, г. Минск

Проектирование архитектуры вычислительной системы является

одной из самых сложных и основополагающих задач в области разработки программного обеспечения. Высокое качество спроектиро-ванной архитектуры и её способность к расширяемости позволяет сэкономить большое количество времени и средств на разработку решения, а также обеспечивает надежное функционирование программного продукта за счет хорошо продуманных компонентов и правил взаимодействий между ними.

Основной задачей проектируемой вычислительной системы является анализ цен различных рыночных активов. Она должна будет получать информацию из разнообразных открытых источник (социальные сети, блоги, новостные ресурсы), связанных с тем или иным активом, заданным администратором системы, и на основе этой информации делать вывод о надежности актива и целесообразности инвестиций в него.

К вычислительной системе, были выдвинуты следующие ключевые

требования:

1. Система должна быть способна получать данные из

нескольких источников информации в режиме реального времени;

55

2. Обеспечить вычисление необходимых значений на основе

данных полученных из открытых источников по средствам запуска

заранее запланированных задач;

3. Получать информацию о стоимости актива, сохранять её для

того, чтобы предоставить к ней доступ для пользователей системы;

4. Система должна быть развернута на базе такой облачной

платформы как Microsoft Azure [3].

В результате исследования существующих шаблонов, для

разработки систем такого рода была выбрана Lambda-архитектура,

которая была прекрасна описана Натаном Марцем, на основе его

опыта работы с различными вычислительными системами.

Lambda-архитектура – это архитектура для обработки информации,

которая была спроектирована для того чтобы объединить в себе

преимущества пакетной и потоковой обработки [1]. Этот архитек-

турный поход позволяет найти баланс между задержками, пропускной

способностью и отказоустойчивостью системы. Типичная диаграмма

Lambda-архитектуры выглядит следующим образом:

Рисунок 1. Диаграмм Lambda-архитектуры

Как показано на рисунке 1, архитектура подразделяется на

несколько слоев:

Пакетный – управляет предварительными вычислениями,

а также манипулирует основным хранилищем информации, которое

как правило неизменяемо и доступно только для записи и чтения;

56

Скоростной – компенсирует высокую задержку обновлений

обслуживающего уровня и касается только последних данных;

Обслуживающий – индексирует результаты полученных

вычислений и обеспечивает к ним доступ с низкой задержкой.

Источниками информации для проектируемой системы являются:

Социальная сеть – Twitter, которая предоставляет доступ

к данным по средство протокола HTTP

Информацию о стоимости актива, в данном случае нас

интересуют крипто валюты, и данные о них мы будем получать также

по протоколу HTTP и с помощью CoinMarketCap JSON API

Для получения и обработки информации в реальном времени

была выбрана такая система реального времени, как Apache Storm.

Это система реального времени способна обрабатывать миллионы

единиц информации в секунду. Мы будет использовать её для

реализации «Скоростного» слоя архитектуры, а также части

«Пакетного». Кластер данной системы будет развернут на такой

облачной платформе, как Microsoft Azure с помощью сервиса

HDInsight – облачная служба, которая обеспечивает простую, быструю

и экономичную обработку больших объемов данных. HDInsight также

поддерживает различные сценарии, такие как извлечение, преобразо-

вание и загрузка (ETL), хранение данных, машинное обучение и

Интернет вещей [4].

В качестве хранилища для скоростного слоя мы выбрали Redis –

нереляционная высокопроизводительная СУБД, которая хранит базу

в оперативной памяти и снабжена механизмами которые позволяют

обеспечить постоянное хранение данных (на диске) [2]. Данная СУБД

была выбрана для того, чтобы обеспечить высокую скорость доступа

к данным, как на чтение, так и на запись. Данный компонент архи-

тектуры системы, также будет развернут на базе Microsoft Azure.

Для выполнения «Пакетного» слоя, было выбрано два компонента:

HDInsight Blob Storage – распределённая файловая система

(Hadoop), которая представляет базовый набор данных проекти-

руемого программного обеспечения

Hive – позволяет запускать Hadoop-задачи и выполнять

операции вычисления для данных, которые будут храниться в

HDInsight Blob Storage

«Обслуживающий» слой будет реализован обычным REST API,

который будет доступен для аутентифицированных и авторизированных

пользователей системы.

В общем виде архитектура представлена на рисунке 2:

57

Ри

сун

ок

2:

Ар

хи

тек

тур

а с

ист

емы

в о

бщ

ем в

иде

58

Данная архитектура была успешно реализована и развернута

на базе такой облачной технологии как Microsoft Azure. Большого

количества накладных расходов в процессе разработки системы в

многом удалось избежать благодаря использованию Lambda-

архитектуры, которая хорошо себя зарекомендовала в ходе этапа

проектирования системы.


1. http://lambda-architecture.net/ «Lambda Architecture» [Электронный ресурс]

– Режим доступа: http://lambda-architecture.net.

2. https://redis.io/ «Redis» [Электронный ресурс] – Режим доступа:

https://redis.io/documentation.

3. https://azure.microsoft.com/ «Microsoft Azure» [Электронный ресурс] –

Режим доступа: https://azure.microsoft.com/en-us/overview/what-is-azure.

4. https://docs.microsoft.com/ «Azure HDInsight» [Электронный ресурс] –

Режим доступа: https://docs.microsoft.com/ru-ru/azure/hdinsight.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ СКВОЗНЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ ВНЕДРЕНИИ КОРПОРАТИВНОГО ПОРТАЛА

В ОРГАНИЗАЦИИ

Сысоева Леда Аркадьевна

канд. техн. наук, доцент Российского государственного гуманитарного университета,

РФ, г. Москва

В настоящее время актуальной задачей для многих компаний и

организаций является создание качественно новых форм коммуни-

каций и совместной работы сотрудников и подразделений в процессе

их функциональной деятельности и реализации бизнес-процессов.

Все большее значение при решении данной задачи играет уровень

использования сотрудниками интернет-технологий и сервисов,

возможность оперативного авторизованного доступа к корпоративным

информационным ресурсам и бизнес-приложениям в любой требуемый

момент времени и независимо от места их нахождения, что обуславли-

вает необходимость интеграции функциональных автоматизированных

информационных систем с корпоративным порталом организации.

Реализация ИТ-проектов по интеграции бизнес-приложений с порталь-

ными решениями связана с автоматизацией сквозных бизнес-процессов.

59

Сквозной (межфункциональный) бизнес-процесс – бизнес-процесс, включающий деятельность, выполняемую структурными подразделе-ниями организации, имеющими различную функциональную подчиненность, и/или при взаимодействии их с подразделениями внешних организаций, являющихся участниками бизнес-процесса.

Основными признаками сквозного (межфункционального) процесса являются [1, 4, 5]:

пересечение процессом границ структурных подразделений (участниками процесса являются сотрудники различных структурных подразделений) и/или границ организаций (участниками процесса являются сотрудники различных организаций);

в реализации процесса участвуют несколько организаций, структурных подразделений или сотрудников различных структурных подразделений;

результат процесса имеет связь с целевыми показателями деятельности организации в целом или существенной ее части;

имеются методы и средства управления процессом;

имеется возможность оптимизации межфункционального взаимодействия в рамках процесса.

В публикациях по управлению бизнес-процессами [4, 5] рекомендуется рассматривать несколько типов сквозных процессов в зависимости от уровня их выделения и объектов, участвующих в реализации процессов (табл. 1).

Таблица 1.

Классификация типов сквозных процессов

№ Уровень выделения

сквозных процессов

Объекты

взаимодействия

в процессах

Уровень

сложности

управления

процессом

Типы сквозных

процессов

1. Межорганизационный Организации Высокий

Группы сквозных

процессов (внешние).

Сквозные процессы

внешние

2. Организационный

(одна организация)

Структурные

подразделения Средний

Группы сквозных

процессов

(внутренние).


внутренние

3. Операционный Сотрудники Низкий

Локальные сквозные

процессы.


внутренние.

60

С точки зрения вида связи процесса с целевыми показателями организации и уровня сложности управления процессом выделяют локальные сквозные процессы и группы сквозных процессов.

Локальный сквозной процесс – процесс, пересекающий границы нескольких структурных подразделений одной организации, при этом количество операций в нем незначительное, результат процесса опосредованно связан с целевыми показателями организации.

Группа сквозных процессов – взаимосвязанное выполнение группы локальных сквозных процессов, результат которых непосред-ственно оказывает влияние на целевые показатели организации.

В свою очередь сквозные процессы могут быть классифицированы на внутренние и внешние. Если группы сквозных процессов включают виды деятельности, пересекающие границы структурных подраз-делений одной организации, то их относят к внутренним процессам (рис. 1), а если виды деятельности, пересекают границы структурных подразделений нескольких организаций, то их относят к внешним процессам (рис. 2).

Рисунок 1. Модель внутреннего сквозного процесса

Рисунок 2. Модель внешнего сквозного процесса

Бизнес-процесс

1.1


2.1


2.2

Подразделение 1 Подразделение 2

Организация А


А.1.1


А.2.2


А.2.1

Подразделение А.1 Подразделение А.2

Организация А Организация Б


Б.1.1

Подразделение Б.1

61

При реализации ИТ-проекта по интеграции функциональных

модулей автоматизированной системы управления вузом с корпора-

тивным порталом одной из задач было описание сквозных бизнес-

процессов. Для создания моделей сквозных процессов предварительно

проведен анализ возможных видов связей между процессами,

реализуемыми посредством отдельных функциональных подсистем и

на портале, часть которых приведена в таблице 2 (ФП – функциональная

подсистема, П – портал, и – информационный поток, у – управляющий

поток).

Таблица 2.

Классификация видов связи сквозных процессов

Схема связи Инициатор

потока Тип потока Результат

ФП – (и) – П

П – (и) – ФП

ФП

П

Прямой

информационный

Получение данных

приемной стороной

ФП – (у) – П

П – (у) – ФП

ФП

П

Прямой

управляющий

Изменение состояния

объекта(ов) на приемной

стороне или инициация

запуска процесса (действия)

ФП – (и) – П –

(и) – ФП

П – (и) – ФП –

(и) – П

ФП

П

Информационный

с обратной

информационной

связью


приемной стороной и

обязательный ответный

набор данных

ФП – (и) – П –

(у) – ФП

П – (и) – ФП –

(у) – П

ФП

П

Информационный

с обратной

управляющей

связью


приемной стороной и

обязательный ответный

управляющий поток данных

Разработанные в ходе проекта модели сквозных бизнес-процессов

позволили структурировать информационные и управляющие потоки

данных при взаимодействии различных функциональных модулей

автоматизированной системы управления вузом с порталом. В качестве

примера можно привести модель процесса взаимодействия сотрудников

деканата и преподавателей при работе с аттестационными ведомостями

(рис. 3). Сотрудники деканатов работают с ведомостями в автомати-

зированной системе «БИТ.ВУЗ» через клиент 1С: Предприятие 8.3,

а преподаватели – через личный кабинет на корпоративном портале

университета.

62

Рисунок 3. Модель процесса взаимодействия сотрудников деканата

и преподавателей при работе с аттестационными ведомостями

В соответствии с моделью (рис. 3) были разработаны статусы

аттестационной ведомости (новая, подготовлена, выдана, внесены

оценки, сдана), определены управляющие потоки, которые их

изменяют, распределены функции прикладной системы и портала.

Пример рейтинговой аттестационной ведомости в системе «БИТ.ВУЗ»,

интегрированной с порталом, представлен на рисунке 4.

Рисунок 4. Рейтинговая аттестационная ведомость в системе

«БИТ.ВУЗ», интегрированная с корпоративным порталом

УниверситетПодсистема «БИТ.ВУЗ.Успеваемость»

УниверситетКорпоративный портал

Создание аттестационных ведомостей (АВ).Статус АВ «Подготовлена»

Публикация на портале АВ. Статус АВ «Выдана преподавателю»

Заполнение АВ баллами в течение семестра

Закрытие АВ

Расчет оценок в АВ. Статус АВ «Оценки введены»

Автоматическое заполнение оценок в АВ

Сдача печатной формы АВ в деканат. Статус АВ «Сдана»

Формирование печатной формы АВ

Просмотр АВДеканаты Личный кабинет

преподавателя

63

Рисунок 5. Рейтинговая аттестационная ведомость

в личном кабинете преподавателя

В личном кабинете в разделе «Ведомости» каждому препода-

вателю предоставляется авторизованный доступ к документам для

постепенного их заполнения баллами в течение семестра и сдачи в

электронном виде в деканат (рис. 5).

Опыт реализации ряда ИТ-проектов показал, что разработка

моделей сквозных бизнес-процессов при внедрении автоматизиро-

ванных информационных систем необходима для определения

регламентов взаимодействия функциональных подсистем и сервисов

обмена данными между ними, а также формирования системы

показателей сквозных процессов и механизмов их управления [2, 3, 6].


1. ГОСТ Р ИСО 9000-2008. Системы менеджмента качества. Основные

положения и словарь. (Quality management systems. Fundamentals and

vocabulary). – Введ. 2008-03-18. – М.: Стандартинформ, 2008. – 36 с.

2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 20000-1-2010. Информационная технология.

Менеджмент услуг. Часть 1. Спецификация. – Введ. 2011-07-01. – М.:

Стандартинформ, 2011. – IV, 15 с.

3. ГОСТ Р ИСО/МЭК 33001-2017. Информационные технологии. Оценка

процесса. Понятия и терминология. – Введ. 2017-05-26. – М.:

Стандартинформ, 2017. – 20 с.

64

4. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов / В. Репин, В. Елиферов. – М.: Манн, Иванов и Фербер, 2013. –544 c.

5. Хаммер М., Чампи Дж. Реинжиниринг корпорации: Манифест революции в бизнесе. Пер. с англ. — СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 1997. — 332 с.

6. Сатунина А.Е., Сысоева Л.А. Использование моделей оценки процессов при формировании панелей индикаторов информационно-аналитической системы организации//Вестник РГГУ. Серия: Документоведение и архивоведение. Информатика. Защита информации и информационная безопасность. 2016. № 3 (5). С. 54-66.

ИНФОРМАЦИОННО ЛОГИСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

В СОВРЕМЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

Чупин Александр Леонидович

аспирант Российского университета дружбы народов, РФ, г. Москва

Рассмотрены теоретические подходы к пониманию целей и задач логистических информационных систем в транспортных технологиях. Проанализированы электронные технологии, которые используются для информационного обеспечения в мировой практике: EDI — технологии, мониторинг грузов и подвижного состава, системы навигации и автоматизированы системы управления в транспортных в узлах. Проанализированы основные информационно технологические системы, которые применяются для информационной инфраструктуры. Определены их характеристики и обеспечения. Отражен опыт функционирование информационных логистических систем в Западной Европе. Рассмотрены основные автоматизированые информационные системы различных видов транспорта, в частности информационная система портового сообщества (ІСПС) на морском транспорте, речная информационная система (РИС) на внутреннем водном транспорте. Доказано, что благодаря развитию электронной логистики и внедрению логистических информационных систем повысится эффективность морских и речных перевозок, и станет возможной интеграция транспортной инфраструктуры Украины к единой транспортно логистической сети Европы.

Построение логистической системы доставки грузов —неотъемлемая часть развития транспортной инфраструктуры грузов достаточно широко внедрены на различных видах транспорта, но недостаточно внимания уделено их внедрению на водном транспорте.

65

Развитие логистики на транспорте в значительной степени

обусловленной развитием информационно-компьютерных технологий.

Упорядоченные информационные потоки обеспечены соответствующими

информационно-техническими средствами вместе с обученным персо-

налом составляют информационную инфраструктуру транспортного

предприятия, использование которой позволит реализовать движение

грузовых потоков, оптимизировать загруженность существующих

производственных мощностей, уменьшить материальные затраты

на всем пути логистического движения груза.

Целью статьи является определение путей внедрения

современных информационно-логистических систем в транспортных

технологиях на водном транспорте для эффективного управления

и развития транспортной инфраструктуры. В современной транспортной инфраструктуре Украины в

соответствии со стандартами мировой экономики постепенно происходят структурные системные изменения, ориентированные на логистику. Стратегия логистики характеризуется, прежде всего, эффектом интеграции, что приводит к уменьшению расходов и возрастанию качества обслуживания грузоотправителей и грузо-получателей [1, с. 502]. Информационная логистика, как область логистики, решающая проблемы организации и интеграции информационных потоков для принятия управленческих решений в логистических системах, приобретает в современных условиях новый характер, социальный и политический смысл, проходя путь от желаемого инновационного инструмента к масштабному и системному внедрению на всех иерархических уровнях [2, с. 52]. По мере распространения в деловую практику логистических систем возникла необходимость развития и внедрения в практику логистических информационных систем (ЛИС). В ходе эволюции понимания целей и задач логистических информационных систем было выявлено четыре базовых подхода.

Первый подход отражает традиционный взгляд на управление материальным потоком с использованием формального программного продукта, что позволяет проводить частичный учет движения товара (грузов) и его остановок (товарные складские запасы). Сторонниками этого подхода являются Е. Мате, Д. Тиксьє, А. Канке, И. Кошевая. Они считают основными элементами логистических информационных систем программный продукт и вычислительную технику. Этот подход является единственным, что применяется в большинстве предприятий малого и среднего бизнеса и транспортно-экспедиционных предприятиях Украины. Этот подход позволяет рационализировать процессы движения грузов за счет сокращения затрат времени и материальных средств

66

на обработку сопроводительной документации, повышение качества и оперативности учетных операций. Этот подход, ориентированный на концепцию Push, не обеспечивает конкурентоспособность пред-приятий, не позволяет использовать системный подход и интеграцию.

Второй подход к определению логистической информационных систем соответствует концепции маркетинговой информационной системы Ф. Котлера. Логистические информационные системы при этом рассматриваются как интерактивная система, включает не только программные продукты, но и персонал, оборудование, технологии, которые объединены информационным потоком, используемый логистическим менеджментом для планирования, регулирования, контроля и анализа функционирования логистической системы. Сторонниками этого подхода являются В.И. Сергеев, А.П. Долгов, А.С. Уваров. К преимуществам этого подхода следует отнести связь логистической информационной системы с внешней средой. Недостатком этого подхода является то, что он дает лишь общую концептуальную модель ЛИС, не содержит рекомендаций на выпол-нение конкретных задач, решаемых этой подсистемой, принципы и процедуры ее построения, не направленны на конкурентные преимущества.

Сторонниками третьего подхода к определению сущности ЛИС является Д. Бауерсокс, Д. Клосс. Они четко согласовывают взаимо-действие между данной подсистемой и конкурентоспособностью предприятия. А также считают важнейшим предназначением ЛИС является обеспечение интеграции с другими участниками логистической цепи. Интеграция, по их мнению, базируется на четырех уровнях информационного обеспечения, осуществление управленческого контроля, анализ решений и осуществления стратегического плани-рования. Технические устройства и программного обеспечения эти авторы рассматривают как материальную базу, а не как основной ее элемент. Преимуществами третьего подхода в сравнении со вторым является более четкое выделение целей и задач ЛИС, которые одновременно являются факторами формирования ее структуры. К числу факторов следует отнести также техническое и программное обеспечение предприятия.

Четвертый подход относится к формированию ЛИС, основанный на развитии концепции управления логистическими системами, которые сами по себе являются факторами, которые изменяют подходы к организации ЛИС, в том числе и ее структуру.

Управление цепями поставок (supply chain management — SCM) определяет необходимость разработки единого информационного пространства для участников цепей. Единое информационное

67

пространство рассматривается как совокупность информационных систем различной экономической функциональности, интегрированных друг с другом с целью постоянного информационного обмена и предназначенных для единой среды координации действий участников цепи поставок при реализации основных функций SCM в режиме реального времени. Оптимизация логистических цепей поставок за счет коллективного доступа к информационным ресурсам позволяет получать вспомогательный экономический эффект от их взаимо-действия участников. Управление логистическими операциями и цепью программы поставок превращаются в самостоятельную прибыльную сферу экономики. Этому способствуют новые хозяйственные отношения, которые возникают между поставщиками и потребителями в связи с необходимостью совместного управления материальными потоками на основе новейших информационных технологий.

Участники цепей поставок в процессе взаимодействия активно

используют такие преимущества логистических информационных

систем, как электронные средства управления транспортно-складскими

технологиями, электронный обмен данными. Условия поставок и

транспортировки продукции требуют объединение промышленных,

торговых, транспортно-экспедиционных компаний, обслуживающих

инфраструктуру рынка и создание интегрированных логистических

цепей и логистических сетей. Только таким образом возможно быстро,

своевременно, с минимальными затратами осуществлять поставку

продукции потребителям. Подобная структура бизнесу предполагает

использование качественно новой стратегической инновационной

системы – интегрированной логистики. Наиболее эффективные

решения в сфере интегрированных поставок могут быть реализованы

с использованием современных логистических информационных

систем.

Важным звеном в построении логистического движения товаров

является создание логистической транспортной системы. Одним

из основных средств, которые обеспечивают логистику, на транспорте

есть информационное обеспечение. Проанализируем существующие

информационно-технологические средства. Для информационного

обеспечения в мировой практике применяется следующие электронные

технологии: EDI — технологии, мониторинг грузов и подвижного

состава, системы навигации и автоматизированные системы управления

в транспортных узлах. EDI+технологии (Electronic Data Interchange) —

электронный обмен документами между потребителями информации

с использованием унифицированных стандартов формата данных

в прямых и обратных конверторах текстов на базе UN/EDIFACT OOH.

68

Практическая выгода от применения EDI заключается в улучшении

каналов связи между отдельными логистическими звеньями и

способствует их интеграции, в росте продуктивности логистических

систем, в снижении операционных, административных и логистических

затрат. Так, в Финляндии EDI на таможне занимает в среднем от 3 до

20 минут, около 60 % импортных деклараций исключительно в EDI.

В Исландии — примерно 50 % деклараций в ЭДО при среднем времени

выполнения таможенных формальностей в 15 минут. Наибольшего

успеха в применении EDI – технологии достигли США. Здесь

существует несколько независимых систем ASC (коммерция), ABI

(брокерский интерфейс), ACH (платежи), AMS (подача манифестов),

предназначенных для автоматизации таможенного оформления

импортируемых грузов.

Эффективность логистической системы на транспортировке

определяется возможностью ее интеграции в текущие транспортные

процессы. Создание сетевой автоматизированной системы на основе

использования современных информационно-компьютерных технологий

осуществляет связь между всеми участниками логистической сети.

Информационное обеспечение предлагается продвинуть на уровень,

что соответствует уровню логистического развития речного порта: для

портов с высоким уровнем логистической привлекательности —

создание информационного логистического центра (СЛЦ); для портов

со средним уровнем логистической привлекательности — обеспечение

компьютеризированным управлением диспетчерской службы портов;

для портов с низким уровнем логистической привлекательности —

обеспечение диспетчерских служб программным управлением для

оптимизации решений в отдельных функциональных областях, автома-

тизация документации автоматизированной системы документооборота

(EDI).

В целом повышение доступа к информации, связанно с исполь-

зованием единых международных стандартов EDIFACT и является

одним из основных условий развития грузовых перевозок. Это подтверждается современными рыночными тенденциями в

развитии информационных технологий. Применение информационных технологий дает существенное повышение эффективности логисти-ческой деятельности морских и речных портов. Даже относительно несложные формы частичной информатизации, доступны речным портам — автоматизация документооборота обеспечивает повышение эффективности их работы. Внедрение информационных транспортно-логистических технологий (электронного документооборота на основе стандартов EDI/EDIFACT, электронное логистическое сопровождение в рамках проекта LogCom международной программы TEDIM),

69

интерактивное взаимодействие участников в логистической цепи с использованием аппаратуры спутниковой навигации для слежения и превентивных мер взаимного страхования) — это лишь первый шаг в данном направлении.

Информационные логистические системы, которые внедряются в

морских и речных портах Украины, предназначены для интеграции

всех участников транспортного и грузового процесса в порту в единое

информационное пространство с возможностью предоставления доступа

к информации, используемой в рамках технологических процессов

транспортировки груза. Цель развития электронной логистики — это

интеграция в единой транспортно-логистической сети Евросоюза,

повышение эффективности морских и речных перевозок, экспеди-

торской и логистической деятельности.


1. Голосков В.Н. Инновационная логистика на железнодорожном транспорте:

монография/ В.Н. Голосков. - Москва: Креативная экономика, 2011. – 502 с.

2. Гаджинский А.М. Логистика: Учебник для высших и средних

специальных учебных заведений. 2-изд. - М.: ИВЦ «Маркетинг», 2008.

70

СЕКЦИЯ 5.

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

И МЕНЕДЖМЕНТ, СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

КАЧЕСТВОМ

МЕТОД АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕДУР

ВЫХОДНОГО КОНТРОЛЯ ПОКАЗАНИЙ ПРИБОРОВ

НА ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ЭТАПЕ ЖИЗНЕННОГО

ЦИКЛА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Аверин Валерий Анатольевич

соискатель, Юго-Западный государственный университет, РФ, г. Курск

Лысенко Ян Александрович

соискатель, Юго-Западный государственный университет, РФ, г. Курск

Снижение финансовых и материальных затрат в рамках

жизненного цикла технических систем во многом определяется производственным этапом, в котором процедуры выходного контроля и испытаний занимают ключевые позиции.

Технические системы имеют в своем составе значительное количество стрелочных, цифровых приборов и датчиков, требующих контроля. Поскольку контроль правильности отображения финформации панелями приборов, представляющий собой завершающий этап технологического цикла их производства в соответствии с методикой приемо-сдаточных испытаний, является монотонной и затратной по времени операцией, он должен производиться с применением оптико-электронных устройств автоматического контроля показаний, заменяющих ручной труд оператора.

Предлагается теоретико-множественное описание устройств контроля показаний панели приборов (УКППП) которое может быть одинаково успешно применено для описания УКППП, для описания любой конечной системы компонентов (блоков) УКППП, сформиро-ванной для выполнения некоей функции по заданным характеристикам на предыдущих этапах синтеза УКППП, и для описания модели элементарного компонента:

71

; ; ; ;УКПППМ K C F A X , (1)

где: K – множество компонентов, входящих в состав УКППП;

С – множество детерминированных связей, необходимых для

образования МУКППП из К;

F – функция, определяющая допустимую комбинацию компонентов

и детерминированных связей между ними;

А – множество методов и алгоритмов обработки и преобразования

видеоинформации, выполняемых компонентами К;

X – множество характеристик УКППП.

Основу компонентов К составляет множество элементарных

компонентов УКППП и множество функционально законченных

блоков УКППП. Эти модели должны быть удобными для перевода

на язык системы синтеза структур УКППП, а также отражать главные

особенности элементарных компонентов УКППП и множества

функционально законченных блоков УКППП. Модели, используемые

в большинстве существующих систем синтеза, отражают причинно-

следственные связи компонентов и операций представляются в виде

дуг с начальными и конечными вершинами.

Множество К теоретико-множественного описания представляет

собой множество функционально законченных элементов, выполняющих

каждый одну конкретно определенную функцию и имеющих строго

определенное количество входов и выходов. Конкретными примерами

таких элементов могут служить оптико-электронные датчики, усилители,

АЦП, ЦАП, микропроцессоры, оперативные запоминающие устройства,

различные элементы и блоки цифрового преобразования и обработки

видеоинформации. Множество С представляет собой множество связей

между компонентами УКППП, причем правила, по которым составляются

данные связи определяются функцией F, строго задающей допустимые

комбинации компонентов и связей между ними. Множество методов и

алгоритмов обработки и преобразования видеоинформации А, входящее в

теоретико-множественное описание УКППП, содержит все

существующие методы и алгоритмы обработки и преобразования

видеоинформации, реализуемые как программно, так и аппаратно

множеством компонентов К. Множество характеристик X содержит

основные характеристики, присущие УКППП. Из множества X

необходимо выделить следующие подмножества: XinУКППП –

подмножество входных параметров УКППП; XoutУКППП – подмножество

выходных параметров УКППП и XaddУКППП – подмножество

дополнительных параметров УКППП:

72

; ;inУКППП outУКППП addУКПППX X X X . (2)

Необходимо уточнить, что в описании входных XinУКППП и

выходных XoutУКППП параметров УКППП, допустимо абстрагирование от конкретных значений параметров, тогда как при описании дополнительных параметров XaddУКППП (например, цена, общее тепло-выделение), если таковые заданы техническим заданием, требуются условные обозначения каждого параметра, конкретные значения каждого параметра и операторы для каждого параметра, такие как «равно», «больше», «меньше». Исходя из этого подмножество дополнительных параметров УКППП представляется в следующем виде:

; ;addУКПППX L O V , (3)

где: L – множество обозначений дополнительных параметров УКППП,

О – множество операторов дополнительных параметров УКППП, V – множество значений дополнительных параметров УКППП. Множество операторов О представляет собой множество

символьных обозначений, выражающих отношение дополнительных параметров УКППП к конкретным числовым значениям V дополни-тельных параметров УКППП. (Например, в выражении «стоимость не более 100 условных единиц», оператором дополнительного параметра является словосочетание «не более», а числовым значением дополнительного параметра – число 100).

Рассматривая такое теоретико-множественное описание УКППП в более широком смысле, следует заметить, что формула (1) может быть одинаково успешно применена для описания УКППП, для описания любой конечной системы компонентов (блоков) УКППП, сформированной для выполнения некоей функции по заданным характеристикам на предыдущих этапах синтеза УКППП, и для описания модели элементарного компонента. Различие между описанием системы компонентов и элементарного компонента будет лишь в том, что во втором случае множество А будет состоять из одного элемента, а множество связей C и множество функций F – будут пустыми. Таким образом, теоретико-множественное описание элементарного компонента:

; K

K KM A X , (4)

где: АК – метод или алгоритм обработки и преобразования видео-

информации, реализуемый данным элементарным компонентом,

73

KX – множество характеристик, присущих элементарному

компоненту (входные, выходные, дополнительные).

С точки зрения синтеза сложных систем теоретико-

множественное описание позволяет декомпозировать УКППП на

функционально законченные блоки и применять метод синтеза для

каждого блока отдельно, а в дальнейшем при синтезе УКППП в целом

использовать уже готовые блоки. Такими функционально закончен-

ными блоками УКППП являются устройства ввода видеоинформации

в ЭВМ, устройства предварительной обработки видеоинформации,

устройства для адаптации оптико-электронных датчиков к изменяющейся

освещенности и т. д., функционирующие в зависимости от решаемой

задачи по различным алгоритмам.

Теоретико-множественное описание таких функционально

законченных блоков УКППП представлено в виде:

; ; ; ;Б Б Б Б Б БM K C F A X , (5)

где: KБ – множество элементарных компонентов, входящих в состав

каждого функционально законченного блока;

СБ – множество детерминированных связей, необходимых для

образования каждого блока;

FБ – функция, определяющая допустимую комбинацию

элементарных компонентов и детерминированных связей между ними

внутри блока;

АБ - множество методов и алгоритмов обработки и преобразования

видеоинформации, выполняемых компонентами КБ;

XБ – множество характеристик каждого функционально закончен-

ного блока.

Таким образом, для конкретного УКППП, состоящего из

определенного набора компонентов:

; ; ; ;УКПППi i i i i iM K C F A X ,i ТЗX X , (6)

где: ХТЗ – множество характеристик УКППП, заданных в техническом

задании.

В качестве метода структурного синтеза УКППП выбран синтез

с использованием графовых моделей. Процесс синтеза УКППП

представляется как поиск последовательности (цепочки) компонентов

УКППП во взаимосвязанной системе УКППП. Отношение «взаимосвя-

занность» отображается в виде графа взаимосвязей компонентов

74

УКППП и указывает на однотипность выходных величин одних

компонентов и входных величин других компонентов УКППП. Для данного метода компоненты УКППП описываются

списковой моделью вида 12

: ...K K K Kout in in inmi

X X X X , i=1…n,

которая интерпретируется как 1 2: ...i mвых вх вх вх , i=1…n, где n –

количество выходов модели компонента УКППП, m – количество входов модели компонента УКППП.

Для работы с моделями компонентов УКППП используется следующее специальное правило вывода:

1, (( ) )

p j i

i

mK K K

in УКППП in out УКПППj

K

out УКППП

X M V X X M

X M

, i=1…n; j=1…m. (11)

Здесь K

inX и K

outX интерпретируются соответственно как входные

и выходные величины компонента УКППП, а 1

(( ) )j i

mK K

in outjV X X

– как

модель компонента УКППП. Результатом процесса синтеза устройств контроля показаний

панели приборов может являться: 1. Законченное устройство контроля показаний панели

приборов, соответствующее всем заданным критериям. 2. Промежуточный вариант, частично соответствующий

заданным в начале процесса синтеза критериям. В связи с этим по завершению процесса синтеза необходима оценка

адекватности полученного результата критериям, заданным экспертом, что позволяет говорить о синтезе структур УКППП с использованием графовых моделей как об автоматизированном методе.


1. Бойченко А.В. Управление жизненным циклом информационной системы на основе профилей / А.В. Бойченко, О.В. Лукинова // Системы высокой доступности. – М., 2015. – Т. 11, № 3. – С. 64–68.

2. Дегтярев С.В. Моделирование структур оптико-электронных устройств / С.В. Дегтярев, Д.В. Жуковский // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: материалы XVI НТК с участием зарубежных специалистов. – М., 2014. – С. 63-64.

75

ПРОБЛЕМА ПОДГОТОВКИ ЛОГИСТОВ

Мялкина Ольга Геннадьевна

студент Государственного социально-гуманитарного университета,

РФ, г. Коломна

В настоящее время логистическая инфраструктура является

важной подсистемой практически всех отраслей отечественной эконо-

мики, а специалисты в области транспортной логистики являются

значимыми партнерами любой конкурентоспособной компании.

Современная логистика – явление парадоксальное. То, что мы сегодня

называем логистикой, возникло с зарождением цивилизации: это

никакое не новшество. Однако самые совершенные достижения

логистики воплотились в наиболее впечатляющих и передовых чертах

современного бизнеса и управления государственным сектором.

Логистика охватывает и объединяет в единый процесс такие

разнообразные виды деятельности, как информационный обмен,

транспортировка, управление запасами, складское хозяйство, грузо-

переработка, упаковка. Благодаря сочетанию элементов логистика

представляет собой весьма непростую, но и многообещающую сферу

карьерного роста. Логистике принадлежит стратегически важная роль

в современном бизнесе, и этим объясняется тот факт, что все больше

специалистов, добившихся успеха в этой области, постепенно

продвигается на высшие должности в руководстве компаний.

Актуальность моей работы обусловлена тем, что в настоящее

время профессиональная подготовка транспортных логистов в высших

учебных заведениях уделяется мало времени. В настоящее время

логистика является важной частью в сфере транспортного обслуживания,

поэтому подготовка высококвалифицированных кадров в данной

области очень важна. Важно не только дать студентам теоретические

знания, но и немалую часть должна занимать психологическая

подготовка.

Объектом данного исследования является кадровая политика в

области логистики. Предметом исследования данного исследования

являются требования, предъявляемые к подбору персонала в области

логистики. Целью исследования выступает анализ вакансий на

должность логиста и выявление требований к этой должности.

Задачами данного исследования являются: анализ вакансии

логистов и выявить основные требования, предъявляемые к этой

должности; разработка списка требований к должности логиста.

76

В данном исследовании был использован такой метод исследо-

вания, как анализ интернет ресурсов. Этот метод был применён к

содержанию сайта Head Hunter.

Первоначально, логистика была выделена из других наук как

отдельная предметная область знаний. Основой такого выведения

послужила развившаяся практика управления материальными потоками,

что отличает логистику как сферу менеджмента от прочих направлений

развития науки управления. Логистика – это сфера, в которой

ежедневно выполняется огромное количество задач, и циркулируют

большие потоки информации, поэтому логистам нужно уметь

стратегически мыслить, четко соблюдать установленные сроки и быть

очень внимательными. Компании всегда стараются сократить свои

расходы, а логистика – одна из наиболее затратных статей, поэтому

в этой сфере ценится тот профессионал, который сможет удачно

провести тендер с минимальным расходом денежных средств.

Исходя из анализа вакансий на должность логиста, можно

выделить основные требования, предъявляемые к этой вакансии:

высшее образование; опыт работы логистом от 1 года; знание города

и региона; понимание особенностей движения; знание ПК и владение

пакетом офисных программ (Excel, Word).

Это базовые требования, которые руководители предъявляют к

должности логиста. Также логист должен обладать такими личными

качествами, как стрессоустойчивость, внимательность, ответственность,

обучаемость, дисциплинированность, оперативность и исполнительность.

В роботе помогут коммуникабельность, грамотная речь и умение

предвидеть результат. Данный перечень требований поможет уже

на этапе собеседования поможет отобрать лучших специалистов.

Генеральный директор рекрутингового агентства «Мегаполис XXI»

говорит: «Логистический менеджмент уже давно не ограничивается

такими классическими логистическими функциями, как складирование

или транспортировка. В зону ответственности логистики все больше

интегрируются такие функции, как исполнение заказа, снабжение,

планирование и контроллинг производства, обслуживание потребителя».

Обучение логиста является важнейшим фактором при принятии

на работу. Работодатели отдают предпочтение как специалистам с

высшим образованием по специальности «Логистика», так и менед-

жерскому образованию. Выпускникам гуманитарных факультетов

отдается меньше внимания, так как важно, чтобы будущий сотрудник

понимал основные бизнес - цепочки, мог рассчитывать эффективные

схемы доставки, складирования, хранения товаров и имел

аналитический склад ума.

77

Для получения должности логиста необходимо наличие высшего

образования. Анализ сайтов вакансий показывает, что для работы по

профессии логиста обязательно нужно иметь диплом о высшем

профессиональном образовании по соответствующей специальности

или по такой специальности, которая позволяет работать логистом

(смежная или похожая специальность). Среднего профессионального

образования будет не достаточно для того, чтобы стать логистом.

Базовые предметы будущего логиста – международная и

производственная логистика, сбытовая деятельность, организация и

проектирование логистических систем. Большую роль играет

свободное владение иностранным языком и специализированными

компьютерными программами – эти факторы могут оказать решающее

влияние, как на сферу деятельности, так и на уровень заработной

платы.

Также логистом можно стать, имея за плечами любое образование.

Если окончить ВУЗ по таким специальностям как маркетинг,

экономика, менеджмент, то полученные знания, несомненно,

пригодятся. Хотя в этой профессии больше имеет значение личные

и профессиональные качества, полученный опыт. Есть достаточное

количество курсов повышения квалификации, тренингов для

управленцев и логистов. Самым полезным является обучение за

границей, так как именно западные специалисты имеют достаточно

знаний в области управления бизнесом. Если человек только недавно

окончили школу или хотите получить второе высшее образование,

то лучше делать выбор между ВУЗами, дипломы которых наиболее

востребованы у работодателей.

К лучшим высшим учебным заведениям России, где вас обучат

основам профессии логиста, относятся: Национальный исследова-

тельский университет «Высшая школа экономики»; Высшая школа

бизнеса МГУ им. М.В. Ломоносова; Государственный университет

управления; Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова;

Высшая школа корпоративного управления РАНХиГС при

Президенте РФ.

Таким образом, область профессиональной деятельности логистов

включает: технологию, организацию, планирование и управление

технической и коммерческой эксплуатацией транспортных и

транспортно-технологических средств, организацию на основе

принципов логистики рационального взаимодействия видов транс-

порта, а также организацию системы взаимоотношений по обеспечению

безопасности движения на транспорте.

78

Следовательно, для повышения качества подготовки специалистов

по транспортной логистике существенное значение имеют:

1) формирование в процессе обучения социально-психологической

компетентности, обеспечивающей эффективное решение комплексных

проблем в транспортной сфере;

2) проектирование профессионально ориентированного содержания

дисциплины «Транспортная психология» с учетом особенностей

будущей профессиональной деятельности студентов;

3) внедрение в учебный процесс инновационных методов

обучения, повышающих активность студентов, их мотивацию к

учебно-профессиональной деятельности и позволяющих перейти от

пассивного усвоения знаний к их активному применению в

моделируемых или реальных ситуациях в профессиональной среде.


1. Бауэрсокс Доналд Дж., Клосс Дейвид Дж. Логистика: интергрированная

цепь поставок. 2-е издание / [Пер. с англ. Н.Н. Барышниковой,

Б.С. Пинскера]. – М.: ЗАЩ «Олимп – Бизнес», 2008 – 640 с.

2. Уотерс Д. Логистика. Управление цепью поставок: [Пер. с англ.

В.Н. Егорова] – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003 – 503 с.

3. Дыбская В.В., Зайцев Е.И., Сергеев В.И., Стерлигова А.Н. Логистика:

Учебник / под. ред. В.И. Сергеева. – М.: Эксмо, 2008. – 944с. – (полный

курс МВА).

79

СЕКЦИЯ 6.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ,

РАДИОТЕХНИКА

ОСОБЕННОСТИ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ

ДЕТЕКТОРОВ АППАРАТУРЫ ИНГКС

ОТ ТЕПЛОВЫХ НЕЙТРОНОВ

Рачков Роман Сергеевич

инженер-конструктор, ФГУП «ВНИИА» им Н.Л. Духова, РФ, г. Москва

Копылов Сергей Иванович

главный специалист, ФГУП «ВНИИА» им Н.Л. Духова, РФ, г. Москва

Асосков Пётр Юрьевич

ведущий специалист, ФГУП «ВНИИА» им Н.Л. Духова, РФ, г. Москва

Шоленинов Сергей Эдуардович

начальник группы, ФГУП «ВНИИА» им Н.Л. Духова, РФ, г. Москва

Аннотация. При конструировании каротажной аппаратуры

импульсного нейтронного гамма-каротажа большое внимание уделяется обеспечению радиационной защиты сцинтилляционных детекторов от тепловых нейтронов. Необходимость такой защиты обусловлена взаимодействием тепловых нейтронов с материалами конструкции аппаратуры, вследствие чего образуется дополнительное гамма-излучение, являющееся радиационным фоном. В работе представлено несколько способов для защиты детекторов от тепловых нейтронов с помощью борсодержащих материалов. Проведены расчеты, результаты которых показывают высокую эффективность разработанной защиты и композиционного материала.

Ключевые слова: радиационной защита, бор, сцинтилляционные

детекторы, фон, гамма-излучение, каротажная аппаратура.

80

Введение

В основе аппаратуры спектрометрического импульсного

нейтронного гамма-каротажа (АИНК) лежит принцип облучения породы

быстрыми нейтронами от нейтронного генератора и регистрации

ответного гамма-излучения с помощью сцинтилляционных детекторов.

При конструировании такого роды аппаратуры большое внимание

уделяется радиационной защите, которая предназначена для снижения

количество нейтронов, попадающих на материалы конструкции

детекторной части аппаратуры. Потребность в такой защите

обусловлена тем, что в результате взаимодействия нейтронов с

материалами конструкции образуется гамма-излучение, которое

является дополнительным радиационным фоном и его следует

вычитать из результирующего спектра. Одновременно необходимо

обеспечить защиту детекторов от тепловых нейтронов, образующихся

в результате торможения потока быстрых нейтронов нейтронного

генератора радиационной защитой блока детекторов, состоящей из

комбинации вольфрама и висмута (поток вдоль прибора). Подобная

защита быстрых нейтронов применяется в аппаратуре АИНК-89С-2,

АИНК-73С-2. Другой потока тепловых нейтронов поступает из

скважинного пространства.

В качестве основного материала защиты был выбран бор.

Бор обладает преимуществами не только с точки зрения хорошей

способности поглощения тепловых нейтронов, но и представляет

собой стабильный, термостойкий, неядовитый, дешевый и достаточно

распространенный химический элемент. Кроме того, поглощение

нейтронов в 10В происходит по реакции (n, α), что не приводит к

образованию побочного гамма-излучения.

Защита от тепловых нейтронов, поступающих из окружающего

скважинного пространства

Конструктивно радиационная защита расположена на прочном

корпусе аппаратуры вокруг детекторной части и представляет собой

смесь порошка карбида бора со связующими компонентами (цемент,

клей). Для определения эффективности борной защиты было

выполнено математическое моделирование для модели блока детекторов

аппаратуры, представленной на рис. 1.

81

Примечание: 1 – пласт, 2 – цементное кольцо, 3 – обсадная труба,

4 – скважинная жидкость; 5 – детекторная часть прибора (зона прибора).

Рисунок 1. Расчетная схема. Зона скважины

Авторами был проведен расчет для следующих 2-х случаев:

прочный корпус выполнен с проточкой в 1 мм, в которой находится борная защита;

прочный корпус выполнен без проточки. Борная защита отсутствуют.

Математическое моделирование выполнялось методом Монте-Карло в программе MCNP.

Для оценки эффективности борной защиты вычислялось отношение двух суммарных счетов гамма-квантов во всем диапазоне энергий: счет гамма-квантов, зарегистрированных от зоны прибора (зона 5) и счет гамма-квантов, зарегистрированных от всех пяти зон (прибора и скважины). Отношение этих двух счетов показывает вклад радиационного фона от прибора в общий спектр. Результаты расчета сведены в таблицу 1.

82

Таблица 1.

Результаты моделирования эффективности радиационной защиты

Расчет

Дальний детектор Ближний детектор

Счет от

прибора

Счет от

всех зон

Доля

фона

Счет от

прибора

Счет от

всех зон

Доля

фона

Расчетный случай

с проточкой и

борной защитой

4,8·105 4,8·106 9,9 % 1,3·106 7,5·106 16,9 %

Расчетный случай

без проточки, без

борной защиты

2,4·106 7,1·106 33,3 % 6,5·106 13,6·106 47,5 %

Из результатов моделирования (таблица 1) следует, что в случае

отсутствия борной защиты доля фона в общем регистрируемом

спектре составляет 33,3 % для дальнего и 47,5 % для ближнего

детекторов. Сравнивая полученные результаты, можно видеть, что,

если снаружи корпуса имеется борная защита, то доля фона

уменьшается и составляет 9,9 % для дальнего детектора и 16,9 % для

ближнего детектора. Таким образом, применение борной защиты

позволяет существенно снизить долю фона, обусловленного

взаимодействием тепловых нейтронов с материалами конструкции

самого прибора.

Защита от тепловых нейтронов, поступающих вдоль прибора

Для защиты от прямого потока тепловых нейтронов, отраженных

от частей корпуса прибора, применявшиеся ранее материалы имели

технологические недостатки, которые приводили к постепенному

заметному снижению их эффективности при каждой спускоподъёмной

операции в скважине за счет их механического разрушения. В чистом

виде такие материалы как карбид бора и литий имеют определенные

технологические недостатки: например карбид бора даже в

спрессованном виде достаточно хрупкий материал, а литий

самовоспламеняется при взаимодействии с водой.

В связи с этим, было принято решение о создании нового

композиционного материала на основе карбида бора. Рассматривались

следующие связующие элементы, которые могли бы совместно

с карбидом бора образовать монолитный и прочный материал:

полиэтилен – данный материал обладает повышенной

радиационной стойкостью, но при этом имеет низкую температуру

деструкции порядка 120 ̊С) [1], [3];

83

эпоксидные смолы – обладают высокой радиационной стой-

костью и повышенной эксплуатационной температурой более 200 ̊С,

но без дополнительных модификаторов и поверхностно активных

веществ обладают плохим сцеплением с бором;

фенольфольмальдегидные смолы – обладают немного меньшей

радиационной и температурной стойкостью (150 ̊С), но имеют лучшую

механическую прочность. Детали на основе фенольфольмальдегидной

смолы обладают повышенной технологичностью при производстве [3].

Необходимым условием для получения монолитного материала с

высокими физико-химическими показателями является хорошее

соотношение карбида бора и полимерного связующего. Наибольшее

соотношение показал пульвербакелит СФП-012А, на основе которого

удалось изготовить материал, включающий в себя 71 % весового бора

и 29 % смолы.

Для определения зависимости коэффициента ослабления от

толщины экрана, изготовленного из разработанного материала,

проводился соответствующий расчет в программе MCNP. Расчёт

проводился при условии, что поток тепловых нейтронов диффунди-

рует вдоль аппаратуры, то есть перпендикулярно поверхности экрана.

Рисунок 2. Зависимость коэффициента ослабления

от толщины защиты

1

10

100

1000

10000

100000

0 1 2 3 4 5

Ко

эфф

иц

иен

т о

слабл

ени

я

Толщина экрана, мм

84

Предлагаемый композиционный материал имеет объемную

плотность бора 1667 мг/см3, что обеспечивает ослабление фона по

тепловым нейтронам более чем в 3000 раз при использовании экрана

в 3 мм (рис 2). Данный композиционный материал обеспечивает

возможность изготовления конструкционных элементов различной

сложности с высокой механической прочностью и работающих

в широком диапазоне температур от минус 40 до 150 ˚С.

Выводы

1. Предложен способ защиты от прямого потока тепловых

нейтронов с помощью пластин из композиционного материала на

основе карбида бора. Разработанный материал обладает высокой

механической прочностью и позволяет ослаблять поток тепловых

нейтронов более чем на три порядка при толщине слоя в 3 мм.

2. Предложен способ защиты сцинтилляционных детекторов

от тепловых нейтронов околоскважинного пространства, суть которого

заключается в размещении на внешней стороне корпуса композици-

онного состава, поглощающего тепловые нейтроны. Состав включает

в себя порошок карбида бора и связующие компоненты (клей, цемент).

3. Результаты расчетов показали, что использование такой

радиационной защиты для сцинтилляционных детекторов позволяет

в 3 раза уменьшить фон в детекторной части прибора.


1. Защита от ионизирующих излучений, / Под ред. Гусева Н.Г.// т. 1

Физические основы защиты от излучений // -М.: Энергоатомиздат, 1969. -

с .367.

2. Защита от радиоактивных излучений, / Под ред, Николаева А.В. - М.:

Металлургиздат, 1961, с. 404.

3. Князев В.К. Эпоксидные конструкционные материалы в машиностроении. -

M.: Машиностроение, 1977,- с. 184.

85

СЕКЦИЯ 7.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

НЕОБХОДИМОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ

ТЕПЛОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ ПЕРВЫХ

МАССОВЫХ СЕРИЙ

Ельцов Александр Романович

студент магистратуры факультета безотрывных форм обучения

по направлению строительство Санкт-Петербургского государственного

архитектурно-строительного университета, РФ, г. Санкт-Петербург

Аннотация. В работе рассмотрена необходимость повышения

теплоэффективности зданий первых массовых серий. Автором

определено, что за счет утепления отдельных квартир в многоэтажном

жилом доме повышение энергоэффективности и теплоэффективности

всей конструкции невозможно. Необходимо применение целого

комплекса мер, направленных на снижение потерь тепла и уменьшение

объема коммунальных расходов на обогрев зданий.

Ключевые слова: теплоэффективность, здания первых массовых

серий, ЖКХ, энергозатраты.

На современном этапе постоянно возрастают тарифы на

коммунальные услуги, что при заметном снижении уровня жизни

населения приобретает острую актуальность. В отличие от России в

большинстве стран мира проблему повышения энергоэффективности

зданий решают уже давно и достаточно успешно, однако в нашей

стране она занимает далеко не первое место [2].

Известно, что основная доля использования тепловой энергии

приходится на сектор ЖКХ: так, для отопления жилых зданий расхо-

дуется более 40 % всех топливно-энергетических ресурсов нашей

страны. Не секрет, что уровень удельного энергопотребления

большинства российских зданий намного выше, нежели в большинстве

86

других стран, имеющих аналогичные или близкие климатические

условия. Это связано с тем, что многими странами мира была

своевременно проведена огромная работа, направленная на снижение

энергопотребления, особенно в коммунальной сфере. Так, за счет

проведения таких работ Дания добилась снижения потребления

тепловой энергии на отопление на 40 %; это произошло за счет

теплотехнической реконструкции и утепления наружных ограждений

старых зданий и сооружений, также улучшилось и качество и

энергетической эффективности вновь возводимых [5].

Если при строительстве новых домов проблему повышения

энергоэффективности стараются решать уже на этапе проектирования,

то по существующему жилищному фонду, особенно домам, относящимся

к первым массовым сериям, проблема стоит наиболее остро.

Возникновение теплопотерь в таких домах происходит за счет

открытых холодных неотапливаемых подъездов, внутренних стен,

выходящих на неотапливаемую лестничную клетку, неутепленных

чердаков, неутепленных полов первых этажей, старых окон, неотре-

монтированных стен с отваливающейся штукатуркой, устаревшего

неэкономичного инженерного оборудования и пр. и это при том,

что стоимость коммунальных услуг постоянно возрастает.

Основа архитектурного облика большинства спальных районов

городов – это типовые серии жилых домов, которые строились в

городах бывшего СССР и в некоторых восточно-европейских странах.

В соответствии с технологией строительства такие дома являются

панельными, блочными и кирпичными. С начала 1960-х годов жилищное

строительство в СССР практиковало промышленное домостроение:

сооружались микрорайоны из 5- и 9-этажных серийных панельных

домов. Этим снижалась себестоимость строительства, увеличивался

ввод жилья. Одновременно со строительством крупнопанельных

домов возводились и серийные дома из «блоков» - тех же панелей,

только не во всю стену [7].

В СССР в качестве предвестников будущего массового

строительства на основе индустриальных блоков и панелей выступили

шлакоблочные «сталинки». В 1960 году было начало строительство

жилых 9-этажных панельных домов, в 1963 года - 12-этажных.

В 1970 году был принят Единый каталог строительных деталей,

ставший основой для разработки будущих типовых проектов. Дома,

построенные по таким проектам, имели существенный недостаток -

недостаточную теплоизоляцию, что приводило к пониженной

температуре зимой и повышенной – летом.

87

Объем устаревшего жилого фонда в российских городах достаточно

велик, и производить его модернизацию целесообразно поэтапно.

При этом необходимо выяснить, какие из домов нуждаются в срочном

принятии мер по повышению энергоэффективности [7].

Исследования показывают, что первыми должны подвергаться

реконструкции жилые дома, выполненные с наружной штукатуркой,

защищающей шлакоблоки от увлажнения. Так, при нарушении

влажностного режима штукатурка разрушается. Общеизвестно, что

влажный строительный материал, особенно теплоизоляционный,

неприемлем ни с гигиенической, ни с теплотехнической точек зрения.

Повышение влажности влечет за собой увеличение коэффициента

теплопроводимости, соответственно общее сопротивление теплопере-

дачи конструкции снижается. Также влажные конструкции являются

причиной образования грибка и плесени.

Помимо теплотехнического и санитарно-гигиенического значения

нормальный влажностный режим ограждения имеет также и большое

техническое значение, так как определяет уровень долговечности

ограждения. Так, скорость разрушение обычного керамического

кирпича, который достаточно долговечен, в мокрых стенах происходит

достаточно быстро. При использовании блоков из ячеистого бетона

картина усугубляется дополнительным количеством «мостиков

холода», которые образуются в кладочных швах. Температура швов

внутри помещения значительно ниже, чем температура поверхности

ячеистых блоков (блоки уложены с использованием обычного

цементно-известкового раствора, ширина швов от 10 мм до 30 мм) [6]. Если в доме имеются трещины, это тоже служит источником

дополнительных теплопотерь. Такие дома необходимо утеплять в первую очередь. Ко второй очереди утепления нужно отнести панельные дома, имеющие однослойные стеновые панели. Известно, что большинство панельных зданий массовых серий часто строилось с отступлениями от строительных норм. За счет низкого качества строительно-монтажных работ на ремонт таких зданий постоянно направлялись значительные суммы, при этом, чаще всего ремонти-ровались панельные стыки. Дождевая вода, попадая внутрь панелей через неплотные стыки, снижает термическое сопротивление стен, за счет чего происходил рост тепловых потерь.

Другое слабое место - это сопряжение окон и наружных стен. Здесь при косом дожде вода часто попадает в тело панелей, ухудшая их теплозащитные свойства и разрушая строительную конструкцию. Часто вода в этих местах проникает также и в жилые помещения. По этой причине термическое сопротивление стен в таких зданиях в четыре-пять раз ниже нормативного. При ухудшении теплозащитных

88

свойств в холодную пору на внутренней поверхности образуется конденсат и даже черная плесень, панели промерзают. Затраты на отопление таких зданий значительно увеличиваются [6].

У пятиэтажных домов первых серий, имеющих хорошую внешнюю

облицовку, основные теплопотери происходит через цоколь и полы

первого этажа, что также повышает затраты на отопление.

Исследователи отмечают, что значительные теплопотери

выявляются и в девятиэтажных жилых домах серии с трехслойными

стеновыми панелями: в таких зданиях тепло уходит через нека-

чественно выполненные стыки. Еще одной проблемой, является

некачественная теплоизоляция стен. Причем некачественной она

является не только в соответствии с конструктивными требованиями

(недостаточная толщина утеплителя и пр.), но и из-за нарушения

технологии производства работ и пр. Общеизвестно, что эффективность

так называемого «лоскутного утепления» фасада здания, то есть

утепления отдельной квартиры в многоэтажном жилом доме

не достаточно для повышения энергоэффективности конструкции:

тепло, которое обогревает одну квартиру, через стены, вентиляцию

будет обогревать и другую. Кроме того, тепло в многоэтажном жилом

доме распределяется также на обогрев мест общего пользования:

коридоров, лестничных клеток, подвалов, чердаков и пр. Соответственно,

многоэтажный жилой дом потребляет тепловую энергию как единый

объект, таким образом, его утепление необходимо осуществлять

полностью посредством создания утепленной оболочки здания.

Таким образом, можно заключить, что наибольшие теплопотери

выявлены в жилых домах, которые выполнены из мелких блоков и

имеют поврежденную наружную штукатурку, они должны утепляться

в первую очередь. В основном, это касается так называемых

«сталинок». Для проведения термореконструкции жилых домов,

имеющих наружную облицовку керамической плиткой необходимо

сначала произвести расчеты для определения накопления влаги в

конструкции. Также необходимо обследование наиболее слабых мест

здания: углов, теплопроводных включений, где возможно охлаждение

в зимнее время до температуры точки росы с выпадением конденсата,

что недопустимо. Также за счет утепления отдельных квартир в

многоэтажном жилом доме повышение энергоэффективности и

теплоэффективности всей конструкции невозможно. Необходимо

применение целого комплекса мер, направленных на снижение потерь

тепла и уменьшение объема коммунальных расходов на обогрев

зданий.

89


1. Андрижиевский А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент

[Текст]: учебное пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин. - 2-е изд.,

испр. - Минск: Вышэйшая школа, 2015. - 294 с.

2. Башмаков И. Российский ресурс энергоэффективности: масштабы,

затраты и выгоды / И. Башмаков // Вопросы экономики. - 2014. - № 2.- С. 71-89.

3. Гагарин В.Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты

ограждающих конструкций зданий в условиях рыночной экономики //

Новости теплоснабжения. - 2012 г. - № 1. – С. 19-22.

4. Кобелев Н.С. Теплоснабжение района города [Текст]: учебное пособие /

Н.С. Кобелев, Э.В. Котенко, Н.Е. Семичева. - Курск: КГТУ, 2014. - 139 с.

5. Ковалев В.Д. Энергосбережение и энергобезопасность в электроэнергетике /

В.Д. Ковалев, Л.В. Макаревич // Электро. - 2013. - № 2.- С. 2-8.

6. Кононова М.С. Оценка энергосберегающего потенциала жилой застройки

на основе анализа теплоэнергетических паспортов зданий / М.С. Кононова

// Известия вузов. Строительство. - 2009. - № 10. - С. 105-109.

7. Лапицкая В. Будем учиться экономить / В. Лапицкая // Городские

известия. - 2014. - 27 апреля. - С. 3.

ЗАЩИТНЫЕ ОКОННЫЕ ПЛЕНКИ В ДЕЛЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

Лобовко Александр Владимирович

ведущий специалист, Представительство American Standard Windows Film на Крите

Греция, о. Крит

Аннотация. Обеспечение нормальных условий труда (микро-

климата, освещенности, защиты от травм) является главной задачей

любого работодателя. Предлагается широко использовать энергосбере-

гающие оконные пленки, позволяющие одновременно обеспечить

энергосбережение, травмобезопасность и комфортное освещение при

очень малых затратах.

Ключевые слова: микроклимат, освещенность, защитные

покрытия, энергосберегающие оконные пленки.

Keywords: microclimate, illumination, protective coatings, energy

saving window film.

90

Постановка проблемы. Закон Украины «Об охране труда»

требует от любого работодателя обеспечения благоприятных условий

труда для работников. В комплекс благоприятных условий труда

входят, в частности, микроклимат, освещенность, защита от

травматизма. В настоящий момент все эти показатели обеспечиваются

по отдельности, что вызывает значительные затраты.

Анализ последних исследований и публикаций. Вопросы

обеспечения микроклимата помещений во взаимосвязи с энергосбе-

режением рассматриваются в работах Ю.Я. Кувшинова [1, 2] и

Ю.А. Табунщикова [3].

В [1, 2] основной акцент делается на процессы формирования

микроклимата и его связи с энергетическими характеристиками

здания. Авторы предлагают учитывать энергоресурсы здания на

уровне проектирования. В [3] основной задачей являлась оценка возмож-

ностей минимизации энергозатрат для обеспечения микроклимата.

Рассмотрены возможности применения индивидуальных средств венти-

ляции. Все предлагаемые методы позволяют решить только отдельные

задачи охраны труда и являются достаточно дорогостоящими.

Цель статьи – оценить возможности применения различных

типов защитных оконных пленок для обеспечения нормальных

условий труда.

Основные результаты исследования Проведенный анализ современных технологий оконных покрытий

показывает, что они позволяют обеспечить многие требования охраны труда.

Защита от травматизма. На некоторых предприятиях потен-циальная опасность производственного травматизма связана с возможностью разбития стекла и поражения работников и других лиц осколками стекла. Такая ситуация существует в организациях, связанных с работой с детьми, а также на производственных предприятиях. Установка защитных металлических сеток снижает освещенность, а также ухудшает условия психологического комфорта. Альтернативным решением проблемы является нанесение на оконные стекла защитных упрочняющих пленок. Достаточно использовать упрочняющие пленки толщиной 56…224 мкм. Такие плёнки реко-мендуются к установке при необходимости защиты: а) от поражения осколками стекла; б) от мелкого хулиганства. Эти стекла не защитят от проникновения в помещение, но для целей охраны труда этого и не требуется. Ударостойкость стекол при наличии защитной пленки становится вполне достаточной: по данным испытаний [4] обычное стекло толщиной 4 мм, покрытое пленкой толщиной 112 мкм имеет ударную прочность 20,4 Дж, что равноценно ударопрочности триплекса.

91

Улучшение условий освещения. Наилучшим для зрения работников считается естественное освещение, однако слишком яркий свет создает дискомфорт для глаз, а также может вызывать блики из-за отражения на стеклянных и полированных поверхностях. Все это понижает работоспособность. Для снижения яркости прямого и отраженного света до требуемой величины с одновременным сохранением достаточной прозрачности оконных проемов может применяться тонирующая оконная пленка, позволяющая уменьшить яркость света в пределах 20…80 % [5], что существенно облегчает чтение документов, работу с монитором, и другие виды работ.

Применение тонирующих пленок обеспечивает эффективную защиту работников от вредного воздействия ультрафиолетового излучения, отсекая его на 98-99 %.

Проблема обеспечения микроклимата в помещениях часто является трудноразрешимой, особенно в условиях холодного климата и при недостаточном теплоснабжении. Согласно санитарным нормам, в производственных помещениях, где работа выполняется сидя (например, в офисах), в зимнее время должна поддерживаться температура воздуха 21-24 оС. Даже при условии обеспечения качествен-ного отопления часть тепла обязательно теряется через ограждающие конструкции. По некоторым подсчетам [6] определено, что теплопотери через остекленные поверхности составляют 30-60 % от суммарных потерь. Согласно [7] коэффициент сопротивления окон теплопередаче должен быть не менее 0,6 м2·К/Вт для первой климатической зоны и 0,75 м2·К/Вт для второй климатической зоны [7, c. 12]. Данные нормы принимаются для площади остекления здания менее 25 %. Фактически в настоящее время площадь остекления типового офисного помещения составляет обычно до 30-35 %. Соответственно на 13-24 % (в зависимости от климатической зоны) возрастает и требуемое сопротивление окон теплопередаче. Таким образом, из-за утечек тепла через прозрачные поверхности увеличиваются расходы на обогрев помещений зимой до 70 %, а на кондиционирование летом до 40 % [4].

Потери тепла через стекло на тепловое излучение (66 % от общих потерь) можно практически исключить с помощью энергосбере-гающих (низкоэмиссионных) покрытий, которые сейчас используются во многих странах мира.

Для повышения энергосберегающей способности стекла необхо-димо повысить его способность отражать длинноволновое тепловое излучение (длина волны 5-25 мкм).

Эта способность тем выше, чем меньше величина эмисситента: например, эмисситент обыкновенного оконного стекла составляет 0,82-0,84 у низкоэмиссионных покрытий – 0,17-0,2.

92

Сравнительные характеристики окон разных типов приведены

в табл. 1.

Таблица 1.

Сравнительные характеристики теплопотерь

через окна разной конструкции

Тип окна

Коэффициент

сопротивления

теплопередаче RT

Удельные

потери тепла

q, Вт/м2

Потери тепла

через стандартное

окно 1х1,6 м Q, Вт

Обычное окно с

двойными рамами 0.37 135 216

Стеклопакет (толщина

стекла 4 мм)

с воздушной

прослойкой 16 мм

с аргоновой




и твердым теплоза-

щитным покрытием

0.32

0.34

0.59

156

147

85

250

235

136

Двухкамерный

стеклопакет

с воздушными

прослойками 6 мм

с аргоновыми

прослойками 6 мм



и твердым теплоза-

щитным покрытием

0.42

0.44

0.72

119

114

69

190

182

111

Как видно из таблицы, теплопотери сильно различаются в

зависимости от конструкции окна. Разница в теплопотерях между наилучшим вариантом (двухкамерный стеклопакет с 16-миллиметровой аргоновой прослойкой и твердым теплозащитным покрытием) и наихудшим (обычный стеклопакет с 16-миллиметровой воздушной прослойкой) составляет 2,25 раза. На первый взгляд кажется, что стеклопакет с твердым теплозащитным покрытием является опти-мальным решением для сохранения тепла. Однако твердое покрытие имеет ряд существенных недостатков. Оно представляет собой полимер на основе оксида олова, который наносится на стекло во время его изготовления при высоких температурах [8]. При этом покрытие становится неотделимой частью стекла, следовательно,

93

его нельзя удалить в случае необходимости. Кроме того, для применения стекол с твердым покрытием требуется полная и очень дорогостоящая замена существующего остекления. С точки зрения охраны труда, энергосберегающее стекло имеет очень серьезный недостаток – у него пониженная прозрачность, то есть его применение наносит ущерб освещенности помещения.

Именно учитывая эти недостатки, предпочтительнее использовать

энергозащитную пленку. По оценкам экспертов [9, с. 36-37] энерго-

сберегающие пленки позволяют уменьшить потери тепла в 5 раз. Пленка для окон представляет собой тонкий полимерный

композит, состоящий из нескольких слоев, на каждый из которых нанесен полупрозрачный слой металла толщиной 7-10 нм (реже – слой керамики) с помощью плазменного разряда в аргонной атмосфере. Металлические слои (обычно серебро, иногда алюминий, медь [6]) обладают большим (89-91 %) коэффициентом отражения инфракрасного (теплового) излучения. При этом покрытие имеет высокую (более 80 %) прозрачность, которая обеспечивается нанесением между слоями металлов слоев диэлектриков с высокой прозрачностью (диоксиды титана и олова, оксид и сульфид цинка и т. п). Такое строение обеспечивает прохождение видимого света с длиной волны 380-780 нм. Энергосберегающий эффект пленки при облучении с обеих сторон достигается симметричным расположением металлизи-рованных и диэлектрических слоев (диэлектрик – металл – диэлектрик). Теплосберегающие свойства покрытия возрастают при увеличении числа слоев. Учитывая, что покрытия, содержащие серебро, не обладают достаточной устойчивостью к воздействию внешней среды, нужно либо располагать защитную пленку на стекле покрытием внутрь, либо использовать пленки, легированные другими металлами (медь, золото и др.).

Стоимость энергосберегающей пленки в 3-4 раза меньше стоимости энергосберегающего стекла с твердым покрытием. При этом пленка обеспечивает, кроме энергосбережения, ряд других преимуществ:

покрытие является прозрачным только для электромагнитного излучения видимого диапазона, не пропуская другие виды излучения – оптическое, акустическое, радиочастотное. Таким образом, пленка выполняет дополнительную функцию шумозащиты и защиты от микроволнового излучения;

способность задерживать до 99 % ультрафиолетового

излучения, что уменьшает износ бумажной документации, офисной

мебели и драпировок. Это дает дополнительный экономический

эффект от использования энергосберегающих пленок;

94

повышает ударную прочность стекла до показателя 8 кг/см2 [5],

то есть в 3-4 раза выше, чем у обычного стекла. Конечно, сильного

удара стекло все равно не выдержит, но благодаря пленке оно

становится безосколочным, уменьшая таким образом возможность

производственного травматизма;

в летний период низкоэмиссионная пленка отражает тепловое

излучение Солнца, способствуя поддержанию комфортной темпе-

ратуры в производственном помещении и снижая затраты на

кондиционирование воздуха.

Учитывая, что летом средняя плотность потока солнечной

радиации по территории Украины составляет около 108 кВт/м2 за

месяц, а защитная пленка отклоняет около 55 % солнечной энергии,

можно подсчитать удельную экономию на кондиционировании

воздуха. При стоимости 1 кВт электроэнергии 1,68 грн - экономия

на работе кондиционеров составит 99,8 грн/м2 за месяц.

Аналогичный расчет снижения затрат за счет применения

энергосберегающих пленок можно произвести и для зимнего периода,

так как именно во время отопительного периода достигается

максимальная эффективность использования пленки.

В зимнее время сокращение потерь тепловой энергии за счет

оклеивания энергосберегающей пленкой, например, стандартного

однокамерного стеклопакета, составляет около 6 кВт/м2 за сутки, то

есть 180 кВт/м2 за месяц. С учетом стоимости тепловой энергии

0,942 грн/кВт - экономия на отоплении составит 169,56 грн с 1м2 окна.

Благодаря этим достоинствам энергосберегающие пленки уже

рекомендуются к использованию на предприятиях России.

Необходимо разработать аналогичные рекомендации и для Украины.

Заключение. Таким образом, из рассмотренных материалов

видно, что наибольшими достоинствами обладают энергосберегающие

пленки, которые одновременно служат и для экономии тепловой

и электрической энергии, и для снижения травматизма, и для

улучшения условий освещения. Следовательно, при разработке

нормативных и методических документов в области охраны труда

следует учитывать эти свойства защитных пленок и рекомендовать их

к широкому использованию на предприятиях.


1. Кувшинов Ю.Я. Энергосбережение в системе обеспечения микроклимата

зданий. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010. – 185 с.

2. Кувшинов Ю.Я., Самарин О.Д. Основы обеспечения микроклимата

зданий. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2012. – 200 с.

95

3. Табунщиков Ю.А. Микроклимат и энергосбережение: пора понять

приоритеты. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.ecotherm.ru/sites/default/uploads/documents/microclimat_i_energo

sberejenie.pdf. (Дата обращения 16.11.2017).

4. Защитные пленки. Стекла защитные в соответствии ГОСТу Р 51136-98,

класс защиты А1, А2, А3. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.rend.ru/articles/item.aspx?id=-757489421. (Дата обращения

29.10.2017).

5. Энергосберегающие пленки для окон. [Электронный ресурс]. – Режим

доступа:

http://www.teplonis.com/продукция/энергосберегающие_оконные_пленки/э

нергосберегающие_пленки_на_окна. (Дата обращения 29.10.2017).

6. Захаров А.Н., Ковшаров Н.Ф. и др. Свойства низкоэмиссионных

покрытий на основе Ag и Сu, нанесенных на полимерную пленку методом

магнетронного распыления // Перспективные материалы. 2012. №2,

С. 62-70.

7. ДБН В.2.6-31:2016. Телова iзоляцiя будiвель. Киïв, 2017. – 30 с.

8. Низкоэмиссионное стекло. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.korqu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=98:low

-issue-glass&catid=46:2010-02-06-09-25-24. (Дата обращения 29.10.2017).

9. Сборник энергосберегающих рекомендаций на промышленных предприя-

тиях. Экспертный комитет НП «Гильдия Энергоаудиторов». Московская

область, 2011. – 58 с.

ВЛИЯНИЕ АРМИРУЮЩЕЙ ФИБРЫ НА

ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОБЕТОНА

Новиков Иван Сергеевич

магистрант, Гродненский государственный университет имени Янки Купалы,

Республика Беларусь, г. Гродно

Ячеистый бетон – это лёгкий искусственный материал,

полученный в результате твердения поризованной смеси, состоящей из

гидравлических вяжущих веществ, тонкодисперсного кремнеземистого

компонента, воды и газообразующей добавки.

В ячеистых бетонах содержится около 60 % пустот. Образование

пористой (ячеистой) структуры происходит либо за счёт специальных

газообразующих добавок, либо за счёт введения в смесь специально

приготовленной пены. По этой классификации ячеистые бетоны

96

разделяются на газобетоны и пенобетоны. Отличие заключается в том,

что пенобетону присуща закрытая структура пористости (то есть

пузырьки внутри материала изолированы друг от друга). В итоге,

при одинаковой плотности, пенобетон плавает на поверхности воды,

а газобетон тонет. В свою очередь, газобетон обладает большей

прочностью и на него лучше ложится штукатурка.

Газобетон является неорганическим строительным материалом и

изготавливается из местного и относительно недорогого сырья: песка,

извести и цемента. В качестве газообразователя используется

металлическая пудра или паста. Металлическая пудра или паста может

быть цинковой, магниевой, алюминиевой, последняя получила очень

широкое распространение. В ходе реакции в большом количестве

выделяются газ (водород), тепло и происходит связывание воды,

что положительно влияет (ускоряет) на схватывание бетонной смеси.

При использовании алюминиевой пудры или пасты образуются газовые

поры (ячейки) с равномерной структурой. Это имеет большое значение

в качественных показателях изделий, их долговечности и сильно

влияет на эксплуатационные характеристики. Бетонный раствор

равномерно смешивают с суспензией газообразователя, затем приготов-

ленный раствор, ещё не содержащий газ, заливается в формы, и лишь

после этого в нём начинается химическая реакция с выделением

водорода. Образующиеся при этом пузырьки газа вспучивают раствор,

последний распределяется вокруг пузырьков, образуя равномерную

ячеистую структуру материала.

Для лабораторных испытаний в качестве исходного состава

смеси для изготовления неавтоклавного газобетона за основу был

выбран состав, разработанный сотрудниками Томского политехнического

университета [1]. Данный состав был несколько изменён с учётом целей

эксперимента и доступности некоторых компонентов смеси. Итоговый

состав смеси включает портландцемент, суспензию алюминиевой

пасты, суспензию, полученную затворением полуводного гипса водой,

водный раствор щёлочи и воду. Для получения суспензии компоненты

затворялись водой в соотношении равном 1:10. Полученный в ходе

адаптации итоговый состав смеси для изготовления неавтоклавного

газобетона представлен в таблице 1.

97

Таблица 1.

Итоговый состав смеси для изготовления неавтоклавного

газобетона

Компоненты смеси Содержание компонентов (мас. %)

Портландцемент (М500 Д0) 58,21

Алюминиевая паста (DEG 4513) 0,05

Гипс (Тайфун мастер №35) 0,16

Гидроксид натрия (NaOH) 0,48

Вода 41,1

За счёт взаимодействия алюминиевой пасты с гидроксидом

натрия образуется гидроалюминат натрия. Данное соединение

образуется непосредственно в смеси в гелеобразной форме и со

временем кристаллизуется в виде гексагональных кристаллов слоистой

структуры в составе межпоровых перегородок. При кристаллизации

гидроалюминат натрия связывает шесть молей воды и за счёт этого

количество свободной воды в газобетоне быстро уменьшается, а после

окончания процесса газовыделения происходит быстрое схватывание

смеси, в результате чего распалубочная прочность газобетона

достигается за более короткое время. Переход гидроалюмината натрия

из гелеобразного состояния в кристаллическое непосредственно

в межпоровой перегородке способствует увеличению прочности, как

перегородки, так и всего изделия.

Гидроксид натрия также взаимодействует с гипсом с частичным

образованием сульфата натрия, который является ускорителем

процессов гидратации и твердения цемента. Кроме этого, двуводный

гипс, находясь в коллоидном состоянии, реагирует с образовавшимся

гидроалюминатом натрия в гелеобразной форме, в результате чего

образуется натрийсодержащий гидросульфоалюминат кальция, структура

которого подобна моногидросульфоалюминату кальция. Образование

данного соединения позволяет сформировать более плотную и прочную

межпоровую перегородку. За счёт образования всех вышеуказанных

соединений интенсифицируются процессы гидратации цемента, что

способствует увеличению прочности газобетона.

Газобетонная смесь готовилась в следующей последовательности.

В непрерывно перемешиваемую с момента затворения смесь цемента

и воды, (подогретой до 45-500С), сначала добавлялся раствор

гидроксида натрия, затем алюминиевая суспензия, и в последнюю

98

очередь вводилась гипсовая суспензия. Каждый добавляемый

компонент смеси интенсивно перемешивался после введения в

газобетонную смесь в течении 30 секунд. Газобетонная смесь

заливалась в предварительно подогретые до 35-400С формы размером

10х10х10 (см), в которых в процессе поризации смеси происходило

формирование образцов. После 1,5 часовой выдержки срезалась

образовавшаяся «горбушка». Распалубка форм осуществлялась через

48 часов. После твердения при комнатной температуре в течении

28 суток образцы подвергались физико-механическим испытаниям [2].

Армирующая фибра — это волокнистые добавки для бетона,

способные существенно улучшать конечные свойства материала.

Армирующие волокна способны воспринимать большие напряжения,

чем бетонная матрица. Фибробетон, в сравнении с обычным бетоном,

обладает более высокой прочностью (прочность на сжатие, прочность

на растяжение, ударная прочность и прочность на изгиб),

трещиностойкостью и сопротивлением истираемости материала. К основным видам фибр, используемых в настоящее время,

относятся: стальная фрезерованная фибра, стальная анкерная фибра и полипропиленовая фибра.

Фибра анкерная проволочная сегодня занимает лидирующие мировые позиции в сегменте армирования бетона. Фибра анкерная (с загнутыми концами) удерживает развитие трещины за счет поверхностного сцепления, а после утраты сцепления в действие вступают анкерные окончания фибры. К тому же фибра расположена в бетоне хаотично, что обеспечивает жесткость на изгиб, прочность и трещиностойкость.

Полипропиленовые волокна являются армирующей добавкой в бетонные и растворные смеси. Полипропиленовые волокна, благодаря их специфической поверхности, способны поглотить силы растяжения во время усадки, что позволяет бетону развивать его оптимальную долгосрочную прочность. В этом отношении полипропиленовое волокно благодаря своей обширной площади поверхности более эффективно, чем стальная сетка.

Целью эксперимента является сравнение прочностных характеристик образцов газобетона с добавлением различных видов армирующих фибр. Для испытаний в качестве армирующего волокна в бетонную смесь включались фибры, приведённые в таблице 2 (диаметр d и длина волокон L указаны в таблице). Массовая доля добавок в образцах составляла 0,3 % от массы бетонной смеси. Технология производства образцов с включением армирующего волокна не отличалась от технологии производства исходных образцов. Образцы испытывали на прочность при сжатии [3].

99

Результаты испытаний (средние значения по каждой группе) образцов приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты испытаний образцов

Армирующая добавка

Средняя

плотность

образца

(кг/м3)

Средняя

прочность

на сжатие

(МПа)

Плотность

образца

(относительно

исходного, %)

Прочность

образца

(относительно

исходного, %)

Без добавок 505,6 1,201 100 100

Фибра стальная анкерная

(d = 1 мм, L = 50 мм) 505,6 1,399 100 116,5

Фибра стальная анкерная

(d = 1 мм, L = 25 мм) 508,75 1,452 100.6 120,9

Стальное волокно

(d = 0.1 мм, L = 30 мм) 505 1,556 99,9 129,6

Полипропиленовая фибра

(d = 0.05 мм, L = 18 мм) 505 1,731 99,9 144,1

Проанализировав результаты можно сделать вывод, что добавление

в исходный состав полипропиленовой фибры даёт самый большой

прирост прочности образца (для полипропиленовой фибры это

значение составляет 44,1 %).


1. Патент РФ № RU2276121, 09.11.2004. Состав смеси для изготовления

неавтоклавного газобетона / В.А. Лотов, М.Н. Александровна.

2. Традиции, современные проблемы и перспективы развития строительства:

сб. науч. ст. / ГрГУ им. Я. Купалы; редкол.: В.Г. Барсуков (гл. ред.) [и др.].

– Гродно: ГрГУ, 2015. – 172 с.

3. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам:

ГОСТ 10180-2012. – Введ. 01.07.2013.

100

СЕКЦИЯ 8.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ

ПРОДУКТОВ

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЭКСТРАКТА АСТАКСАНТИНА В КАЧЕСТВЕ

АНТИОКСИДАНТА В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Велиева Айсель Садыховна

аспирант, Дальневосточный Федеральный Университет, РФ, г. Владивосток

Ключевые слова: астаксантин, пигмент, антиоксидант, каротиноид.

Современное направление в пищевой промышленности - это

использование натуральных антиоксидантов. Антиоксиданты широко

применяют на практике. Антиоксиданты останавливают

окислительные процессы, которые приводят к порче пищевых

продуктов (прогорканию жиров, разрушению витаминов).

Антиоксиданты бывают ферментной природы и неферментные.

Ферментные антиоксиданты -это часть антиоксидантной защиты

организма (это белки-катализаторы: супероксиддисмутаза, каталаза и

пероксидазы). В норме, каждая клетка организма способна уничтожать

свободные радикалы. При избытке свободных радикалов, важную роль

в защите организма от окислительного стресса играют антиоксиданты,

поступающие с пищей (неферментные антиоксиданты) [1, с. 292].

Астаксантин - темно-красный каротиноидный пигмент, встречаю-

щийся в морской флоре и фауне: зеленых водорослях (haematococcus

pluvialis), в красных дрожжевых грибах (Phaffia rhodozyma) и

растениях, а также в рыбе и морепродуктах (лососевые, креветки,

лобстер) [2, с.1249-1250]. Астаксантин - кетокаротиноид. Он

относится к классу терпенов или тетратерпеноидов, они построены из

пяти предшественников углерода, изопентенилдифосфата и диметилал-

лилдифосфата. Астаксантин имеет уникальную структуру строения,

которая позволяет ему и внутри клетки и вне клеточной мембраны,

еще более защищая клетку от внешнего окислительного воздействия,

более чем бета-каротин и витамин С [3, c. 135]. Астаксантин - один

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%B8

101

из самых сильных антиоксидантов встречающихся в природе. Он

также благотворно влияет на здоровье человека, помогает в лечении и

профилактике онкологических, воспалительных заболеваний, диабета,

диабетической нефропатии, метаболического синдрома, заболеваний

желудочно-кишечного тракта, печени, нейродегенеративные заболевания,

заболевания глаз, кожные, синдром хронической усталости, мужское

бесплодие, почечная недостаточность [2, c. 1246; 4, с. 256] Многие

авторы выделяют патологические состояния организма человека, связан-

ные со свободными радикалами: рак, старение, включая иммунный

дефицит при старении и преждевременные возрастные расстройства,

радиация, алкогольные интоксикации, ишемическая болезнь, реакции

вызванные действием наркотиков и токсинов, токсические воздействия

лекарственных средств, инфекционно-иммунные заболевания (вирус

гепатита В и С, васкулит, аутоиммунные заболевания, гломеруло-

нефриты), амилоидоз, влияют на старческое слабоумие мозга, болезнь

Паркинсона, церебральная травма, аллергический энцефаломиелит,

ревматоидный артрит, рассеянный склероз, атеросклероз, инсульт,

интоксикация тяжелыми металлами, токсические поражения печени,

стеаноз, солнечные и тепловые ожоги, дерматиты, катаракта,

ретинопатия и т. д. [ 2, с. 1249-1250]

В работе был использован экстракт астаксантина промышленного

производства (Китай). Экстракт был произведен промышленно 2 января

2017 года партия № 17010272 вес партии - 500 кг срок годности до

2 января 2019 года. Экстракт хранили в упаковке под вакуумом.

Показатели безопасности экстракта приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Показатели безопасности экстракта астаксантина

Показатели Результаты

Растворители экстракта использованные при

производстве экстракта Вода и этанол 45 - 55 мг/100 мл

Влажность сухого экстракта 3,07 %

Соотношение Растворитель: экстрагент при

производстве экстракта 10:1

Наличие тяжелых металлов и мышьяка Отсутствие

E.coli Отсутствие

S.aureus в 1,0 г Отсутствие

КМАФАнМ, КОЕ/г 1*103

Дрожжи и плесени, КОЕ/г 1*102

102

Оценка антирадикальной активности (АРА). Суммарную антиради-

кальную (антиоксидантную) активность определяли с использованием

2,2-дифенил-1-пикрилгидразина (DPPH). К 200 мкл исследуемого

раствора добавляли 200 мкл этанола и 100 мкл 0,1 мМ DPPH в этаноле.

Смесь оставляли в темноте при 18°С на 30 минут. Оптическую

плотность раствора определяли при 517 нм на спектрофотометре

Shimadzy UV-1800. Величину антирадикальной активности относили к

количеству мг аскорбиновой кислоты, по результатам калибровочной

кривой, построенной в зависимости % АРА от концентрации

аскорбиновой кислоты. Кроме того, рассчитывали величину эффективной

концентрации EС50 % - общепринятая величина сравнения АРА,

показывающая количество исследуемого объекта (в нашем случае –

количество г экстракта), которое снижает интенсивность окраски DPPH

в 2 раза (на 50 %). Для сравнения – величина EС 50 % аскорбиновой

кислоты составляет 0,009 мг, это означает, что 0,009 мг аскорбиновой

кислоты достаточно для снижения интенсивности окраски DPPH в

2 раза [5, с.63] Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Изучение антиоксидантной активности экстракта астаксантина

методом с DPPH

Вид растворителя Гексан Бензол Изопро-

панол Вода

Масло

растительное Этанол

Антиоксидантная

(антирадикальная)

активность

астаксантина на

1 г вещества /мг

13,63±

2,04 14,65±1,7 18,13 ±1,02 - 66,5±7,1 -

ЕС,50 %, мг 0,191 ±

0,001

0,179 ±

0,015 0,171±0,02 - 0,042±0,002 -

Из представленных данных видно, что экстракт астаксантина

проявляет максимальную антиоксидантную активность при

растворении в жирах, а именно в растительном масле. И частично

проявляет свою активность при растворении в гексане, бензоле,

изопропаноле. В дистилярованной воде и этаноле не растворяется и

не проявляет антирадикальных свойств.

Ниже приведены данные влияния времени экстракции и темпе-

ратуры растительного масла на антирадикальную активность астаксан-

тина, растворенного в масле, при соотношении астаксантин :масло 1:10

(мг аскорбиновой кислоты на 1 г навески). Результаты представлены

в таблице 3.

103

Таблица 3.

Зависимость антиоксидантной активности экстракта

астаксантина от времени экстракции и температуры

растительного масла.

25 °С 37 °С 55 °С 72 °С

1 час

17,44±1 мг

ЕС50 %=0,146±0,0

01 мг

18,83±0,6

ЕС50 %=0,144

±0,001 мг

19,25±0,8

ЕС50 %=0,143±

0,001 мг

20,37±1,39

ЕС50 %=0,14

2±

0,0005 мг

3

часа

17,67±1 мг

ЕС50 %=0,145±0,0

01 мг

19,05±0,6 мг

ЕС50 %=0,143±0,0

01 мг

19,49±0,8 мг

ЕС50 %=0,141±0,0

01 мг

20,62±1,39 мг

ЕС50 %=0,14

0±

0,0005 мг

6

часо

в

17,71±1 мг

ЕС50 %=0,142±0,0

01 мг

19,12±0,6 мг

ЕС50 %=0,139±0,0

01 мг

19,54±0,8 мг

ЕС50 %=0,138±0,0

01 мг

20.78±1,39 мг

ЕС50 %=0,13

6 ±0,0005 мг

Судя по ЕС50 %, большой зависимости температуры на анти-

оксидантную активность астаксантина не выявлено, однако имеет

влияние на АРА время экстракции. Это следует учитывать при

разработке технологий производства пищевых продуктов с

использованием астаксантина.

Астаксантин рекомендуется использовать в технологиях пищевых

продуктах, а именно в продуктах содержащих много жиров, например

вареные колбасы, паштеты, мясные хлеба, при производстве

растительных масел и различных жировых продуктов, майонезных

соусов и т. д. Он благоприятно будет влиять на сохранность липидов

в системе благодаря высокой антиоксидантной активности, а также

хорошо будет усваиваться организмом, так как свою антиоксидантную

активность и биодоступность наилучшим образом проявляет в раство-

ренным в жирах. Следует также отметить, что астаксантин также

хорошо себя проявляет в белковых системах, в природе этот

кетокаротиноид по большей части присутствует в белковых и белково-

жировых системах (лосось, краб, омар, креветка, красная икра) [6, c. 23].

Астаксантин в комбинации с рыбьим жиром способствует гиполипиде-

мическому и гипохолестириновому эффекту в плазме крови [3, c. 137].

Также рекомендуется обогащать астаксантином пищевые продукты,

тем самым повышая их функциональность, за счет введения

антиоксидантов.

104


1. Sies H. Oxidative stress: oxidants and antioxidants // Experimental

physiology. – 1997. – Vol. 82, no. 2. – P. 291–295.

2. Jyotika, Dhankhar. Astaxanthin: a potential carotenoid / Jyotika Dhankhar,

Sumita S.Kadian, Asha Sharma // International Journal of pharmaceutical

sciences and research vol. 3, - 2012. - № 5. - p. 1246.

3. Ranga Rao Ambati. Astaxanthin: Sources, Extraction, Stability, Biological

Activities and Commercial Applications- A Review / Ranga Rao Ambati,

Siew Moi Phang, Sarada Ravi // Marine Drugs,-2014/-12/-p. 128-152.

4. Eiji Yamashita.Astaxanthin as a Medical food / Eiji Yamashita // Functional

Foods in Health and Disease, - 2013. - 3(7).-p. 254-258.

5. Хасанов В.В. Методы исследования антиоксидантов / В.В. Хасанов,

Г.Л. Рыжкова, Е.В. Мальцева // Химия растительного сырья. - 2004.- № 3. -

с. 63.

6. Martínez-Delgado, A.A. Chemical stability of astaxanthin integrated into

a food matrix: Effects of food processing and methods for preservation /

А.А. Martínez-Delgado, S. Khandual, S.J. Villanueva-Rodríguez // Food

Chemistry, - 2016. - № 225. - p. 23-30.

105

СЕКЦИЯ 9. ТРАНСПОРТ И СВЯЗЬ,

КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО УРОВНЯ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО

И МАГИСТРАЛЬНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

(НА ПРИМЕРЕ ПРЕДПРИЯТИЙ

ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ)

Избаирова Алия Сериковна

канд. техн. наук, доцент Казахской Академии транспорта и коммуникаций

имени М. Тынышпаева, Республика Казахстан, г. Алматы

Аннотация. В статье рассмотрены критерии выбора оптимального

уровня взаимодействия промышленного и магистрального железно-

дорожного транспорта на примере предприятий обрабатывающей

промышленности Республики Казахстан, а также проанализированы

основные производственные и финансовые показатели группы компаний

АО «ГП «ҚТЖ» и индексы промышленного производства по видам

экономической деятельности по Республике Казахстан за 2016 год.

Abstract. In article criteria of the choice of optimum level of

interaction of industrial and main railway transport on the example of the

enterprises of manufacturing industry of the Republic of Kazakhstan are

considered and also the key operational and financial performance of

JSC "FT «KTZ” group of companies and indexes of industrial production

by types of economic activity are analyzed on the Republic Kazakhstan

in2016.

Ключевые слова: уровень взаимодействия, магистральный

транспорт, промышленный транспорт, индексы промышленного произ-

водства, объем перевозок грузов, металлургическая промышленность.

Keywords: interaction level, main transport, industrial transport,

indexes of industrial production, volume of transportation of goods,

metallurgical industry.

106

Казахстан – это привлекательная страна для инвесторов.

Правительство Республики Казахстан предпринимает много усилий

для стабильного экономического роста. Например, ЭКСПО-2017,

где основной темой является энергетика. Проводятся на постоянной

основе советы иностранных инвесторов, где стараются учесть их

пожелания. Инвестиции поступают в основном в развитие

производства. За 2017 год объем инвестиций в металлургическую

промышленность превысил 250 миллионов долларов, а за 21 год –

более 5 миллиардов долларов [1, 2].

Промышленный транспорт - это совокупность транспортных

средств, сооружений и путей промышленных предприятий, предназна-

ченных для обслуживания производственных процессов, перемещения

сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на территории

обслуживаемого предприятия. Промышленный транспорт выполняет

технологические перевозки, т. е. перемещение топлива и сырья в

локальных границах предприятий (внутренние технологические

перевозки), и ввоз (вывоз) грузов на другие виды транспорта (внешние

перевозки). Ведущую роль промышленный транспорт играет в работе

предприятий черной металлургии, угольной, химической, строительной,

лесной, дерево- и нефтеперерабатывающей и других отраслей.

Значение железнодорожных путей необщего пользования

определяется большим объемом их грузовой работы, общей протя-

женностью, сопоставимой с эксплуатационной длиной магистрального

железнодорожного транспорта, наличием складской инфраструктуры,

погрузочно-разгрузочной техники, маневровых и других средств,

необходимых для организации начально-конечных операций.

Как правило, что на путях необщего пользования зарождается

и погашается свыше 80 % грузопотока, перевозимого магистральным

транспортом, причем магистральный транспорт выполняет в основном

перевозки, а промышленный – погрузочно-разгрузочные работы [2, 3].

Магистральный железнодорожный и промышленный транспорт

находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, целью

которого являются слаженность и согласованность действий всех

участников перевозочного процесса: перевозчика, ветвевладельцев,

грузовладельцев, экспедиторов, операторов железнодорожного подвиж-

ного состава. Любая несогласованность приводит к возникновению

проблем в организации обслуживания путей необщего пользования и,

как следствие, к нарушениям в работе транспорта общего пользования.

Объем перевозок грузов промышленным транспортом примерно

в 4 раза превышает этот показатель на транспорте общего пользования,

но его грузооборот в несколько раз меньше, так как средние расстояния

107

перевозки незначительны (88 % перевозок совершается на расстояние

1-5 км). Большая часть перевозок осуществляется с низкими скоростями

(5-10 км/ч), скорость конвейера 1-5 м/с.

В современных рыночных условиях наиболее актуальны взаимо-

отношения Перевозчиков и грузовладельцев.

В грузовых железнодорожных перевозках АО «ГП «КТЖ»

уровень грузооборота в 2016 году сохранился на уровне 2015 года и

составил 188,2 млрд. т-км. При этом был обеспечен рост в экспортных

перевозках зерна, черных металлов, строительных грузов и удобрений.

В транзитных перевозках увеличились перевозки цветной руды и

химических грузов [4].

Основные производственные и финансовые показатели группы

компаний АО «ГП «КТЖ» за 2016 год приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Основные производственные и финансовые показатели группы

компаний АО «ГП «ҚТЖ» за 2016 год

№ пп Наименование Ед.изм. 2015 2016 2017 (план)

1 Грузооборот

тарифный млн. т-км 189 759 188 159 201 682

2 Погрузка тыс.тонн 220 441 216 659 239 809

3 Перевезено грузов тыс.тонн 251 509 244 202 270 757

4 Пассажирооборот млн. п-км 15 563 16 481 16 274

5 Доходы (всего) млрд.тенге 802,5 1 083,6 956,3

6 Операционная

прибыль млрд.тенге 54,8 85,6 127,4

7 Чистая прибыль млрд.тенге -460,9 41,0 29,4

Источник: www.stat.gov.kz.

Грузооборот тарифный составил 188 159 млн. т-км нетто. Относи-

тельно 2015 года снижение составило 0,8 %, что связано со снижением

перевозок грузов по основной номенклатуре грузов, за исключением

руды железной, химических и минеральных грузов, черных металлов,

строительных грузов и зерна.

В разрезе видов сообщений относительно 2015 года произошли

следующие изменения:

http://www.stat.gov.kz/

108

во внутриреспубликанском сообщении снижение на 0,7 % за

счет уменьшения объема перевозок на 1,9 %, при увеличении средней

дальности перевозки груза на 1,2 %;

по вывозу увеличение на 2,4 % за счет увеличения средней

дальности перевозки груза на 5,6 %, при снижении объема перевозок

на 3,0 %;

по ввозу снижение на 4,8 % за счет уменьшения объема

перевозок на 8,0 %, при увеличении средней дальности перевозки

груза на 3,6 %;

по транзиту снижение на 6,9 % за счет снижения объема

перевозок на 6,6 % и средней дальности перевозки груза на 0,3 % [4].

Погрузка грузов составила 216 659 тыс. тонн. Относительно

2015 года, снижение на 1,7 %, что связано с уменьшением погрузки

угля, нефтяных грузов, цветной руды и химикатов.

Перевезено грузов 244 202 тыс. тонн. Относительно 2015 года

снижение на 2,9 %, что связано в основном со снижением объема

перевозок угля, нефти и нефтепродуктов, железной и цветной руды,

химических и минеральных удобрений и химикатов [4].

Доходы (всего) за 2016 год составили 1 083,6 млрд. тенге, что

выше факта 2015 года на 35,0 % за счет роста доходов от основной

деятельности на 9,5 % и доходов от положительной курсовой разницы.

Операционная прибыль за 2016 год составила 85,6 млрд. тенге,

что выше факта 2015 года на 30,8 млрд. тенге в основном за счет роста

доходов от основной деятельности на 9,5 %.

Чистая прибыль за 2016 год составила 41,0 млрд. тенге, что выше

факта 2015 года на 501,9 млрд. тенге в основном за счет роста доходов

от основной деятельности на 71,6 млрд. тенге и роста положительной

курсовой разницы (сальдо) на 471,9 млрд. тенге [4].

Анализируя перевозки нельзя не сказать о промышленности

(горнодобывающей, обрабатывающей), в целом по Республике, так и

по регионам.

Объем произведенной промышленной продукции в Республике

Казахстан за 2016 год составил 19 026,8 млрд.тенге, что на 1,1 % ниже

уровня 2015 года. За 2016 отчетный год снижение объемов произ-

водства произошло в 5 областях: Алматинской, Западно-Казахстанской,

Костанайской, Кызылординской, Мангистауской. Увеличение произошло

в 11 регионах Республики Казахстан [5].

На рисунке 1 приведены индексы промышленного производства

по видам экономической деятельности по Республике Казахстан за

2016 год.

109

Источник: www.stat.gov.kz

Рисунок 1. Индексы промышленного производства по видам

экономической деятельности по Республике Казахстан

В горнодобывающей промышленности и разработке карьеров

за 2016 год индекс промышленного производства составил 97,3 %.

Уменьшилась добыча сырой нефти (98,2 %), угля и лигнита (95,4 %)

и железных руд (87,5 %).

В обрабатывающей промышленности производство возросло

на 0,6 %. Увеличилось производство продукции металлургической

промышленности (106,7 %), продуктов питания (104,2 %), основных

фармацевтических продуктов (103,8 %) и продуктов нефтепереработки

(100,1 %).

В электроснабжении, подаче газа, пара и воздушном кондициони-

ровании индекс промышленного производства составил 100,5 %

за счет увеличения объемов производства, передачи, распределения

электроэнергии (на 0,8 %) и газообразного топлива (на 1,7 %).

В водоснабжении, канализационной системе, контроле над сбором

и распределением отходов индекс промышленного производства в

2016 году составил 95,6 % [5].

В таблице 2 приведены объемы и индексы промышленного произ-

водства по видам деятельности по Республике Казахстан за 2016 год.


110

Таблица 2.

Объемы и индексы промышленного производства по видам

деятельности по Республике Казахстан за 2016 год

№ пп Наименование показателя

Объем

продукции

в действую-

щих ценах,

млн. тенге

Индекс

промышленного

производства

2016 г.

в % к 2015 г.

Вся промышленность 19 026 781 98,9

1 Горнодобывающая промышленность

и разработка карьеров 9 397 619 97,3

2 Обрабатывающая промышленность 8 046 845 100,6

3 Электроснабжение, подача газа, пара

и воздушное кондиционирование 1 384 129 100,5

4

Водоснабжение; канализационная

система, контроль над сбором и

распределением отходов

198 189 95,6

Источник: www.stat.gov.kz

Процессы материалодвижения металлургических предприятий от поступления сырья до отгрузки готовой продукции характеризуются наличием транспортных звеньев, которые в совокупности с произ-водственными цехами и агрегатами формируют производственно-транспортную систему. Ведущую роль в этих перевозках выполняет железнодорожный транспорт. Поэтому эффективность функциони-рования производственно-транспортной системы предприятия в значительной мере определяется уровнем взаимодействия производства и транспорта. В последний период динамика производственного процесса металлургических предприятий существенно возросла. В первую очередь это касается внешних факторов и связано с действием рыночных механизмов, которые определяют их конкурентоспособность и спрос на продукцию, а также нестабильность при обеспечении компонентами сырья. Значительно возросла аритмия работы магистральных железных дорог и неравномерность подачи сырья.

В январе-августе 2017 г. в обрабатывающей промышленности зафиксирован рост металлургической промышленности на 7,6 % (доля - 40,5 %), производства продуктов питания на 5,8 % (доля - 17,0 %), производства кокса и продуктов нефтепереработки на 6,3 % (доля - 7,4 %). Особенно следует выделить отрасль машиностроения, которая после длительного спада стала восстанавливаться (с начала года рост составил 6,3 %) (рисунок 2). Таким образом, обрабатывающая промышленность за январь-август выросла на 6,1 % [6].


111

Источник: www.nationalbank.kz

Рисунок 2. Изменения обрабатывающей промышленности

Республики Казахстан за 2016-2017 гг.

Кроме того, изменяющиеся объёмы и интенсивность произ-

водственных процессов основных переделов (агломерационного,

сталеплавильного и прокатного), а также не ритмичная работа

внешнего транспорта начинают оказывать существенное влияние на

объёмы и организацию внешнего и внутреннего грузо- и вагоно-

потоков. Возросшая динамика производственного процесса усугубляется

также имеющей место неравномерностью самого транспортного

процесса [6].

Одним из основных мировых лидером металлургии и

горнодобывающей промышленности является «АрселорМиттал».

Компания «АрселорМиттал» является мировым лидером по

производству стали и занимает ведущие позиции на основных

металлургических рынках мира, включая такие отрасли как

автомобилестроение, строительство, производство бытовой техники

и упаковки. Также компания обладает крупными запасами сырья и

эффективной системой сбыта. Компания «АрселорМиттал», штат

которой насчитывает более 222 тыс. сотрудников, имеет представи-

тельства в 60 странах мира.

«АрселорМиттал» ведет свою металлургическую деятельность на

четырех континентах, включая как развитые, так и развивающиеся

рынки. Около 35 % нашей стали производится в Америке, 47 % –

в Европе и 18 % – в других регионах, среди которых Казахстан,

Южная Африка и Украина. «АрселорМиттал» лидирует на рынках

металла Северной и Южной Америки, Западной и Восточной Европы,

стран СНГ и Африки.

112

Для создания качественной продукции и обеспечения новых

технологий в компании "АрселорМиттал" работают более 1400 иссле-

дователей и 11 лабораторий по всему миру.

АО «АрселорМиттал Темиртау» производственный процесс

стабилизирован. В 2016 году произведено 4 миллиона тонн твердой

стали, что является самым высоким показателем предприятия с

2004 года. Найдены благоприятные рынки для сбыта продукции.

Сейчас компания больше ориентирована на рынки Казахстана, России,

Беларуси, Армении, то есть на страны Таможенного союза. В 2017 году

цель – произвести 4,2 миллиона тонн твердой стали и добыть от 10,5 и

выше миллионов тонн рядового угля. Наибольший вклад в стаби-

лизацию производства. Второй фактор – улучшение дисциплины

производственного процесса в цехах. Третий – контроль норм расхода:

ежедневно отслеживаем нормы расхода сырья и материалов. Когда

есть такого рода строгий контроль, себестоимость, естественно,

снижается. Завод модернизируется. В 2016 году по этому плану завершили

реконструкцию седьмой агломерационной машины, в 2017 – шестой. В 2018 году будем выполнять проект по пятой агломашине. Завершен проект по реконструкции системы газоочистки конвертерного цеха, модернизированы три доменные печи. Сейчас фокусируем внимание на модернизации воздухонагревателей. Кроме того, в этом году планируется оснастить конвертерное производство новой установкой печь-ковш. К концу второго квартала 2018 года он будет завершен. Также в планах модернизация листопрокатного цеха № 1. Производится модернизация Угольного департамента: разрабатывается множество новых проходок в шахтах, строится новый ствол в шахте «Тентекская», закупается новое современное оборудование для работы под землей. Более 10 миллионов долларов составляют инвестиции в развитие рудника Атасу. Модернизировать завод в предприятие, которое к 2021-2022 годам будет производить 5 миллионов тонн твердой стали в год [1].

Затраты промышленного транспорта на перевозки по установ-

ленной системе относятся не к транспортным издержкам, а к издержкам

производства. Следовательно, в цикле обращения промышленному

транспорту принадлежит особая роль – как начальной, промежуточной

и конечной фазам перемещения продуктов.

Промышленный транспорт должен обеспечить стабильный

режим работы отрасли и определенный ритм работы транспортной

системы. Его мощность должна соответствовать объему производства

предприятия, а технология работы и техническое оснащение – уровню

развития и техническому прогрессу на магистральном транспорте [2-3, 7].

113

К решению основных задач взаимодействия магистрального железнодорожного и промышленного транспорта необходимо выполнить следующие условия:

обеспечить согласованность интересов участников перево-зочного процесса;

усовершенствовать системы управления взаимодействием участников перевозочного процесса;

улучшить состояние тягового подвижного состава на предприятиях промышленного транспорта;

оптимизировать технологические процессы промышленного транспорта.

Сложившееся положение крайне неблагоприятно отражается в первую очередь на процессе переработки внешнего вагонопотока. Это приводит к росту продолжительности нахождения (оборота) на предприятиях вагонов внешнего парка (ВП) и платы за их пользование [2-3, 7].

Таким образом, на данном этапе возникает весьма важный вопрос оценки влияния динамики производства металлургических предприятий на процесс переработки внешнего вагонопотока с целью обеспечения эффективного взаимодействия производства и транспорта.

Критерием научной обоснованности форм и методов взаимо-действия магистрального и промышленного транспорта являются общие минимальные расходы на перевозочный процесс. Поэтому экономическое взаимодействие устанавливает оптимальный уровень взаимосогласованности и координации в работе всех звеньев во всех фазах обслуживания, т. е. позволяет установить оптимальный уровень взаимодействия, которая взаимосвязана с постановкой и решением оптимизационных задач по выбору целесообразных вариантов организации технологии с одновременным наращиванием мощности технических средств на перспективу.


1. Газета «Темиртауский металлург» АО «АрселорМиттал Темиртау» 19.07.2017 № 29 (114).

2. Акулиничев В.М. Организация перевозок на промышленном транспорте: учебник. –М.: Высш. шк., 1983. – 247 с.

3. Мищенко Н.Г., Бакалов М.В.; под ред. Н.Г. Мищенко; Промышленный транспорт: учеб. Пособие; Рост. гос. ун-т путей сообщения. – Ростов н/Д, 2010. – 228 с.

4. Отчет акционерного общества «Национальная компания «Қазақстан темiр жолы» за 2016 год. Утвержден решением Совета директоров акционерного общества «Национальная компания «Қазақстан темір жолы» от «12» июля 2017 года, протокол № 5. - Астана: АО «НК «КТЖ», 2017. – 117 с.

114

5. Экспресс-информация № 36-5/248 от 10 июля 2017 года. Итоги работы

промышленности в 2016 года. Комитет по статистике Министерства

национальной экономики Республики Казахстан. [Электронный ресурс] /

Режим доступа: http:// www.stat.gov.kz (11 октября 2017 года).

6. Краткий обзор экономики Казахстана. Январь-сентябрь 2017 года.

Национальный Банк РК. Электронный ресурс]/Режим доступа: http://

www.nationalbank.kz (10 сентября 2017 года).

7. Кочинов Ю.А., Кочинова Т.В. Транспортное обеспечение коммерческой

деятельности: Учебное пособие. Часть 2. Виды транспорта и перевозок

грузов. – Пермский институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Российский

экономический университет имени Г.В. Плеханова». – Пермь: Изд-во

«ОТ и ДО», 2014 – 116 с.

115

СЕКЦИЯ 10.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ В ЦИКЛОНАХ

ГАЗОВ ОТ ПЫЛИ, ДИСПЕРСНЫЙ СОСТАВ КОТОРОЙ

НЕ СООТВЕТСТВУЕТ ЛОГАРИФМИЧЕСКИ

НОРМАЛЬНОМУ РАСПРЕДЕЛЕНИЮ

Кузьмин Владислав Владимирович

доцент, канд. техн. наук, Белорусский государственный технологический университет,


Вишняк Анжелика Александровна

студент, Белорусский государственный технологический университет,


Стандартная методика расчёта эффективности циклонов, изложен-

ная в современной [1, с. 28; 2, с. 336; 3, с. 485] и советской [4, с. 64; 5, 102] справочной литературе по очистке газов, исходит из того, что дисперсный состав пыли подчиняется логарифмически нормальному закону распределения и предполагает наличие у проектировщика параметров этого распределения – dm и lgσч (медианный размер частиц и стандартное отклонение). При этом однако отмечается, что такое распределение имеет место не во всех случаях.

Поскольку результаты анализа дисперсного состава обычно исходно даются в виде таблицы, в которой приведены граничные размеры фракций и их массовые доли, то определить подчиняется ли он логнормальному распределению достаточно просто нанеся размеры частиц и соответствующие им величины полных «проходов» (массовых долей частиц меньшего размера) или «остатков» (массовых долей частиц большего размера) на вероятностно-логарифмическую систему координат [2, с. 337; 6, с. 5]. Если точки ложатся на прямую или вблизи прямой, то можно принять, что распределение соответствует логарифмически нормальному. К тому же параметры dm и lgσч можно точнее определить по такому графику, а не путем линейной интерполяции внутри фракций.

116

Если же распределение частиц по размеру не соответствует

логнормальному, то можно использовать ту же стандартную методику

расчета, но уже для нахождения не общей эффективности очистки, а

парциальной ηп (т. е. эффективности улавливания частиц данного

размера d). Общая эффективность определяется следующим образом:

η = Ф(х) (1)

50

2 2

lg

lg lg

m

ч

d

dx

(2)

где: d50 – диаметр частиц, улавливаемых в циклоне с эффективностью

50 %;

lgση – стандартное отклонение в распределении парциальной

эффективности.

Если принять что пыль монодисперсна, состоит только из частиц

размера d, то отклонение в распределении частиц по размерам равно

нулю (lgσч = 0) и формула (2) приводится к виду:

50

lg

lg

d

dx

(3)

Значение функции Ф(х), определенное по рассчитанной таким

образом величине х, и будет соответствовать парциальной

эффективности улавливания частиц размером d.

Поскольку дисперсный состав пыли дается обычно с разбивкой

на фракции, то общую эффективность можно определить приняв

фракционную эффективности ηф равной парциальной, рассчитанной

для среднего размера частиц в данной фракции:

фi

1

i

n

i

m

(4)

где: ηфi и mi – эффективность улавливания и массовая доля

соответствующей фракции.

117

Построенную линию дисперсного состава пыли на вероятностно-логарифмической системе координат распределения размеров удобно использовать и для оценки среднего размера верхней фракции, для которой задан обычно только нижний размер (например, фракция «> 30 мкм» [7, с. 59]).

Если нижняя часть линии прямая (стремление к логарифмически нормальному распределению по размеру наиболее выражено у тонко-дисперсных частиц [8, с. 16]), то можно определить значения d50 и lgση для этой части линии, рассчитать полную эффективность очистки по формулам (1) и (2) и скорректировать на величину ∆, учитывающую отклонение от логнормального распределения для верхних фракций:

фi

1

iлог i

n

i

m m

(5)

где: miлог – доля частиц данной верхней фракции, определенная по продолженной вверх прямой линии дисперсного состава, полученной для нижних фракций.

Точность расчета эффективности для нижних фракций тогда будет выше, поскольку парциальная эффективность, определенная для среднего размера частиц (если принять его для упрощения расчетов как среднеарифметическое между граничными размерами фракции) строго говоря в общем случае не равна ηф для данной фракции при логнормальном распределении.

В Руководящих указаниях по проектированию, изготовлению, монтажу и эксплуатации циклонов НИИОГАЗ приведена формула [7, с. 51] для расчета фракционной эффективности иного вида, но очевидно аналогичного назначения:

3

50

lg

10

lg

ц

d

Dd К

wx

(6)

где: d50ц – диаметр частиц, улавливаемых в условном (эталонном) циклоне с эффективностью 50 %;

К – коэффициент, принимаемый в зависимости от типа циклона.

Пояснения по поводу расчета коэффициента К не приведены,

но исходя из представленных данных по эталонным циклонам и

118

величинам этого коэффициента (для наиболее распространённого

циклона ЦН-15, например К = 41,4) он служит для корректировки

значений d50ц на рабочие условия, представляя собой комплекс:

310ц ц

ц ц

wК

D

(7)

где: Dц, wц, ηц, ρц – диаметр циклона (м), условная скорость газа (м/с),

коэффициент динамической вязкости газа (Па∙с) и плотность частиц

(кг/м3), соответствующие условиям, при которых были получены

значения d50ц и lgση.

Величина этого коэффициента однако исходя из значений для

эталонных циклонов, приведенных в более поздних источниках [2, с. 337;

3, с. 486; 4, с. 65; 5, с.103], будет отличаться и, например, для циклона

ЦН-15 при использования такой схемы расчета [6, с. 51] составит 22,5.

Изменились и величины d50 и lgση: для циклона ЦН-15 d50 = 4,5 мкм,

lgση = 0,352 вместо d50 = 3,06 мкм и lgση = 0,3979 [6, с. 51]. Это совместно

изменяет величину х и получаемое значение эффективности очистки.

При использовании формул (5) и (6) также нужно оговаривать,

что фракционная эффективность очистки (т. е. эффективность очистки

от частиц пыли данной фракции) принимается равной парциальной

эффективности для некоторого размера частиц фракции. В примере

расчета [7, с. 59] эффективность с помощью формулы (6) определяют

используя максимальный размер частиц фракции. Общая эффективность,

определённая по найденным таким образом фракционным коэффи-

циентам очистки будет завышена: при расчете по формуле (4) по

условиям того же примера она составит 88,5 % вместо 83,5 % рассчи-

танных в этом примере с учетом, что пыль отвечает логнормальному

распределению. Расчет с помощью среднеарифметического размера

частиц дает значение 82,7 %. Для определения парциальной эффективности можно использовать

и графические зависимости [6, с. 21], однако помимо приближенности графического определения значений, тем более на логарифмической шкале, использование расчётных зависимостей позволяет легко автоматизировать вычисления на компьютере (что можно сделать, например, средствами стандартного приложения Microsoft Excel).

Поскольку формулы (1) и (2) применимы для расчета не только циклонов, но и других сухих и мокрых инерционных пылеуловителей [8, с. 16], то описанная методика расчета эффективности очистки от пыли с нелогарифмически-нормальным распределением размеров частиц может быть использована и для таких пылеуловителей.

119

Список литературы

1. Лазарев В.А. Циклоны и вихревые пылеуловители: справочник /

В.А. Лазарев – 2-е изд., перераб. и доп. – Н.Новгород: Фирма "ОЗОН-НН",

2006. – 320 с.

2. Швыдкий В.С. Очистка газов: Справочное издание / В.С. Швыдкий,

М.Г. Ладыгичев – М.: Теплоэнергетик, 2002 – 640 с.

3. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1. – Калуга:

Изд-во Н. Бочкаревой, 2003. – 917 с.

4. Справочник по пыле- и золоулавливанию / М. И. Биргер, А.Ю. Вальдберг,

Б.И. Мягков и др.; Под общ. ред. А.А. Русанова. — 2-е изд., перераб.

и доп. − М.: Энергоатомиздат, 1983. − 312 с.

5. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ. изд. /

Г.М.-А. Алиев. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

6. Рекомендации по проектированию очистки воздуха от пыли в системах

вытяжной вентиляции / ЦНИИПромзданий. − М.: Стройиздат,. 1985. − 36 с.

7. Циклоны НИИОГАЗ. Руководящие указания по проектированию,

изготовлению, монтажу и эксплуатации / под науч. ред. В.Н. Ужова. –

Ярославль: Верх.-Волж. книж. изд-во, 1970. – 95 с.

8. Коузов П.А. Очистка газов и воздуха от пыли в химической

промышленности / П.А. Коузов, А.Д. Мальгин, Г.М. Скрябин. – 2-е изд.,

перераб. и доп. – СПб.: Химия, 1993. – 320 с.

120

СЕКЦИЯ 11.

ЭЛЕКТРОНИКА

ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПОДХОДАХ В ИЗУЧЕНИИ

ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК ПОЛОВИННЫХ

МЕТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА

И МОДЕЛИРОВАНИИ ИХ СВОЙСТВ ДЛЯ

СПИН-ИНЖЕКЦИОННОЙ ТЕРАГЕРЦЕВОЙ

И ДАЛЬНЕЙ ИНФРАКРАСНОЙ ФОТОНИКИ

Березин Всеволод Авенирович

канд. физ.-мат. наук, Институт проблем технологии микроэлектроники

и особочистых материалов РАН, РФ, г. Черноголовка

Маликов Илья Валентинович



Михайлов Геннадий Михайлович

д-р физ.-мат. наук, Институт проблем технологии микроэлектроники


Фомин Лев Александрович



Черных Анатолий Васильевич



121

Дебья Пракаш Рай

профессор, Департамент физики Пачхунга университет, Индия, г. Аизул

Сплавы Гейслера – это тройные интерметаллические соединения со

стехиометрическим соотношением XYZ - половинные сплавы Гейслера

(Half-Heusler alloy) или X2YZ - полные сплавы Гейслера (Full-Heusler

alloy), где X и Y – это переходные металлы, а Z – элементы III-V групп.

Компонента сплава Y может быть заменена редкоземельным или

щелочноземельным металлом. Лишь в 80-х годах прошлого столетия в

сплавах Гейслера некоторых составов было обнаружено полуметал-

лическое поведение, приводящее к высокой спиновой поляризации

электронов. Это свойство стало причиной рассмотрения сплавов

Гейслера в качестве материалов для применения в спинтронике.

В последнее время гигантское магнитосопротивление с эффективностью

40-200 % при комнатной температуре было достигнуто в структурах

спинового клапана на основе монокристаллических эпитаксиальных

слоев сплавов Гейслера - интерметаллических соединений 3d- металлов

с кремнием, осаждённых при температурах 150-500 °С. Для роста пленок

широко применяется метод импульсного лазерного испарения, как

путем одновременного испарения из трех отдельных однородных по

составу мишеней в высоком вакууме, так и испарением одной мишени

нужного стехиометрического состава, но в присутствии чистого аргона

(около 40 мТорр) для предотвращения переиспарения на подложке.

Использовались эксимерные ультрафиолетовые лазеры или гармоники

твердотельных Nd:YAG лазеров. Пленки выращивались толщиной от

монослойных до 100 нм при температурах 20-600 °С как на неориенти-

рованных (например, окисленном кремнии), так и на монокристал-

лических подложках (кремний, GaAs (100), MgO (100) и т. д.).

На ориентированных подложках достигались свойства пленок, близкие

к свойствам объемных сплавов Гейслера.

Сплавы Гейслера обладают, как уже отмечалось, многими

уникальными свойствами. Среди них - возможность достижения

близкой к 100 % спиновой поляризации и возможность реализации

электронного строения в виде половинного металла (ПМ), когда в

равновесном состоянии одна из спиновых подзон заселена, а другая -

нет. Много внимания было уделено исследователями для реализации

такого строения в магнитных и магнито-туннельных переходах [1].

Первые попытки реализовать ПМ на основе двойных соединений,

таких как Fe3O4, CrO2, оказались малоуспешными. Тройные сплавы, к

которым относятся сплавы Гейслера, находятся сейчас под пристальным

122

вниманием исследователей из-за их перспективности как ПМ для

различных применений в спинтронике. Основная идея таких иссле-

дований - увеличить спиновую поляризацию и реализовать электронную

структуру ПМ, что должно привести к значительному увеличению

магниторезистивных эффектов, используемых в прикладных задачах.

Однако, до настоящего времени не проведены исследования

магнитных переходов (МП) на основе сплавов Гейслера для

использования их в качестве источника электромагнитных волн

в терагерцевом (ТГц) и дальнем инфракрасном (ДИК) диапазонах.

Недавно [2], было показано, что спиновая инжекция в МП вызывает

спиновую неравновесность электронов проводимости, что приводит к

излучательным электронным переходам между спиновыми подзонами,

усиленных sd-обменным взаимодействием. В связи с этим возникает

вопрос - насколько, а это должны быть большие эффекты, сплавы

Гейслера при использовании их в магнитных переходах могут

увеличить интенсивность излучения при протекании через них тока.

Поскольку ранее подобные исследования не проводились, то предпо-

лагается, что полученные положительные результаты могут представлять

значительный научный и практический интерес. В данной работе

приводятся описание используемых подходов к такой задаче и

начальные результаты по росту и характеризации пленок на основе

сплава Гейслера Fe2CoAl. Пленки сплава Гейслера состава Fe2CoAl были выращены

методом импульсного лазерного испарения в сверхвысоком вакууме как на R-плоскости сапфира, так и на R-плоскости сапфира с подслоем эпитаксиально выращенного при 450 oC вольфрама с ориентацией (001) и толщиной 10 нм. В данном случае реализовался подход, использо-ванный ранее для роста эпитаксиальных пленок железа высокого качества [3], где подслой W (Mo) задает “правильную” ориентацию эпитаксиального роста пленок, поскольку указанный в работе [4] параметр решетки используемого сплава Гейслера ао=0.5732 нм практически в точности равен удвоенному значению параметра решетки для Fe а=0.2866 нм. Такие значения параметров решеток должны обеспечить также и подобие эпитаксиального роста пленок в рассматриваемых случаях.

Выращенные при различных температурах подложки пленки

Fe2CoAl были исследованы методами атомно-силовой микроскопии

(АСМ). На рисунках 1 и 2 показаны типичные АСМ изображения

поверхности пленок, выращенных при различных температурах. По

результатам АСМ измерений была определено среднеквадратичная

шероховатость поверхности выращенных пленок, которая показана на

рисунке 3 как функция температуры роста пленок.

123

Рисунок 1. Топография пленок сплава Гейслера на R-плоскости

сапфира, выращенных при температурах 20 (а), 270 (b) и 550 oC (c)

Рисунок 2. Топография пленок сплава Гейслера, выращенных при

температурах 20 (а), 270 (b) и 620 oC (c) на R-плоскости сапфира

с подслоем вольфрама (10 нм), выращенного при температуре 450 oC

Рисунок 3. Шероховатость пленок сплава Гейслера в зависимости

от температуры роста. Черные кружки – выращенные

на поверхности R-сапфира, белые - выращенные на поверхности

R-сапфира с подслоем вольфрама (10 нм), полученного при 450 оС

124

Как видно из рисунка, среднеквадратичная шероховатость пленок

Fe2CoAl на поверхности R-сапфира возрастает с 0.3-0.4 нм при

комнатной температуре до величин более, чем 10 нм при 550 оС.

Шероховатость пленок, выращенных на подслое W, имеет хорошо

выраженный минимум (0.2 нм) при температуре около 270 оС.

Для характеризации магнитных свойств выращенных пленок

были получены зависимости магнитосопротивления для магнитного

поля, лежащего в плоскости пленки и направленного параллельно или

перпендикулярно токовой дорожке из Fe2CoAl. Из этих данных были

построены зависимости абсолютной величины изменения сопротивле-

ния ∆R, а из положения максимумов (минимумов) магнитосопротивления

и их формы - определены поля перемагничивания (удвоенной

величины - 2Hc) и ширины пиков магнитосопротивления пленок на их

полувысоте ∆Hc как функция температуры подложки при росте пленок.

Значения полей перемагничивания, ширина на полувысоте пика

магнитосопротивления, а также его абсолютная величина для пленок

сплава Гейслера в параллельном и перпендикулярном полях мало

различаются. Величина 2Hc с температурой роста пленок увеличивается

с 65 до 165 Э. Также можно отметить, что с температурой уменьша-

ется ∆R, и имеется тенденция к уменьшению ∆Hc с 80 до 30 Э. Такие

разнонаправленные зависимости должны давать оптимальные условия

эпитаксиального роста при неких промежуточных значениях

температуры роста, что и наблюдается на зависимости параметра

шероховатости поверхности при 270 оС (рисунок 3). Из рисунка 4 видно,

что величина полей перемагничивания для пленок сплава Гейслера,

выращенных на чистой поверхности R-сапфира, в параллельном

и перпендикулярном полях мало различаются. С увеличением

температуры роста пленок величина 2Hc возрастает на порядок с 25 до

почти 250 Э. При этом ∆Hc для пленок, выращенных при температурах

ниже 200 оС в параллельном и перпендикулярном полях мало

различаются (рисунок 5).

125

Рисунок 4. Зависимость удвоенной величины коэрцитивной силы

в перпендикулярном поле от температуры роста для пленок

Fe2CoAl, выращенных на R-плоскости сапфира с подслоем W

(черные кружки) и без подслоя (белые кружки)

Рисунок 5. Ширина на полувысоте пика магнитосопротивления

от температуры роста для пленок Fe2CoAl, выращенных на

R-плоскости сапфира с подслоем W (черные кружки)

и без подслоя в перпендикулярном (белые кружки)

и параллельном (белые квадраты) поле

126

При больших температурах, выше 250 оC, разница между значениями

значительно увеличивается с ростом температуры, что может свиде-

тельствовать о неравнозначности магнитных свойств вдоль различных

осей растущих пленок Fe2CoAl. При этом величина ∆R остается

практически постоянной величиной. Для исследований магнитного строения микроструктур,

изготовленных из полученных пленок методом субтрактивной микроструктуризации в виде различных по форме фигур - круг, квадрат, прямоугольники, кресты, применялся метод магнитно-силовой микроскопии (МСМ). МСМ измерения проводились по двух-проходной методике (lift mode). В первом проходе линейного скани-рования измерялась топография микроструктуры, а во втором проходе магнитная игла поднималась на высоту приблизительно 50 нм от поверхности образца и измерялся магнитный отклик. Магнитный кантилевер колебался на своей резонансной частоте, и во втором проходе измерялся уход фазы его колебаний, пропорциональный второй производной магнитного поля по координате z (перпендикулярной поверхности образца). Использовался кремниевый кантилевер (Tipsnano, Москва, Зеленоград, Россия) с резонансной частотой 180 кГц, покрытой слоем железа толщиной 50 нм. Магнитный наконечник был намагничен вдоль своей оси.

Рисунок. 6. МСМ изображения микроструктур из Fe2CoAl,

изготовленных из пленок, выращенных на R-плоскости сапфира

с подслоем вольфрама в форме квадрата 8×8 мкм (а)

и круга диаметром 8 мкм (б)

В результате исследований выяснилось, что пленки, выращенные

с подслоем вольфрама, обладают слабой одноосной магнитной анизо-

тропией с осью легкого намагничивания, лежащей в плоскости пленки

направленной под углом, близким к 45° к базовому срезу подложки.

127

На рисунке 6 показаны МСМ изображения микроструктур из Fe2CoAl,

изготовленных из пленок, выращенных на R-плоскости сапфира с

подслоем вольфрама в форме квадрата 8×8 мкм и круга диаметром 8 мкм.

В круглой структуре (рисунок 6 (б)) можно увидеть центральный

эллипсообразный домен, направленный под углом, близким к 45o к

стороне АСМ скана.

Рисунок 7. Результат симуляции МСМ изображения

по рассчитанному магнитному строению микроструктур

из Fe2CoAl в форме квадрата (а) и круга (б).

Размер изображения 8×8 мкм

Стрелками показано направление намагниченности

Для более надежной интерпретации магнитного строения микро-

структур из сплавов Гейслера были проведены микромагнитные расчеты. Расчеты проводились с использованием программы OOMMF [5]. Для проведения микромагнитного расчета микроструктур из Fe2CoAl согласно работам [7, 8] были определены его параметры. Этот сплав пред-ставляет собой ферромагнетик с намагниченностью насыщения Ms = 1043×103 A/м и константой обменного взаимодействия A = 8×10-12 Дж/м, что почти в три раза меньше, чем у железа. Данные по анизотропии этого сплава не были найдены, к тому же анизотропия пленки зависит от выбранной подложки и эпитаксии. Поэтому было взято примерное значение константы анизотропии, чтобы было согласие с МСМ измерениями. Магнитная анизотропия предполагалась одноосной. Рассчитывались микроструктуры в форме квадрата и круга. Ось легкого намагничивания задавалась в плоскости пленки в направлении под углом 45о к стороне квадрата. Сторона квадрата и диаметр круга задавались равными 8 мкм, толщина микроструктур была равна 80 нм.

128

Размеры ячейки счета задавалась 20×20×20 нм. Это достаточно большие размеры, но они все же не превышают обменную длину для этого материала lex= (A/K)1/2 ≈ 45 нм. Расчет с использования уравнения

Ландау - Лифшица с большим коэффициентом затухания =0,5 быстро сходится к устойчивой структуре (рисунок 7). На этом рисунке изобра-жены результаты симуляции МСМ изображения по рассчитанному магнитному строению микроструктур из Fe2CoAl в форме квадрата (а) и круга (б).

Рисунок 8. МСМ изображения микроструктур из Fe2CoAl,

изготовленных из пленок, выращенных на R-плоскости сапфира без

подслоя в форме квадрата 8×8 мкм (а) и круга диаметром 8 мкм (б)

Из этих данных видно, что рассчитанный МСМ контраст близок

к экспериментальному, хотя экспериментальный более сложный.

По всей видимости, это связано с магнитной неоднородностью

микроструктур. В результате, микромагнитные расчеты подтвердили,

что пленки сплава Гейслера обладают осью легкого намагничивания,

направленной под углом, близким к 45° к базовому срезу подложки.

МСМ изображения микроструктур из Fe2CoAl, изготовленных из

пленок, выращенных на R-плоскости сапфира без подслоя, показаны

на рисунке 8. Из этого рисунка видно, что магнитное строение

нерегулярно. Возможно, это связано с худшей эпитаксией пленок без

использования подслоя вольфрама. Однако такая нерегулярность не

исключает существование оси легкого намагничивания, перпендику-

лярной плоскости пленки. Возможно, что имеет место текстурный

рост пленок с намагниченностью, направленной перпендикулярно

подложке в отдельном домене.

Моделирование свойств сплавов Гейслера основывается на исполь-

зовании теории функционала плотности с возможностью симулирования

129

структуры, электронного и магнитного строения. Подход позволяет

применять в расчетах дизайн структур, близких к используемым

в эксперименте. Приближение сверхрешетки наиболее эффективно

работает для моделирования эпитаксиальных слоев сплавов Гейслера,

образование запрещенной зоны рассматривается на основе гибридизации

d-d орбиталей, а расчет магнитных моментов - на основе ферро- и

антиферромагнитного взаимодействия [8]. В результате проведен расчет

из первых принципов для поверхностей (001) сплавов Гейслера Co2FeAl

и Fe2CoAl. Обменно-корреляционные потенциалы учитывались

в обобщенно-градиентном приближении Perdew-Burke и Ernzerhof

с учетом кулоновского взаимодействия (PBE-GGA+U приближение).

Рассчитанные магнитные свойства находятся в хорошем согласии

с правилом Слэтера-Полинга и показали половинно-металлическое

поведение спиновой поляризации на (001) поверхностях.

Таким образом, были экспериментально исследованы условия

эпитаксиального роста пленок сплава Гейслера Fe2CoAl методом

импульсного лазерного осаждения в сверхвысоком вакууме. Найдена

оптимальная температура роста, 270 оC. При температурах, меньших

этого значения, поля перемагничивания практически не зависят от

направления в плоскости пленки, а при более высоких температурах,

такая зависимость появляется, что может свидетельствовать о неравно-

значности магнитных свойств вдоль различных кристаллографических

осей. МСМ измерения показали, что пленки, полученные при

оптимальной температуре с подслоем W (001) имеют одноосную

анизотропию в плоскости, что обусловлено влиянием эпитаксиального

подслоя вольфрама. Микромагнитные расчеты с подбором малой

константы анизотропии подтвердили результаты МСМ измерений

микроструктур из Fe2CoAl с подслоем W. Расчеты из первых

принципов показали половинно-металлическое поведение спиновой

поляризации (001) поверхности. На основе полученных результатов

можно заключить, что пленки изученного сплава Гейслера при исполь-

зовании их в магнитных переходах могут увеличить интенсивность

излучения при протекании через них тока.


1. M. Oogane, S. Mizukami, Phil. Trans.R. Soc. A (2011) 369, 3037–3053.

2. Yu.V. Gulyaev, P.E. Zilberman, G.M. Mikhailov,S.G. Chigarev, JETP Letters

(2014), 98, 742–752.

3. G.M. Mikhailov, L.A. Fomin, V.Yu. Vinnichenko, I.V. Malikov, A.V. Chernikh,

Solid State Phenomena (2011), 168-169, 300-302.

130

4. Vishal Jain, Jagdish Nehra, Sudheesh V.D., N. Lakshmi and K. Venugopalan,

Proceeding of International Conference on Recent Trends in Applied Physics

and Material Science AIP Conf. Proc. 1536, 935-936 (2013); doi: 10.1063/

1.4810537.

5. http://math.nist.gov/oommf.

6. Шредер Е.И., Коуров Н.И., Дякина В.П., Марченкова Е.Б., Емельянова С.М.,

Перевозчикова Ю.А., Подгорных С.М., Марченков В.В., Международный

журнал прикладных и фундаментальных исследований (2015) 12, 449-452.

7. Y.-I. Matsushita, G. Madjarova, J.K. Dewhurst, S. Shallcross, C. Felser, S. Sharma,

and E.K. U. Gross, J. Phys. D: Appl. Phys. (2017) 50, 095002 (8pp).

8. D.P. Rai, J. Maibam, B.I. Sharma, A. Shankar, RK Thapa, S.H., Journal of Alloys

and Compounds (2014) 589, 553-557.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ ИТТЕРБИЯ И ЭРБИЯ

НА ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЮ НИОБАТА КАЛЬЦИЯ CANB2O6

Воробьев Виктор Андреевич

ст. научный сотрудник, проф. кафедры технологии наноматериалов, Северо-Кавказский Федеральный Университет,

РФ, г. Ставрополь

Леденева Екатерина Андреевна

аспирант, Северо-Кавказский Федеральный Университет, РФ, г. Ставрополь

Введение

Создание новых технологических материалов для различных

областей науки и техники всегда было важной и приоритетной

научной задачей. К настоящему моменту наибольшая часть научных

работ посвящена изучению стоксовых и антистоксовых люминофоров,

излучающих в видимой области спектра. Между тем, большой интерес

представляют также люминофоры, излучающие в невидимом глазу

ИК-диапазоне. Известно, что легированные редкоземельными

элементами оксидные люминесцентные материалы имеют хорошую

термическую и химическую стабильность. Из-за этого они имеют

широкий спектр применений, в таких областях как: осветительные

приборы, твердотельные лазеры, устройства отображения информации,

биологическая маркировка и другие [1, 3, 5].

131

Ниобат кальция (CaNb2O6) имеет орторомбическую структуру

колумбитового типа с пространственной группой Pbcn (60). CaNb2O6

также имеет достаточно интенсивную люминесценцию при УФ- возбуж-

дении при 300 К [4].

Кристаллы CaNb2O6 легированные редкоземельными элементами,

в частности Nd3+ или Yb3+, используются в качестве основы твердо-

тельных лазеров [2, 5]. В статье [5] показана возможность совместной

зеленой и ближней ИК-люминесценции (500 и 1005 нм) CaNb2O6

активированного ионами Yb3+, при лазерном возбуждении в ближней

инфракрасной области спектра.

Однако в области спектра 1500 – 2500 нм их люминесцентные

свойства изучены мало. Поэтому исследование люминесценции CaNb2O6

активированного редкоземельными элементами в указанной области

спектра являются актуальной задачей, имеющей важное научное и

практическое значение. Цель настоящей работы – изучение люминес-

ценции ниобата кальция активированного ионами Yb3+ и Er3+ в области

1000 – 200 нм.

Эксперимент

Для установления степени влияния примесей были синтезированы

образцы состава (Ca1-xМех)Nb2O6, где Ме – Yb, Er, 10-3≤ х ≤ 5·10-2ат/моль.

В состав шихты входили CaCO3, Nb2O5и оксиды редкоземельных

элементов. В качестве минерализатора использовался LiCl. Синтез

проводили твердофазным методом при температуре 1200°С в течении

12 часов.

Спектральные характеристики полученных образцов исследовались

с применением монохроматора МДР – 204. В качестве фотоприёмника

использовали ФПУ – ФС (PbS). Возбуждение люминесценции

осуществляли излучением микролазера с длиной волны 940 нм

мощностью 50 мВт.

Рентгенофазовый анализ проводили на установке «Дифрей 401»

при комнатной температуре. Идентификацию фаз осуществляли при

помощи картотеки JCPDS.

Обсуждение результатов

На рисунке 1 представлены результаты РФА измерений. Все пики

согласуются с известными данными (JCPDS 391392). Постоянные

решетки метаниобата кальция составляют a = 14,92 Å, b = 5,75 Å, c = 5,2 Å.

132

Рисунок 1. РФА CaNb2O6

Спектральные характеристики CaNb2O6 активированного иттербием представлены на рисунке 2, 3. В инфракрасной области спектра эмиссионный пик приходится на 1022 нм соответствующий переходу 2F5/2 →2F7/2.С ростом концентрации наблюдается увеличение яркости люминесценции. Максимум яркости люминесценции иттербия приходится наконцентрацию составляющую 0,48 мольных %. Затем наблюдается спад яркости, обусловленный концентрационным тушением люминесценции (Рисунок 4).

Рисунок 2. Спектр люминесценции CaNb2O6 :Yb

при возбуждении лазером с длиной волны λ = 940 нм

133

Рисунок 3. Спектры возбуждения люминесценции CaNb2O6 :Yb

по полосе 1005 нм

Рисунок 4. Зависимость яркости люминесценции CaNb2O6 :Yb

от концентрации Yb

Образцы, активированные эрбием, имеют максимум излучения с

длиной волны 1550 нм соответствующий переходуY13/2 → 4I15/2.

Спектральные характеристики образцов активированных эрбием

представлены на рисунках 5, 6.

134

Рисунок 5. Спектр люминесценции CaNb2O6 :Er

при возбуждении лазером с длиной волны λ = 940 нм

а)

б)

Рисунок 6. Спектры возбуждения люминесценции CaNb2O6 :Er

по полосе а) – 940 нм, б) – 1532 нм

135

Максимальная яркость люминесценции в данных условиях

наблюдается при концентрации эрбия составляющей 0,05 мол. %. При

дальнейшем увеличении концентрации наблюдается тушение

люминесценции (Рисунок 7).

Рисунок 7. Зависимость яркости люминесценции CaNb2O6 :Er

от концентрации Er

Структура CaNb2O6 состоит из атомов кальция и ниобия окру-

женных атомами кислорода. Проанализировав соотношение ионных

радиусов элементов матрицы и РЗЭ (Yb3+ = 0.0868 нм, Er3+ = 0.089 нм,

Ca2+ = 0.1 нм, Nb5+ = 0.064 нм) можно предположить, что элементы

активаторов будут встраиваться в кристаллическую решетку на место

иона Ca2+.

Заключение

В ходе исследований была получена структура ниобата кальция,

что подтверждают результаты рентгеноструктурного анализа. Также

были определены оптимальные концентрации активаторов люминес-

ценции, таких как, иттербий и эрбий. Для иттербия оптимальная

концентрация составляет 0,48 мол. %, а для эрбия 0,05 мол. %. Спектры

люминесценции имеют максимумы 1022 нм и 1550 нм соответственно.

136


1. C. Renping, Q. Zhengdong, J. Shenhua. Enhanced emission of CaNb2O6 : Sm3+

phosphor by codoping Na+/B3+ and the emission properties. / Sci., Vol. 39, No. 1,

February 2016, p. 187 – 193.

2. A. Strzępa, W. Ryba-Romanowski, R. Lisiecki. Spectroscopic characterization

of CaNb2O6 single crystal doped with samarium ions. / Journal of Luminescence,

No 151, 2014, p. 123-129.

3. J. Satapathy, M.V. Ramana Reddy. Dielectric and Thermal Studies of ANb2O6

(A=Ca, Mg, Cu, Ni) for LTCC Application. / International Journal of Applied

Physics and Mathematics, Vol. 1, No. 3, November 2011.

4. N. Li, W. Wanga, D.Pingping. Upconversion luminescence of Ho3+/Yb3+ co-doped

CaNb2O6 thin films. / Chemical Physics Letters, No 644, 2016, р. 152-156.

5. R. Zhou, X. Wei, C. Duan. Intense Blue-Green Cooperative Luminescence

from Yb3+ Pairs within CaNb2O6 Matrix. / ECS Journal of Solid State Science

and Technology, 2012, p 147-152.

137

СЕКЦИЯ 12.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

МОДЕЛИРОВАНИЕ DC/DC ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО




ассистент, Севмашвтуз, филиал САФУ в г. Северодвинске, РФ, г. Северодвинск


д-р техн. наук, профессор, Севмашвтуз, филиал САФУ в г. Северодвинске,

РФ, г. Северодвинск

При всех несомненных достоинствах переменного тока (простота

производства и распространения, надежность и эффективность исполь-

зуемого самого разнообразного оборудования), есть сферы в автономных

электроустановках, где постоянный ток прочно удерживает свои позиции.

Прежде всего, это относится к электроприводам. Электродвигатели

постоянного тока(ДПТ) позволяют формировать самые разнообразные

характеристики, реализация которых с помощью электродвигателей

переменного тока требует применения дорогостоящих преобразователей

частоты с усложненными алгоритмами работы [1, 2].

Главное преимущество ДПТ в том, что они надежно обеспечивают

широкий диапазон регулирования частоты при относительной простоте

его осуществления при любой нагрузке. Главный недостаток ДПТ –

щеточно-коллекторное устройство. Его можно исключить заменой

обычного ДПТ на вентильный электродвигатель, что потребует в

качестве выходного устройства применять управляемый коммутатор.

В настоящее время преобразование постоянного напряжения

одного уровня в постоянное напряжение другого уровня осущест-

вляется с применением широтно-импульсной модуляции, существенным

недостатком которой является высокий уровень помех на входе и

выходе преобразователя [3, 4].

138

Альтернативный способ преобразования постоянного напряжения

может быть реализован с помощью устройства, состоящего из авто-

номного инвертора (АИ), трансформатора с вращающимся магнитным

полем(ТВМП), неуправляемого полупроводникового выпрямителя и

сглаживающего фильтра. Структурная схема преобразователя постоян-

ного напряжения в постоянное на базе ТВМП представлена на рисунке 1.

При использовании в такой схеме АИ, работающего на повышенной

частоте, позволяет резко сократить массогабаритные характеристики

ТВМП, а также улучшить условия подавления высших гармоник токов

и напряжений, генерируемые преобразователем, а использование неуп-

равляемого полупроводникового выпрямителя повышает надежность

работы всего комплекса.

Рисунок 1. Структурная схема преобразователя DC/DC

Современные системы математического моделирования, например,

такая как MATLAB, позволяют исследовать рабочие режимы техни-

ческих устройств, получать их основные характеристики, что в конечном

итоге позволяет уменьшить число ошибок при разработке устройств,

тем самым снизить затраты на их изготовление.

При построении модели предлагается использовать принцип

блочно-модульного построения в соответствии со структурной схемой

(рисунок 1).

Инвертор напряжения представляет здесь собой устройство по

преобразованию постоянного напряжения в многофазную систему пере-

менных напряжений, количество фаз которой определяется числом

секций входной круговой обмотки ТВМП []. Частота генерируемого

напряжения определяется требованиями к массогабаритным показателям

ТВМП.

Система уравнений, описывающих ТВМП приведена в [4].

В соответствии с этими уравнениями разработана подсистема модели

в MATLAB/Simulink. Пример подсистемы с трехфазными входной и

выходной круговой обмотками представлен на рисунке 2.

139

Рисунок 2. Модель ТВМП

Каждая секция входной и выходной круговой обмоток ТВМП

может быть представлена в виде последовательного соединения R, L,

E – элементов. Для вычисления ЭДС индукции необходимо учитывать

пространственное расположение обмоток трансформатора. Блок

вычисления ЭДС индукции в секции входной круговой обмотки

представлен на рисунке 3. Блоки вычисления ЭДС в других секция

построены аналогичным образом.

Рисунок 3. Блок вычисления ЭДС

В качестве выпрямителя предлагается использовать многофазный

диодный мост. Для сглаживания выходного напряжения может быть

использован Г-образный LC – фильтр (рисунок 4).

140

Рисунок 4. Выпрямительное и фильтрующее устройства

Модель позволяет получить кривые токов и напряжений на входе

и выходе преобразователя. В качестве примера на рисунке 5 представ-

лены осциллограммы одной из фаз выходного напряжения инвертора

и напряжения нагрузки.

Основным достоинством разработанной модели является блочно-

модульное представление, упрощающее процесс составления и настройки

модели.

Рисунок 5. Напряжения на элементах DC/DC преобразователя

Модель является универсальной, с ее помощью возможно прове-

дение исследований основных режимов работы полупроводникового

преобразователя постоянного напряжения на базе ТВМП, оценки его

энергетических характеристик. Данная модель может являться составной

частью модели энергетического комплекса, что в дальнейшем позволит

провести сравнительный анализ энергетических характеристик комплекса

при использовании различных типов преобразователя.

141


1. Основы промышленной электроники: учебное пособие для вузов / под ред.

проф. В.Г. Герасимова. - M., 1978. - С. 178-212.

2. И.М. Чиженко, В.С. Руденко, В.И. Сенько. //Основы преобразовательной

техники. / М., 1974. - С. 221-223.

3. Пат. 2207696 Российская Федерация. Трансформатор постоянного тока /

Лутидзе Ш.И., Джафаров Э.А.; опубл. 2003. – 3 с. : ил.

4. Черевко А.И. // Полупроводниковые преобразователи автономных электро-

установок с трансформаторами вращающегося магнитного поля, обладающие

высоким качеством выходного напряжения. Монография. / Архангельск:

издательство АГТУ, 2005. - С. 115.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО



СО СТУПЕНЧАТО-ХОРДОВЫМ АЛГОРИТМОМ

УПРАВЛЕНИЯ


ассистент, Севмашвтуз, филиал САФУ в г. Северодвинске, РФ, г. Северодвинск

Платоненков Сергей Владимирович

старший преподаватель, Севмашвтуз, филиал САФУ в г. Северодвинске,



д-р техн. наук, профессор, Севмашвтуз, филиал САФУ в г. Северодвинске,


Интенсивное развитие электротехнических комплексов и систем,

связанное с внедрением полупроводниковых преобразователей, а так же

непрерывное увеличение их установленной мощности обуславливают

актуальность выбора, исследования и проектирования оптимальных

силовых схем преобразователей и алгоритмов управления ими.

142

Выпрямители с классическим (фазовым) управлением имеют ряд

существенных недостатков: низкое качество выпрямленного напря-

жения при глубоком регулировании и значительные искажения

питающего тока и напряжения. Для устранения указанных недостатков

было предложено [1, 2] заменить трансформатор с пульсирующими

магнитными полями на трансформатор с вращающимися магнитными

полями (ТВМП) и использовать для регулирования выходного напря-

жения новый ступенчато-хордовый алгоритм управления вентилями

силового коммутатора [3].

Структурная схема управляемого выпрямителя (УВ), пред-

ставленная на рисунке 1, содержит следующие элементы: силовой

трансформатор для согласования входного и выходного напряжения УВ;

блок силовых вентилей, обеспечивающих преобразование переменного

напряжения в постоянное (пульсирующее); нагрузку (Rd-Ld, Rd-Ld-Ed,

и др.).

Рисунок 1. Структурная схема выпрямителя

В качестве дополнительных элементов могут использоваться:

регулятор напряжения, который служит для изменения среднего

значения выпрямленного напряжения, а так же его стабилизации;

сглаживающий фильтр, предназначенный для уменьшения

пульсации напряжения на нагрузке до требуемого значения.

В [2] была предложена схемотехническая модель полупроводни-

кового выпрямителя на базе ТВМП. Данная модель не является

универсальной, поскольку в ее основе лежит система уравнений,

описывающих выпрямитель в конкретном режиме работы. При

необходимости изменения режима работы или внесения изменений

в алгоритм управления требуется полностью изменить модель.

В связи с этим предлагается использовать принцип блочно-

модульного построения модели в соответствии со структурной схемой.

143

Система уравнений, описывающих ТВМП, приведена в [1]. Согласно

этим уравнениям каждая секция трехфазной и круговой обмоток ТВМП

может быть представлена в виде последовательного соединения R, L,

E – элементов, представленных на рисунке 2.

Рисунок 2. Секция обмотки трансформатора

Для вычисления ЭДС индукции необходимо учитывать прос-

транственное расположение обмоток трансформатора. Блок вычисления

ЭДС индукции в секции А трехфазной обмотки представлен на рисунке 3.

Блоки вычисления ЭДС в других секция построены аналогичным

образом.

Рисунок 3. Блок вычисления ЭДС

144

В качестве силовых вентилей могут быть использованы как

идеальные ключи, так и модели реальных элементов. На рисунке 4 пред-

ставлен блок силовых вентилей, построенный на базе IGBT транзисторов.

Рисунок 4. Блок управляемых силовых вентилей

Алгоритм управления силовыми вентилями формируется с помощью генератора сигналов специальной формы, фазовое регули-рование осуществляется с помощью блока задержки (рисунок 4). Использование этих блоков позволяет реализовать как классический – фазовый, так и ступенчато-хордовый алгоритмы управления [1, 2], вводить несимметрию питающих напряжений и сигналов управления. Пример формирования импульсов для ступенчато-хордового алгоритма управления приведен на рисунке 5.

Рисунок 5. Временная диаграмма управляющих импульсов для

ступенчато-хордового алгоритма управления

145

Результатом моделирования УВ с ТВМП являются осциллограммы токов и напряжений на выходе выпрямителя. В качестве примера на рисунке 6 представлены диаграммы для трёх ступеней управления.

Рисунок 6. Токи и напряжения на выходе выпрямителя

Таким образом, блочно-модульное моделирование УВ с ТВМП упрощает процесс составления и настройки модели, позволяет быстро осуществить перестройку модели при изменении алгоритма управления, числа и типа силовых вентилей.

Блочно-модульная модель является универсальной, с ее помощью возможно проведение исследований всех типов полупроводниковых преобразователей построенных на базе ТВМП (выпрямителей, инвер-торов, преобразователей частоты). Модель может быть использована для анализа режимов работы преобразователя и получения его основных энергетических характеристик при различных алгоритмах управления силовым коммутатором.


1. Черевко А.И. // Полупроводниковые преобразователи автономных электроустановок с трансформаторами вращающегося магнитного поля, обладающие высоким качеством выходного напряжения. Монография. / Архангельск: издательство АГТУ, 2005. - С. 115.

2. Черевко А.И., Музыка М.М., Лимонникова Е.В. Схемотехническое и матема-тическое моделирование полупроводниковых преобразователей содержащих согласующие трансформаторы с вращающимися магнитными полями. // Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - С. 178.

3. Патент РФ № 2566365. Способ ступенчато-хордового регулирования выход-ного напряжения выпрямителя на базе трансформатора с вращающимся магнитным полем. / Платоненков С.В., Черевко А.И., Рогушина А.А., Сакович И.А., Музыка М.М., Кузьмин И.Ю. опубл. 28.09.2015.

146

СЕКЦИЯ 13.

ЭНЕРГЕТИКА И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕХНИКА

И ТЕХНОЛОГИИ

СНЯТИЕ С ЭКСПЛУАТАЦИИ

ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СОЛНЕЧНЫХ

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

Михеев Павел Юрьевич

старший преподаватель, Санкт-Петербургский политехнический университет

Петра Великого, РФ, г. Санкт-Петербург

В последние годы в мире снижается доля невозобновляемой энергетики и увеличивается доля возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Согласно данным [1] в 2010 г. основная доля произведённой энергии в мире 80,6 % приходилась на объекты невозобновляемой энергетики, такие как тепловые электростанции (ТЭС) и атомные электростанции (АЭС) вклад ВИЭ в мировом производстве энергии составлял 19,4 %. В 2016 г. доля объектов невозобновляемой энергетики сократилась до 75,5 %, а доля ВИЭ напротив выросла до 24,5 % [2].

Наиболее динамично развивающимися отраслями ВИЭ в настоящее время являются солнечная и ветровая энергетика. Согласно данным [2] общая установленная мощность солнечных фотоэлектрических станций (СФЭС) с 2006 по 2016 гг. выросла более чем в 50 раз с 6 ГВт до 303 ГВт, а ветроэлектростанций (ВЭС) – более чем в 6 раз с 74 ГВт до 487 ГВт.

Ветровая и солнечная энергетика начали активно развиваться в конце 1980-х годов 20 века. Вследствие этого многие из данных энергообъектов подлежат снятию с эксплуатации в настоящее время или в ближайшие годы связи с этим определённый интерес вызывает вопрос о том, как в мире решаются вопросы снятия данных энерго-объектов с эксплуатации и какие статистические данные доступны по этому вопросу. В рамках статьи был произведён обзор литературы, включая интернет-источники, посвящённые снятию ВЭС и СФЭС с эксплуатации. Важно подчеркнуть, что произведённый обзор показал, что в настоящее время информация, посвящённая снятию ВЭС и СФЭС с эксплуатации в отечественной литературе, отсутствует, а в зарубежной –крайне ограничена.

147

Ниже на рис. 1 показана динамика введения в эксплуатацию и

снятия с эксплуатации ВЭС в Германии и Швеции.

Рисунок 1. Динамика введения и снятия ВЭС с эксплуатации [3]

Из рис. 1 видно, что количество снятых с эксплуатации ВЭС

значительно меньше по сравнению с введёнными в эксплуатацию. В работе [3], отмечено, что при рассмотрении других стран, где активно развивается ветроэнергетика наблюдается схожая ситуация. В работе [3] также отмечено, что в последние годы количество ВЭС снятых с эксплуатации увеличивается и согласно прогнозам, будет продолжать возрастать.

Следует отметить, что в настоящее время в мире активно развивается вторичный рынок ветровых турбин (ветротурбин). Согласно данным приведённым в [4, 5] более 80 % ветротурбин на этапе снятия с эксплуатации не утилизируются, а поступают на вторичный рынок и продаются на международных торговых площадках, таких как en.wind – turbine.com [6], windturbines – marketplace.com [7] и др. Помимо этого в мировой практике также продлевают срок эксплуатации ВЭС при выпол-нении определённых технических мероприятий (в среднем на 5-10 лет).

В дополнение к вышесказанному, необходимо отметить, что в последние годы в мире активно развивается направление переработки

148

и вторичного использования применяемых материалов. Особенно динамично данное направление развивается для ВЭС. Ниже на рис. 2 показаны возможные варианты снятия ВЭС с эксплуатации.

Рисунок 2. Варианты снятия ВЭС с эксплуатации [3]

Опыт снятия с эксплуатации СФЭС в настоящее время также практически отсутствует. Ниже на рис. 3 показана динамика и приведены прогнозные оценки по снятию СФЭС с эксплуатации с 2016 по 2050 гг. (приведены данные об отходах, которые образуются в результате утилизации фотоэлектрических панелей (ФЭП).

Рисунок 3. Динамика и прогнозные оценки по снятию СФЭС

с эксплуатации с 2018 по 2050 гг. [7]

149

Из рис. 3. видно, что в настоящее время в мире количество отходов,

образующихся от утилизации ФЭП пренебрежимо мало, что говорит о

практически полном отсутствии работ по снятию СФЭС с эксплуатации.

Вместе с тем согласно прогнозам, начиная с 2020 года количество СФЭС

выводимых из эксплуатации будет стремительно возрастать.

Необходимо отметить, что вторичный рынок СФЭС, в отличие

от ВЭС практически не развит, вследствие ограниченного срока

эксплуатации ФЭП.

По результатам произведённого анализа информационных

источников, посвящённых снятию ВЭС и СФЭС с эксплуатации можно

сказать, что опыт снятия данных энергообъектов с эксплуатации

практически отсутствует. Вместе с тем согласно прогнозам, в ближайшие

годы количество ВЭС и СФЭС снимаемых с эксплуатации будет

увеличиваться, что будет способствовать накоплению данного опыта

Cписок литературы:

1. Renewable global status report 2011. Renewable Energy Policy Network for

the 21 century. – 2011. – 116 p. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http:/www.ren21.net – (Дата обращения: 10.11.17).

2. Renewable global status report 2017. Renewable Energy Policy Network for

the 21 century. – 2017. – 302 p. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http:/www.ren21.net – (Дата обращения: 10.11.17).

3. Anderson N. Wind turbine end–of–life: characterization of waste material.

Master Degree, 15HE. University of Gavle. – 2015. – 49 p.

4. Wind energy database. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.thewindpower.net – (Дата обращения 15.11.2017).

5. Renewable Energy Focus [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http:/www.renewableenergyfocus.com – (Дата обращения: 13.11.17).

6. Wind–turbine [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:/ www.en.wind-

turbine.com – (Дата обращения 27.11.2017).

7. Wind Turbines-Market Place [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http:/windturbines-marketplace.com – (Дата обращения 20.11.2017).

8. Weckend S., Wade A., Heath G. End–of–life management solar photovoltaic

panels. International Renewable Energy Agency International Energy Agency

Photovoltaic power system programme. – 2016. – 100 p.

150

ПРОБЛЕМЫ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Санданжамсуева Саяна Александровна

студент Иркутского государственного университета путей сообщения,

РФ, г. Иркутск

Пузина Елена Юрьевна

канд. техн. наук, доцент Иркутского государственного университета путей сообщения,

РФ, г. Иркутск

Электрическaя энергия как товар используется во всех сферах

жизнедеятельности человека, она обладает совокупностью специфи-ческих свойств и непосредственно участвует при создании других видов продукции, влияя на их качество.

Качество электрической энергии – это совокупность ее характе-ристик по частоте и напряжению, называемых показателями качества электроэнергии, определяющих воздействие электроэнергии на элек-трооборудование, электрические аппараты и приборы, подключенные к электрической сети, оцениваемое по соответствию этих показателей качества электрической энергии (ПКЭ) установленным требованиям.

Пониженное качество электроэнергии оказывает негативное влияние как на работу отдельных электроприемников, так и на нормальное функционирование энергосистемы в целом. При снижении качества электроэнергии в электрических сетях имеют место следующие отрицательные последствия:

увеличение потерь электроэнергии во всех элементах электрической сети;

перегрев вращающихся машин, ускоренное старение изоляции, сокращение срока службы или выход из строя электрооборудования;

рост потребления электроэнергии и необходимой мощности электрооборудования;

нарушение работы и ложные срабатывания устройств релейной защиты и автоматики;

помехи в работе теле- и радиоаппаратуры, сбои электронных систем управления и вычислительной техники;

отрицательное влияние на линии связи и устройства автоблокировки на железных дорогах;

ухудшение показателей хозяйственной деятельности промыш-ленных предприятий и т. д.

151

К проблемам качества электроэнергии относится множество различных явлений. Каждое из этих явлений может происходить при определенных обстоятельствах и иметь разные решения по устранению, которые могут способствовать улучшению качества электроэнергии и как следствие характеристик оборудования. Потребители электроэнергии рассчитываются и изготавливаются на длительную работу с номинальными электрическими параметрами – частота сети, напряжение и ток, при которых они обладают наивысшими технико-экономическими показателями. Однако при передаче электроэнергии от станций к потребителям качество ее ухудшается, так как в сетях имеют место потери напряжения, зависящие от длины или качества монтажа линий. Несимметрия нагрузки фаз вызывает несимметрию питающих напряжений. Несимметрия напряжений происходит только в трёхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по её фазам.

Источниками несимметрии напряжений являются: дуговые сталеплавильные печи, тяговые подстанции переменного тока, электро-сварочные машины, однофазные электротермические установки и другие однофазные, двухфазные и несимметричные трёхфазные потребители электроэнергии, в том числе бытовые. Так суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85...90 % несимметричной нагрузки, а коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (KОU) одного 9-и этажного жилого дома может составлять 20 %, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение нормально допустимые 2 %.

Несинусоидальность напряжения — искажение синусоидальной формы кривой напряжения. Электроприёмники с нелинейной вольт-амперной характеристикой потребляют ток, форма кривой которого отличается от синусоидальной. А протекание такого тока по элементам электрической сети создаёт на них падение напряжения, отличное от синусоидального, это и является причиной искажения синусоидальной формы кривой напряжения.

Например, полупроводниковые преобразователи электроснабжения железных дорог выдают пульсирующий по характеру ток. Поэтому наличие преобразовательных устройств приводит к несинусоидальности напряжения, а изменение нагрузки при отключении и подключении потребителей вызывают колебания частоты и напряжения. Указанные причины, а также ряд других факторов приводят к отклонению параметров качества электрической энергии от нормированных значе-ний, что влияет на работу электроприемников. Качество электроэнергии непосредственно связано с экономичностью производства, поскольку

152

отклонения показателей качества от номинальных приводят к снижению КПД, коэффициента мощности, производительности, срока службы и других показателей потребителей электроэнергии.

Для электроснабжения железных дорог проблема качества

электроэнергии особенно актуально. Это связано с наличием преобра-

зовательных установок. На Восточной-Сибирской и Забайкальской

железных дорог регулярно проводятся комплексные измерения

показателей качества электроэнергии по несинусоидальности кривой

напряжения на шинах 110(220) кВ тяговых подстанций (ТП). В таблице 1

приведены выдержки из замеров показателей качества ЭЭ для ряда под-

станций главного хода Восточно-Сибирской железной дороги [2, с. 616].

Таблица 1.

Коэффициент искажения кривой синусоидальности напряжения

на шинах 110(220) кВ тяговых подстанций

Восточно-Сибирской железной дороги

Тяговая подстанция

Относительное время превышения

допустимых значений, %

Т1 Т2

1. Тайшет-Восточная 25,69 0

2. Замзор 100 96,33

3. Нижнеудинск 100 94,78

4. Харик 80,11 8,26

5. Зима 98,60 33,47

6. Делюр 79,98 41,05

7. Усолье 0 0

8. Рассоха 97,07 45,45

9. Подкаменная 99,81 82,39

10. Слюдянка 55,63 0,49

11. Головинская, 06.4.04 87,26 27,39

Из анализа полученных результатов можно сделать следующий

вывод качество электроэнергии по высшим гармоникам на шинах

110(220) кВ все ТП не соответствуют нормативным значениям

ГОСТ 32144-2013; наиболее низкое качество имеет место на подстан-

циях с малой мощностью короткого замыкания на шинах 110(220) кВ

и значительным электропотреблением;

153

Аналогично измерения, проведенные на шинах 10, 27.5 и 35 кВ

тяговых подстанций показали, что качество ЭЭ по несинусоидальности

также не соответствует нормативным значениям.

Наличие электрических связей между энергосистемами значительно

расширяет зону отрицательного влияния снижения качества

электроэнергии, обостряя тем самым проблему электромагнитной

совместимости. Появилась необходимость оценивать и контролировать

качество электроэнергии не только в данной точке присоединения

потребителя к энергоснабжающей организации, но и в различных

удаленных точках электрической сети.

Рассматривая проблему качества электоэнергии, можно сделать

вывод, что невнимание к качеству электроэнергии в процессе

эксплуатации электрических сетей приводит к прогрессирующему рас-

стройству электроснабжения потребителей и нарушениям работы

электроприемников. Поэтому изучение вопросов оценки качества

электроэнергии в различных точках электрической сети является

важной задачей при подготовке инженеров электриков.


1. Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташев, В.Н. Тульский,

Р.Г. Шамонов и др.; под ред. Ю.В. Шарова. — М.: Издательский дом

МЭИ, 2006. — 320 с.

2. Транспортная инфраструктура Сибирского региона: материалы Седьмой

международной научно-практической конференции, 29 марта - 01 апреля

2016 г. Иркутск: В 2 т. - Иркутск: ИрГУПС, 2016.672-с.

3. Электронный ресурс: код доступа: http://elar.urfu.ru/bitstream/10995/

40580/1/tmuenin-2016-55.pdf.

4. Электронный ресурс: код доступа: http://e-audit.ru/quality/no_sinus.shtml.

5. ГОСТ 32144-2013 "Электрическая энергия. Совместимость технических

средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в

системах электроснабжения общего назначения."

6. Управление качеством электроэнергии при несинусоидальных режимах /

А.В. Агунов. – СПб., СПбГМТУ, 2009. – 134 с.

154

КОМПЕНСАТОРЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Скороходов Вячеслав Игорьевич

студент группы Э-151, Омского государственного университета, РФ, г. Омск

Горовой Сергей Анатольевич


Киселев Глеб Юрьевич


REACTIVE POWER COMPENSATORS

Vyacheslav Skorokhodov

student of group e-151, Omsk state technical University, Russia, Omsk

Sergey Gorovoy


Gleb Kiselev


В современном мире увеличивается количество энергетических установок, оборудования, питающихся от электрической энергии. Электрическая энергия в свою очередь делится на активную и реактивную. Активная энергия – это энергия, которая преобразуется в полезную механическую, тепловую энергии, реактивная же расхо-дуется на создание магнитных полей. На промышленных предприятиях приемниками реактивной энергии являются асинхронные двигатели, трансформаторы, реакторы , воздушные линии электропередачи. Стоит отметить, что реактивная энергия создает только потери в линиях электропередачи. Для борьбы с потерями в линиях электропередач разработали устройства, компенсирующие реактивную энергию,

155

которые называют компенсаторами. Эти устройства быстро реагируют на изменение требуемой реактивной мощности в системе и обеспечивают или вводят достаточную реактивную мощность в систему.

Компенсаторы реактивной мощности также делятся на виды:

1. Синхронные компенсаторы

2. Конденсаторные батареи

3. Cтатические источники реактивной мощности

Синхронный компенсатор - это электрическая машина,

работающая в режиме двигателя без нагрузки на валу при изме-

няющемся токе возбуждения. Тем самым компенсатор в зависимости

от тока возбуждения может потреблять реактивную мощность из сети

или же наоборот выдавать ее в сеть [1].

Вид синхронного компенсатора реактивной мощности представлен

на рисунке 1.

Рисунок 1. Синхронный компенсатор реактивной мощности

Характеристиками синхронного компенсатора являются напря-

жение и ток статора, номинальная мощность, частота, номинальный ток ротора и потери в номинальном режиме.

Реактивная мощность, генерируемая синхронными генераторами и другими устройствами в энергосистеме, поглощается или потребляется нагрузками. Поэтому рекомендуется размещать устройства компенсации реактивной мощности в центрах нагрузки, чтобы уменьшить потери, связанные с передачей реактивной мощности в центры нагрузки.

Для нелинейных нагрузок, т. е. преобразователи частоты электро-

привода, выпрямители, которые в свою очередь будут источником

156

тока высших порядков гармоник, помимо компенсации реактивной

мощности требуют устанавливать фильтры для высших гармоник [2].

Роль фильтров играют устройства, в состав которых входит

конденсационные батареи, соединенные последовательно, и фильтровые

реактора, настроенные как фильтры для высших гармоник тока.

Для нагрузок, которым характерны резкопеременные набросы и

провалы мощности и тока (дуговые сталеплавильные печи, сварочные

аппараты, полупроводниковые преобразователи различного рода),

кроме потребления реактивной мощности в большом количестве и

генерации токов высших гармоник, свойственно несимметричное

потребление мощности по фазам и выбросы реактивной мощности,

превышающее в несколько раз номинальное значение мощности этих

нагрузок. Из-за этого в сети происходят колебания напряжения

(фликер), которые пагубно сказываются на других потребителях.

Поддержание допустимого уровня этих колебаний возможно, только

благодаря мгновенной пофазной компенсацией реактивной мощности.

Осуществляется это с помощью применения статических тиристорных

компенсаторов(СТК) [3].

Статические тиристорные компенсаторы мощности (СТК) являются

одним из устройств, обеспечивающих повышение эффективности

работы и энергосбережения систем передачи и распределения энергии.

Номинальная мощность и схема СТК выбирается для конкретного

объекта в зависимости от энергетических параметров системы электро-

питания, тип и мощность компенсирующих нагрузок и требований

к качеству энергии и выполняемой функции.

Основная схема компоновки СПУ (сетевое планирование и

управление) включает в себя набор фильтров высших гармоник –

фильтра-компенсирующих цепей (ФКЦ), постоянно подключенные к

сети или по коммутации автоматических выключателей, и три фазы реак-

торных контролируемых тиристоров (тиристорно-реакторной группы,

ТРГ). СПУ зачастую применяют для напряжения класса 10-35 кВ.

Подключаются они либо через понижающий трансформатор, либо к

третичной обмотке автотрансформатора. Угол зажигания ТРГ может

быть очень быстро изменена таким образом, что ток в реакторе будет

отслеживать нагрузку тока или реактивной мощности в

энергетической системе.

157

Рисунок 2. Схема с применением тиристорных компенсаторов

Вывод:

Компенсация реактивной энергии является одним из важных

мероприятий в электроэнергетике. С каждым годом улучшаются способы

и устройства для компенсации реактивной энергии, что способствует

снижению потерь в линиях электропередач и выравнивания сим-

метричности нагрузок.


1. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин Электрооборудование станций и подстанций:

учебник для техникумов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – С.104-107.

2. С.С. Смирнов Высшие гармоники в сетях высокого напряжения. –

Новосибирск: Наука, 2010. – С.144

3. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: учебник для

вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1988. – С.296-306.

4. Р.М. Матура Статические компенсаторы для регулирования реактивной

мощности - М.: Энергоатомиздат, 1987. — 160 с.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ:

ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ

Сборник статей по материалам VI международной

научно-практической конференции

№ 6 (5)

Декабрь 2017 г.

В авторской редакции

Мнение авторов может не совпадать с позицией редакции

Подписано в печать 26.12.17. Формат бумаги 60х84/16.

Бумага офсет №1. Гарнитура Times. Печать цифровая.

Усл. печ. л. 9,875. Тираж 550 экз.

Издательство «Интернаука»

125009, г. Москва, Георгиевский пер. 1, стр. 1

E-mail: [email protected]

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного

оригинал-макета в типографии «Allprint»

630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ - internauka.org5).pdf · требованиями...

Documents

Transcript of ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ - internauka.org5).pdf · требованиями...