Mojou témou vrámci predmetu Odborná prax bola rekonciliácia nádrží pre spoločnosť SLOVNAFT, v spolupráci s Ing. Karolom Ľubuškým zo samotnej spoločnosti a doc. Ing. Radoslavom Paulenom, PhD. z našej fakulty.
O spoločnosti
- Strategická pozícia: Spoločnosť Slovnaft je jedným z najvýznamnejších podnikov nielen na Slovensku, ale aj v celom regióne strednej a východnej Európy. Ako najväčšia rafinéria v krajine zohráva strategickú úlohu v zabezpečení energetickej bezpečnosti a stability trhu.
- Široké portfólio: Portfólio Slovnaftu je mimoriadne rozsiahle. Zameriava sa nielen na výrobu tradičných palív, ako sú benzín a nafta, ale aj na celú škálu špeciálnych produktov – od mazív a asfaltu, ktoré sú nevyhnutné pre dopravu a stavebníctvo, až po petrochemické produkty, ako sú polyetylén a polypropylén, ktoré sú kľúčové pre výrobu plastov v mnohých priemyselných odvetviach.
- Inovácie a udržateľnosť: Spoločnosť sa intenzívne venuje inováciám a udržateľnosti. Investuje do modernizácie technológií, aby neustále znižovala svoju ekologickú stopu, a zároveň zvyšuje podiel udržateľných palív, ako sú biokomponenty, vo svojich produktoch.
- Sieť čerpacích staníc: Okrem výroby a veľkoobchodu je Slovnaft známy aj vďaka svojej rozsiahlej sieti čerpacích staníc. Tých je na Slovensku viac ako 250 a okrem kvalitných palív ponúkajú aj rôzne služby, od občerstvenia v gastro konceptoch, po možnosť dobiť elektromobily.
- Súčasť silnej skupiny: Na záver je dôležité spomenúť, že Slovnaft je už od roku 2000 hrdým členom medzinárodnej skupiny MOL. Toto partnerstvo mu otvára dvere k novým trhom, technológiám a globálnemu know-how, čo posilňuje jeho pozíciu ako lídra v odvetví.
Úloha
Vzhľadom pre podpis dohody, ktorou sú dáta používané v tejto práci utajované, spomeniem princíp mojej práce vo všeobecnosti.
Máme blok/bloky nádrží, do ktorých nám prichádzajú vstupné prúdy látky, a z ktorých odchádzajú výstupné prúdy látky. Nádrže sú medzi sebou prepojené a prestup látky môže dochádzať aj medzi nimi. Zovšeobecnená schéma je zakreslená na obrázku nižšie.
Tieto vstupné a výstupné prúdy je možné merať, rovnako aj stavy nádrží. Otázkou však je, aké prúdy látky vstupujú a vystupujú z konkrétnej nádrže – rekonciliácia nádrží. Teda čo vstupuje a vystupuje do konkrétnej nádrže a zároveň aké sú prestupy medzi jednotlivými nádržami. Nákres je zakreslený na obrázku nižšie.
Spracovanie
- Spracovanie dodaných historických údajov (vybrané veličiny v určitom počte rovnako rozdelených časových oblastí)
- Výber hmotnostných a objemových údajov: Prvou úlohou bolo z historických údajov dodaných spoločnosťou z istého časového intervalu vybrať len údaje o množstvách v nádržiach (hmotnosti a objemy) a množstevné toky smerujúce z bloku alebo do bloku (hmotnostné a objemové toky).
- Premena objemových údajov na hmotnostné: Využitím merania hustôt bolo možné premeniť objemy a objemové prietoky na hmotnosti a hmotnostné toky, aby sme mali všetky množstvá ako rovnaké veličiny.
- Premena jednotiek: Všetky hmotnosti sa premenili na tony a všetky hmotnostné toky na tony za pol hodinu, keďže polhodina predstavuje rozdiel medzi meraniami
- Filtrovanie údajov: Dáta bolo potrebné modifikovať, dôležité kroky boli úprava odľahlých hodnôt, odstránenie fyzikálne nemožných údajov a iných nepoužiteľných dát
- Kontrolné zobrazenie veličín a výpočet celkovej materiálovej bilancie
- Vytvorenie a riešenie optimalizačného problému: Premisa, ktorej som sa držal, bola, že ak máme údaje z času k a k-1, zistíme hľadané veličiny v čase k-1. Využitím časovej materiálovej bilancie jednej nádrže vo forme: nádrž(k-1) + vstup(k-1) – výstup (k-1) + vzťahy k ostatným nádržiam(k-1) = nádrž(k), môžeme definovať problém ako minimalizáciu rozdielov medzi skutočnými množstvami v nádržiach v čase k a vypočítanými množstvami cez spomínanú materiálovú bilanciu. Ohraničenia sú založené na fyzikálnej realizovateľnosti, teda že vstupy a výstupy musia byť kladné, matica vzťahov nádrží je antisymetrická, aby sedela materiálová bilancia, na jej diagonále musia byť nuly, keďže vyjadrujú vzťah nádrže k sebe samej a podobne. Túto časť som riešil v MATLABe pomocou funkcie fmincon.
- Vytvorenie modelu pomocou neurónovej siete: V predchádzajúcom kroku sme riešili problém optimalizáciou pre práve dvojicu dát, a to v časoch k a k-1. Iným prístupom, a to natrénovaním neurónovej siete na týchto dátach, môžeme zahrnúť do modelu všetky dáta a eliminovať nežiadúce trendy v prípade odchýlok v súčasných dátach. Túto časť som riešil v MATLABe pomocou funkcií feedforwardnet a train.
Záver
Údaje som v prvom kroku úspešne spracoval a vykreslil si pomocou nich materiálové bilancie. Pomocou optimalizácie sa podarilo nájsť najlepšie možné kombinácie prúdenia látky v rôznych časoch, pričom používaná funkcia fmincon vždy vyriešila problém splnení jej ukončovacích kritérií, akými je veľmi nízka tolerancia pre iteračný krok a tolerancia ohraničení (rádovo menej ako 10^6).
V MATLABe som trénoval neurónovú sieť. Po ukončení tohto procesu MATLAB ponúka vbudované funkcie a grafy určujúce úspešnosť tohto trénovania. Pre ukážku vkladám ku príkladu chybový histogram zobrazujúci, ako často sa vyskytovali rôzne veľkosti chýb (rozdiel medzi cieľovou a výstupnou hodnotou). Histogram je sústredený okolo nulovej chyby a pripomína Gaussovu krivku, čo je typické pre dobre fungujúce modely.
0 Comments