The study aims to develop a system of models and a method for optimizing the operating modes of a catalytic reforming unit using fuzzy information, which makes it possible to effectively control the reforming process of the object under study. The object of study of this work is a catalytic reforming unit that has been operating for more than half a century and is characterized by the lack of clarity of some part of the initial information. The research methods are methods of system analysis, mathematical modeling, multicriteria optimization, and expert assessments, as well as methods of theories of fuzzy set theories, which allows formalizing and using fuzzy information, as well as experimental-statistical methods. As a result of the conducted research, the following main results were obtained. Based on a systematic approach, an effective methodology has been developed for developing a system of models of interconnected plant units using various types of available information, including fuzzy information. Using the proposed method, hybrid models have been developed to determine the volume of the produced catalyzate and its quality indicators. A scheme has been constructed for combining the developed models of the main units of the catalytic reforming unit into a single package of models. The built system of models makes it possible to systematically simulate the operation of the plant under study and improve the efficiency of the facility by increasing the volume of target products produced and improving its quality indicators. A statement of the problem of multicriteria optimization is obtained, taking into account the partial fuzziness of the initial information, and a heuristic method for its solution is developed, which is based on the use of knowledge, experience, and intuition of the decision-maker. The results of modeling and optimization show the effectiveness of the proposed fuzzy approach.

The relevance of the research is justified by the fact that when managing oil transportation through trunk pipelines, it becomes necessary to determine and select the optimal operating modes of the pipeline units, taking into account the vagueness of some part of the initial information. In this regard, the formulation and solution of the problems of multi-criteria selection of effective operating modes of technological objects of the oil pipeline system, which are often described in a fuzzy information environment based on the mathematical apparatus of fuzzy sets, is an urgent scientific and practical task. The main aim of the research is to formulate the problem statements of the multi-criteria selection of operating modes of technological objects with fuzzy initial information based on the adaptation of various principles of optimality and develop heuristic methods for their solution, which are based on attracting a decision maker in solving the problem. Implement the proposed fuzzy approach to solving the problem of selecting the optimal operating mode for the oil heating station of the Uzen–Samara trunk oil pipeline in Atyrau. Objects: technological units of the main oil pipeline, which are characterized by multi-criteria and unclear certain restrictions. Methods: methods of theories of fuzzy sets, methods of multicriteria choice, heuristic methods, methods of fuzzy mathematical programming. Results. The authors have stated the problems of multi-criteria selection of operating modes of technological units of main oil pipelines in the conditions of fuzziness of some part of the initial information and developed the heuristic methods for their solution. The proposed heuristic methods of multi-criteria selection in a fuzzy environment are developed based on the application of experience and knowledge of the decision maker and modification of various optimality principles for working in a fuzzy environment. To ensure that the decision maker can choose a more convenient method of solving the choice problem depending on the availability and accessibility of the source information, the current situation, a set of statement of the choice problem is proposed by applying various principles of optimality (compromise decision-making schemes) and their combination. The proposed approach was implemented in formulating and solving the problem of multi-criteria selection of operating modes of the pipeline with the aim of optimally controlling the process of pumping oil through the Uzen–Atyrau–Samara trunk pipeline (Kulsary–Atyrau section) with the involvement of a person, i. e. applying fuzzy information in the form of his/her experience, knowledge and intuition. The obtained results confirmed the effectiveness of the proposed approach to solving the tasks. Актуальность исследования обосновывается тем, что при управлении процессами транспортировки нефти по магистральным трубопроводам возникает необходимость определения и выбора оптимальных режимов работы агрегатов нефтепровода с учетом нечеткости некоторой части исходной информации. В этой связи формулировка и решение задач многокритериального выбора эффективных режимов работы технологических объектов нефтепроводной системы, которые часто описываются в нечеткой информационной среде на основе математического аппарата нечетких множеств, является актуальной научно-практической задачей. Цель: сформулировать постановку задач многокритериального выбора режимов работы технологических агрегатов нефтепровода в нечеткой информационной среде и, модифицируя различные принципы оптимальности, разработать эвристические методы их решения. Разработанные методы должны быть реализованы с привлечением лица, принимающего решения, в процессе принятия решений. Реализовать предложенный нечеткий подход к решению задачи выбора оптимального режима работы на примере станции подогрева нефти магистрального нефтепровода Узень–Самара в пункте Атырау. Объекты: технологические агрегаты магистрального нефтепровода, которые характеризуются многокритериальностью и нечеткостью некоторых ограничений. Методы: методы теорий нечетких множеств, методы многокритериального выбора, эвристические методы, методы нечеткого математического программирования. Результаты. Сформулированы постановки задач многокритериального выбора режимов работы технологических агрегатов магистральных нефтепроводов в условиях нечеткости некоторой части исходной информации, и разработаны эвристические методы их решения. Предложенные...

Sulfur recovery units (SRUs) at oil refineries are complex, multi-parameter systems whose Cold Bed Absorption (CBA) reactors operate under incomplete and uncertain process information, which limits conventional control. This study develops an engineering neuro-fuzzy decision support system (DSS) for optimizing sulfur production at the Atyrau oil refinery (Kazakhstan) under uncertainty. The system integrates a dynamic mathematical model of the process, an expert-derived fuzzy rule base, a neuro-fuzzy estimator of sulfur yield and quality, and a multi-criteria fuzzy optimization block based on the Bellman–Zadeh approach, together with an explicit operator-facing decision algorithm and a software interface. The models were identified and validated on 200 operating-log records of the unit. These records show that the effect of reactor temperature on the sulfur quality index reverses sign with reactor pressure — the correlation is −0.57 below 0.79 kgf/cm² and +0.75 above it — so that a model additive in the two variables cannot represent the relationship: linear regression on temperature and pressure attains a cross-validated R2 of only 0.06 for the quality index, whereas the neuro-fuzzy estimator attains 0.83 (RMSE 0.72 points, MAPE 0.74%). For sulfur yield, where the relationship is close to linear once pressure and throughput are accounted for, the corresponding figures are 0.71 and 0.85 (RMSE 0.33 t/day, MAPE 1.35%). The same ordering is reproduced on an independent hold-out test set and after removal of the records lying at the unit’s capacity and regulatory bounds, and the expert rule base was revised into an asymmetric form accordingly. A worked application of the optimization block to three operating situations raised the degree of joint satisfaction of the yield, quality and energy criteria from 0.08–0.25 to 0.49–0.57; in one of the three the recommended action is to reduce process severity and save a third of the reheat duty rather than to increase output. The resulting DSS supports the operator in analyzing the current process state, evaluating alternative operating modes and forming recommendations, while the final decision remains with the operator.

Бұл мақалада мұнайды бастапқы өңдеу қондырғысының мақсаттық өнімі болып табылатын тұрақты бензин өндіру процесін оның математикалық негіздері негізінде айқынсыздық жағдайында оңтайландыру мәселелері зерттеліп, оларды тиімді шешу әдістемелері ұсынылған. Қазіргі уақытта мұнай өңдеу өндірісінде мұнайды бастапқы өңдеу қондырғысында өтетін негізгі процесстердің оңтайланландыру есебін шешу алынған мұнай өнімдерін ары қарай терең өңдеу процесстері тиімділігін қамтамасыз ететіндіктен аса өзекті ғылыми, өндірістік мәселенің біріне жатады. Осыған байланысты бұл зерттеуде Атырау мұнай өңдеу зауытының мұнайды бастапқы өңдеу қондырғысының мақсатты өнімі - тұрақты бензин өндіру процесін ондағы айқынсыздық жағдайында оңтайландыру есебі математикалық тұжырымдалып, оны айқын емес ортада тиімді шешу үшін эвристикалдық тәсілдеме ұсынылған. Орындалған зерттеулер нәтижесінде мұнайды бастапқы өңдеу қондырғысының тұрақтандыру колоннасы сияқты кей параметрлері айқынсыздықпен сипатталатын күрделі нысандардың математикалық модельдерін құрып, олардың негізінде нысанның айқынсыздықта жұмыс режимін тиімді оңтайландыратын эвристикалық тәсілдеме әзірленген. Тұрақтандыру колоннасынан алынатын тұрақты бензин мен газ көлемдерін колоннаның кіріс, режимдік параметрлерне байланыста анықтайтын модельдер регрессорларды тізбектей қосу тәсілдемесі мен ең кіші квадраттар тәсілін жүйелі қолдану арқылы, экспертменталдық-статитстикалық деректер негізінде идентификацияланған. Ал тұрақты бензинің айқынсыздықпен сипатталатын сапа көрсеткіштерін бағалайтын айқын емес модельдер эксперттік бағалау, айқын емес жиындар тәсілдері арқылы модификацияланған регрессорларды тізбектей қосу мен ең кіші квадраттар тәсілдері негізінде құрылған. Алынған тұрақтандыру колоннасы модельдері негізінде тұрақты бензин өндіру процесін айқынсыздықта тиімді оңтайландыру үшін әзірленген эвристикалық алгоритм Парето оптималдық пен идеалды нүкте оптималдық принциптері мен олардың комбанациясын айқынсыздыққа модификациялауға негізделген.

В настоящее время разработка моделей сложно формализуемых объектов, характеризующиеся нечеткостью является одним из актуальных вопросов науки и практики. В связи с этим целью и задачами данной работы является разработка на основе имеющейся статистической и нечеткой информации эффективных моделей атмосферного блока, некоторые параметры которого характеризуются нечеткостью. В ходе исследований системно используются методы регрессионного анализа, экспертной оценки и теории нечетких множеств. В результате исследований созданы эффективные модели ректификационной и атмосферной колонн атмосферного блока установки первичной переработки нефти. Идентифицированы статистические модели, определяющие объем нефтепродуктов на выходе этих колонн, и нечеткие модели, оценивающие качество получаемых нефтепродуктов. Структуры моделей, определяющих объем и качество продукции, идентифицированы с использованием идеи метода последовательного включения регрессоров, а идентификация неизвестных параметров осуществлено путем модификации метода наименьших квадратов. Для параметрической идентификации использован пакет программ REGRESS. Идентификация нечетких параметров проводится на основе множеств уровня α методов нечетких множеств. Разработанный комплекс моделей позволяет определить эффективные режимы работы объектов исследования в производственной ситуации, характеризующейся нечеткостью.