Цифровизация процесса принятия решения по очистке сточных вод при производстве печатных плат

В наше время во всем мире остро стоят вопросы экологии. Ведущие производственные мировые страны активно изучают вопрос повышения экологичности производств, сокращая техногенное воздействие человечества на окружающую среду.

Последние десятилетия наращивается выпуск электроники, связанный с глобальной цифровизацией общества и практически всех сфер деятельности современной цивилизации. В связи с этим, значительно увеличивается объем выпуска и утилизации печатных плат, которые применяются во всех электронных устройствах, начиная бытовыми, такими как смартфоны или система умного дома, заканчивая производственной и военной техникой.

Вопрос утилизации отработанных печатных плат стоит уже давно, и каждый год находятся новые решения, особенно лидирует в этом направлении Китай. И, соответственно, китайские авторы выпускают большое количество статей, посвященных утилизации отработанных печатных плат: их переработке, создании на их основе новых микросхем и так далее.

Однако вопрос повышения экологичности производства печатных плат освещен довольно слабо, даже несмотря на то, что практически эта проблема решается, в том числе и отечественными предприятиями, не отстающими от мировых лидеров.

Сложность выбора подходящего метода очистки сточных вод заключается в том, что не существует универсального способа, который сможет нейтрализовать все содержащиеся вредные вещества и гарантировать на выходе удовлетворительную ПДК по всем параметрам, а совмещать на одном предприятии более двух контуров очистки зачастую является невозможным. Поэтому, большинство изготовителей печатных плат выбирают те методы очистки, которые могут обеспечить очистку от наибольшего числа типов загрязнений, например, электрофлотация способна обеспечить очистку промстоков от таких вредных веществ, как коллоидные частицы, масла, ионы тяжелых металлов, цианиды, содержание хрома и поверхностно-активных веществ [2].

Но производство печатных плат производится по нескольким методам, каждый из которых делится на несколько подтипов, и каждый из методов выделяет различные загрязнения, зависящих не только от типа производства, а также от применяемых материалов. Поэтому выбранный способ очистки на определенном предприятии может быть неэффективен при определенных условиях. За год одно предприятие может вырабатывать порядка 30-50 тонн отходов при травлении на гальванических производствах [1].

Для оптимизации выбора способа очистки промстоков необходима система принятия решений, которая сможет определять наиболее подходящий вариант очистки с учетом различных факторов, таких как состав сточной воды, требования по степени очистки, экономические аспекты.

Такая система может помочь:

• Определить состав сточной воды и уровень загрязнения.
• Выбрать наиболее эффективный метод очистки (один вид загрязнения может быть нейтрализован разными способами. Например, для очищения медьсодержащих могут применяться такие методы, как упаривание, электрохимическое осаждение или цементация) [3]. 
• Снизить негативное воздействие на окружающую среду и общественное здоровье.
• Уменьшить затраты на оборудование, реагенты и энергию.
• Обеспечить соблюдение законодательных норм и требований по утилизации и сбросу сточных вод.
• Обеспечить устойчивое развитие производства.

Система поддержки принятия решений должна быть построена таким образом, чтобы адаптироваться к различным проблемным ситуациям в различных предметных областях. Благодаря возможности использования больших баз данных и баз знаний, система сможет использовать накопленную информацию для решения задач, включая методы генерации решений, формирования системы критериев и выбора решений в зависимости от предметной области проблемы. Функционирование системы поддержки принятия решений должно происходить в несколько этапов, включая мониторинг проблемы, идентификацию проблемы с использованием базы знаний и экспертных систем, формирование системы критериев эффективности, генерацию альтернативных вариантов решения, формирование целевой функции для выбора наилучших вариантов решения, и представление наилучших решений с помощью средств интерактивной графики. Все это позволит системе поддержки принятия решений производить эффективный выбор наилучшего решения для устранения проблемы. Удобная графическая оболочка, ориентированная на прямое взаимодействие с пользователем и учитывающая предпочтения лица, принимающего решение, обеспечит быстрое и качественное управление ситуацией, не нарушая классический системный подход к принятию решений.

Функциональное назначение разрабатываемой системы поддержки принятия решение по очистке сточных вод при производстве печатных плат представлено на рисунке 1.

Рис. 1. Диаграмма прецедентов для анализа данных

Для реализации системы нужно разработать удовлетворяющий алгоритм на базе существующих методов по принятию решения. Существует несколько методов, которые могут быть использованы при разработке системы принятия решений по очистке сточных вод при производстве печатных плат. Метод анализа иерархий хорошо подходит для принятия решений на основе экспертной оценки критериев и альтернатив. Метод сводных таблиц хорошо подходит для анализа больших объемов данных и группировки данных по различным параметрам. Метод статистического анализа позволяет выявлять связи и зависимости между различными переменными, а методы машинного обучения позволяют анализировать большие объемы данных и находить сложные зависимости между параметрами.

Метод сводных таблиц может быть полезен для построения системы процесса принятия решения по очистке сточных вод от производства печатных плат по следующим причинам:

1. Анализ больших объемов данных. Метод сводных таблиц позволяет обрабатывать большие объемы данных и группировать их по различным параметрам.
2. Легкость использования. Метод сводных таблиц легко использовать и не требует специальных навыков программирования или статистического анализа.
3. Визуализация данных. Метод сводных таблиц позволяет визуализировать данные в удобной форме, что упрощает их анализ и интерпретацию.
4. Поддержка автоматизации. Метод сводных таблиц может быть автоматизирован, что позволяет обрабатывать большие объемы данных и проводить анализ в автоматическом режиме. Это упрощает и ускоряет процесс принятия решения (ППР) по очистке сточных вод от производства печатных плат. Таким образом, метод сводных таблиц представляет собой удобный и эффективный инструмент для анализа данных по очистке сточных вод от производства печатных плат, и может быть использован для построения системы процесса принятия решения.

Для общей постановки задачи принятия решения был разработан алгоритм поиска подходящего решения для конкретной ситуации (рис. 2).

Рис. 2. Алгоритм работы системы

Сначала в задаче ситуационного центра (СЦ) анализируется описание предметной области, включая количественные и качественные характеристики, чтобы определить проблему. Затем используется классификация задач ситуационного центра, чтобы определить тип проблемы, и эксперты помогают определить необходимый объем и тип информации для выбора методов принятия решений и модулей автоматизированной системы поддержки принятия решений (АСППР). Экспертная система обеспечивает адаптивность программной системы. Когда проблема решена, система переходит к решению следующей.

Таким образом, внедрение цифровых технологий в процесс принятия решений по очистке сточных вод при производстве печатных плат может привести к существенным улучшениям в этой области. Некоторые возможные выводы:

• Цифровизация может значительно сократить время, затрачиваемое на принятие решений по очистке сточных вод, позволяя быстро обрабатывать и анализировать большие объемы данных и получать точные прогнозы.
• Внедрение цифровых технологий может повысить эффективность процесса очистки сточных вод, улучшив контроль за качеством воды и снизив затраты на энергию и химикаты.
• Цифровизация может снизить риски, связанные с экологическими проблемами, предотвращая загрязнение водных ресурсов и улучшая их качество.
• Применение цифровых технологий может сделать процесс принятия решений более прозрачным и понятным, что позволит улучшить взаимодействие между заказчиками и исполнителями.
• Цифровизация может способствовать внедрению более инновационных и экологически чистых методов очистки сточных вод, что позволит улучшить качество окружающей среды и повысить конкурентоспособность предприятий.

1. Нестер А.А., Евграшкина Г.П. Прогноз загрязнения машиностроительного предприятия шламами при производстве плат и гальваники // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2017. – № 6. – С. 193-200.
2. Шестаков К.В., Лазарев С.И., Хорохорина И.В., Лазарев Д.С. Возможности применения мембранных методов в процессе очистки промышленных сточных вод производства печатных плат// Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. – 2016. – №1. – С. 290-296.
3. Жицкая Л.И., Гончаренко Т.П. Утилизация медьсодержащих растворов методом цементации // Евразийский союз ученых. – 2015. – № 21. – С. 46-48.