Відділ механізації

    Постановка проблеми. Сучасні тенденції функціонування ринку палива диктують потребу в розвитку альтернативних джерел енергії. Окрім того, сезонні коливання вартості дизельного палива негативно впливають на ефективність сільськогосподарського виробництва. Важливим енергетичним ресурсом для сільського господарства є ріпакове біопаливо, виробництво якого є актуальним для України. Водночас питання ефективності систем виробництва цього палива залишається без відповіді.
    Аналіз останніх досліджень і публікацій. Розвинуті європейські країни успішно організують виробництво біопалива (БП) з ріпакової олії. В Європі щорічно виробляється понад 600 тис. тонн біопалива. Собівартість БП, як правило, вища від ринкової ціни нафтового дизпалива. Однак за рахунок економічного регулювання державою цін на паливо у розвинутих країнах світу досягається ефективність виробництва біопалива з ріпаку. В Україні також поступово складаються об'єктивні передумови для виробництва БП на основі рослинних олій [2].
    Системи виробництва і застосування БП відрізняються за такими ознаками: ступенем концентрації виробництва; технологією, що використовується для отримання біопалива; відсотковим вмістом біопалива в суміші; організацією виробництва та дистрибуції. Попередні дослідження [3], з врахуванням закордонного досвіду, дали змогу виділити три організаційні моделі цього виробництва: районна, обласна, промислова. В умовах України без належного обґрунтування рекомендується виготовляти ріпакову олію на наступних заводах: в господарських - з виробництвом до 300 т біодизелю в рік; малих заводах - до 5000 т в рік; великих - до 20000 т на рік; промислових від 100000 т на рік [3]. За організаційну структуру виробництва БП в Україні рекомендовано “німецьку” [7]. Вона передбачає, що сільськогосподарські підприємства переробляють для власних потреб отриманий врожай ріпаку на біопаливо. Зокрема, у відомих дослідженнях не визначено критерій оптимізації ефективності проекту виробництва БП та  не розкрито науково-методичних засад такого дослідження.

    Головним методом дослідження систем є метод системотехніки. Він уможливлює розгляд зазначеної структури як виробничої системи, дослідження якої здійснюється на основі моделювання. Моделювання системи виробництва біопалива здійснюється за декілька етапів, з-поміж яких важливе місце належить першому - розробка концептуальної моделі. Ця модель є абстрактною, якою окреслюються складові та структура системи, властивості її елементів, причинно-наслідкові зв'язки, які є важливими для досягнення мети моделювання [4,5,6]. У концептуальній моделі зазвичай у словесній формі приводяться дані про властивості та параметрів окремих елементів, виду і ступеня взаємодії між ними, місця та значення кожного елемента у загальному процесі функціонування системи. Розроблення концептуальної моделі досліджуваної системи відбувається за декілька етапів: означення та орієнтування; стратифікація; деталізація; локалізація; структурування та управління; відображення станів [6].

    Концептуальний опис системи виробництва ріпакового біопалива потрібен для врахування всіх важливих для реалізації.
    Постановка завдання. Метою статті є розроблення концептуальної моделі проекту системи виробництва ріпакового біопалива (ПВРБ).
    Виклад основного матеріалу.
    На етапі означення та орієнтування створення концептуальної моделі системи ПВРБ визначається мета моделювання - обґрунтування параметрів системи, яка забезпечує виробництво біопалива з мінімальними технологічними затратами.
    На етапі стратифікації розчленовуємо систему ПВРБ на підсистеми: заготівлі ріпаку,  виробництва олії,  виробництва біопалива,  реалізації продуктів виробництва.
    На етапі деталізації ПВРБ виділяються наступні елементи: олієві преси, очисні та контрольні пристрої; будівля пункту переробки; танки для олії та біопалива, етерифікаційна установка, тощо (табл.). Кожен з елементів характеризується певними властивостями.
 

    Вибір рівня деталізації моделі проекту виробництва ріпакового біопалива характеризує мету дослідження – зменшення затрат на виробництво біопалива. А тому, деталізація здійснюється диференційовано відносно страт системи – заготівлі ріпаку, виробництва олії, етерифікації олії, реалізації біопалива.
    Розгляд ПВРБ на підставі локалізації дає змогу виділити такі характеристики зовнішнього середовища: 1 – обсяги виробництва ріпакового насіння; 2 – територіальне розташування виробників сировини; 3 – територіальне розташування виробників хімічних реагентів.
 

Рис. 1. Конфігурація проекту виробництва ріпакового біопалива: СГП – сільськогосподарські підприємства; СР – склади зберігання ріпакового насіння; СП – система переробки ріпаку на біопаливо; СБ – склади зберігання біопалива; СВ – система виробництва ріпаку; СС – система споживання біопалива; S_і – параметр і-го елемента проекту виробництва ріпакового біопалива.
    На етапі структурування та управлінні для ПВРБ виділяються матеріальні зв’язки при виробництві БП (рис. 2).

Рис. 2 . Матеріальні зв’язки в системі виробництва біопалива: Р – насіння ріпаку.
Інформаційні зв’язки між складовими інфраструктури здійснюється з метою забезпечення узгодження їх взаємодії у часі, керування переробним процесом та об’ємами виробництва.
    Для технології виробництва БП завжди існує така система виробництва ріпакового біопалива, яка дає можливість переробляти ріпак на біопаливо із мінімальними витратами (коштів, або сукупної енергії). Для заданого річного обсягу первинної обробки існує з-поміж багатьох однотипних марок обладнання, що відрізняються між собою потужністю, таке, яке уможливлює видушування та етерифікацію з мінімальними витратами ресурсів (коштів, або сукупної енергії). Іншими словами:

            Е = f'(Т_х. Тн, О); Т_н ← (T_x, О),                                         (1)

де Е - показник ефективності (грн, мДж); Тх - технологічний базис процесу; Тн - технічний базис процесу; О - організаційні форми та методи виконання процесу.
    Їх обґрунтування уможливлює визначення відповідності між базисами, організаційними методами та формами реалізації процесу для заданих виробничих умов.

Т_х: Тн: Оmin,                                             (2)

    Попередні етапи стосовно створення концептуальної моделі відтворюють її статику - структуру та наявність зв'язків між елементами. Однак, дослідження системи можливе лише на підставі розгляду її динаміки - виробничих процесів, що здійснюються нею. Система переробки ріпаку на БП здійснює переробку ріпаку на олію, зберігання олії та біопалива; етерифікацію олії у біопаливо.
    Для з’ясування закономірностей (1, 2) на основі концептуальної моделі розробляється статистична імітаційна модель підсистем проект виробництва БП.
    Осмислення концептуальної моделі ПВРБ уможливлює не лише формування оперативних завдань дослідження, але й стратегічних, розв'язання яких не завжди під силу переробним підприємствам, а належить до компетенції органів державного управління. Зокрема, важливою проблемою, що має розв'язуватися за участю цих органів, є окреслення ефективного напряму розвитку вирощування ріпаку та виробництва біопалива..