Международный
научный журнал

Метод экспертных оценок при процедуре оптимизации результатов эксперимента


Expert evaluation method for optimization of experimental results

Цитировать:
Зотова Е.В., Пошовкина М.И. Метод экспертных оценок при процедуре оптимизации результатов эксперимента // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2017. № 3(36) . URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/4492 (дата обращения: 11.12.2019).
 
Прочитать статью:

Keywords: expert, method, pellets, parameter, optimization

АННОТАЦИЯ

Полученные методом экспертных оценок коэффициенты веса дают достоверную информацию о значимости параметров и показателей производства древесных пеллет. Для решения задачи обобщенной оптимизации составляется комплексный критерий на основании коэффициентов весомости. Выбранный метод для решения поставленной задачи позволяет провести многокритериальную оптимизацию по обобщенному критерию методом Монте-Карло для определения оптимальной точки с высокой точностью.

ABSTRACT

The weight coefficients obtained by the expert evaluation method provide the reliable information on significance of parameters and indicators of wood pellets production. The complex criterion is based on the weight coefficients to allow the solving of generalized problems. The method selected for solving of the problem enables the multicriteria optimization as per the generalized criterion by using the Monte Carlo method to determine the optimum point with high precision.

 

Оптимальные значения регулируемых режимных параметров позволяют проводить управление грануляторами с наилучшими характеристиками пеллет и максимальной производительностью оборудования. Исследование промышленных технологий производства древесных пеллет показало большое количество параметров и показателей, влияющих на эффективность работы применяемого оборудования и с целью определения степени значимости показателей, влияющих на процесс пеллетирования и последующей многокритериальной оптимизации параметров, нами был применен метод экспертного оценивания. Для этого проведено анкетирование инженерно-технических работников деревоперерабатывающих производств, которые определили состав каждой группы параметров (Таблица 1), при этом наиболее важный параметр оценивался баллом 1, а самый незначимый – баллами 8 и 4 по каждой из групп.

Таблица 1

Параметры, определяющие технологию производства древесных пеллет

Наименование параметра

Единицы

измерения

Обозначение

Коэффициент веса

I группа. Входные режимные параметры

Количество подаваемого сырья

кг/ч

X1

0,19

Влажность древесного сырья

%

X2

0,15

Фракционный состав сырья

мм

X3

0,16

Содержание лигнина (породный состав)

%

X4

0,18

Расстояние между роликами и матрицей

мм

X5

0,06

Частота вращения матрицы

мин-1

X6

0,03

Температура пара

°С

X7

0,02

Содержание фаутной древесины

°С

X8

0,21

II группа. Выходные технико-экономические показатели

Теплота сгорания пеллет

МДж/кг

Y1

0,50

Механическая прочность пеллет

%

Y2

0,25

Производительность гранулятора

кг/ч

Y3

0,15

Зольность

%

Y4

0,10

 

Полученные коэффициенты веса дают достоверную информацию о значимости параметров и их показателей при производстве древесных пеллет [3, 4]. В работе был найден средний балл каждого параметра по формуле [5]

                                              (1)

где: bi – балл, присвоенный i-му показателю i-м экспертом;

n – число экспертов.

Затем найденная средняя арифметическая оценка каждого показателя или параметра округлялась до целого числа, а ранг веса вычислялся по формуле [1]

,                                                   (2)

где: N – число показателей каждой группы;

Ri – ранг каждого i-го показателя, полученного округлением до целых.

Коэффициенты веса  параметров и показателей определялись по формуле [2]

.                                                 (3)

Таким образом, система математических моделей целевых функций процесса производства древесных пеллет имеет следующий вид [5]:

.                                    (4)

Для решения задачи обобщенной оптимизации составляется комплексный критерий K [3]:

                                        (5)

где ti – коэффициент, определяющий к максимуму или минимуму должен

стремиться i-й критерий оптимизации (t1 = t2 = t3 = 1, t4 = –1);

wi – весовой коэффициент, определяющий вклад i-го критерия оптимизации и задаваемый экспертным путем (Таблица 1);

Yi.ср – среднее значение i-го критерия оптимизации, Yi.ср был определен усреднением по 81 проведенному эксперименту

                                             (6)

где n – номер эксперимента;

Yin – значение показателя Yi­, полученное в n-ном эксперименте.

Среди большого числа методов численной оптимизации выбран метод Монте-Карло. В рамках метода выбор случайного значения фактора Xj производится из диапазона Xjmin ... Xjmax следующим образом [1].

                             (7)

где F – реализация случайной величины, распределенной равномерно в диапазоне Xjmin ... Xjmax.

Таким, образом, разработанная методика экспериментальных исследований процесса производства древесных пеллет [6] отвечает требованиям получения достоверной информации об исследуемом объекте и достаточно хорошо согласуется с реальными производственными условиями [2]. Определенные оптимальные технологические параметры X1...X8 для по обобщенному критерию представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты оптимизации технологических параметров пеллетирования

Наименование параметра 
или критерия

Обозначение

Результаты оптимизации

по обобщенному критерию К

Количество подаваемого древесного сырья, кг/ч

X1

1200

Влажность подаваемого сырья, %

X2

8

Фракционный состав подаваемого сырья, мм

X3

1

Содержание лигнина, %

X4

29,8

Расстояние между роликами и матрицей, мм

X5

0,4

Частота вращения матрицы, мин–1

X6

140

Температура пара, ОС

X7

130

Содержание фаутной древесины, %

X8

1

Теплота сгорания, МДж/кг

Y1

19,4

Механическая прочность, %

Y2

97,7

Производительность, кг/ч

Y3

1136

Зольность, %

Y4

0,7

Обобщенный критерий

K

0,798

 

В результате применения оптимальных режимов гранулирования по обобщенному критерию К получены гранулы, соответствующие требованиям к качеству пеллет класса А1 согласно ГОСТ Р 55114-2012. Экономический эффект от совершенствования технологии обеспечивается за счет повышения производительности гранулятора, введения в состав сырья фаутной древесины и повышения срока эксплуатации прессующей матрицы и составляет 169 руб./тонна, что позволяет сделать вывод о целесообразности и эффективности примененной методики.

 


Список литературы:

1. Зотова Е.В. Анализ методик оценки физико-механических и тепловых характеристик древесных пеллет / Е.В.Зотова, А.О.Сафонов // Лесотехнический журнал. – 2014. – Т. 4. – № 1(13). – С. 113-126.
2. Зотова Е.В. Аналитическое исследование параметров, определяющих технологию производства древес-ных пеллет / Е.В.Зотова, А.О.Сафонов, А.Д.Платонов // Лесотехнический журнал. – 2014. – Т. 4. – № 1(13). – С. 127-132.
3. Сафонов А.О. Тенденции развития производства композиционных материалов из отходов древесины / А.О.Сафонов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 75. – С. 474-483.
4. Экспериментальный стенд для исследования процессов прессования древесных гранул / О.Д.Мюллер, В.И.Мелехов, Д.Л.Герасимчук [и др.] // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2012. – № 1. – С. 42-46.
5. Safonov A. Mathematical modelling of the objective functions of the production process of wood pellets / A.Safonov, J.Sedliačik, E.Zotova // Acta Facultatis Xylologiae. – 2014. – Т. 56. – № 2. – С. 113-123.
6. Safonov A.O. Global trends in the development of the biofuel industry and its impact on the russian economy / A.O.Safonov, D.Zhou, Ya.Zhang // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2016. – Т. 4. – № 5-1 (25-1). – С. 21-27.

Информация об авторах:

Зотова Елена Васильевна Zotova Elena

преподаватель ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова», 394030, Россия, г. Воронеж, ул. Карла Маркса, 67А

Lecturer, Plekhanov Russian University of Economics, 394030, Russia, Voronezh, Karl Marx street, 67A


Пошовкина Милена Игоревна Poshovkina Milena

студент, Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, 394030, РФ, г. Воронеж, ул. Карла Маркса, 67А

student, Plekhanov Russian University of Economics, 394030, Russia, Voronezh, Karl Marx Street, 67A


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5122

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66236 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в: 

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

 

OpenAirediscovery

CiteFactor

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.