CONCEPT OF MULTI-AGENT APPROACH TO MANAGEMENT OF WATER TREATMENT PROCESSES OF MILK PROCESSING ENTERPRISES
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2026-140-2-137-143Keywords:
milk processing, multi-agent system, monitoring of water use processes, local treatment facilitiesAbstract
Negative factors of the impact of pollution in the wastewater of milk processing enterprises were revealed: an unacceptable decrease in the concentration of oxygen in the water, eutrophication, violation of the normal functioning of biological municipal treatment facilities. Analysis of the traditional structure of local treatment facilities of milk processing enterprises was carried out, which indicated significant shortcomings in the management of their technological processes. It has been established that at most production facilities only SCADA dispatching systems are used, which significantly reduces the efficiency of operational management decision-making processes. Based on UML notations, diagrams have been created for managing local treatment facilities and washing equipment of the dry dairy products workshop. It was revealed that in such a procedural decision-making scheme, the main cognitive burden remains on specialists, which makes it expedient to use multi-agent systems for monitoring water consumption and managing wastewater treatment, which allow creating an integral information environment with maximizing interoperability. Based on the AOSE (Agent-Oriented Software Engineering) methodology, architectural and algorithmic support for multi-agent monitoring of wastewater treatment and water consumption of milk processing enterprises has been developed. The structure and tasks of the "Top Level Manager" agent are justified; in the framework of water consumption and wastewater treatment of milk processing production – this is the coordination of flows, resources and environmental risks between workshops and local treatment facilities. The potential effects of implementing such a system in terms of improving OPEX (cash costs for electricity, reagents, disposal/storage/processing of sewage sludge, payroll) and CAPEX (cash costs for excessive investments in modernization of water cycle processes and equipment) are given; positive ESG metrics are indicated (reducing excess cash costs for emergency discharges and environmental violations).
References
Штепа, В. Н. Прикладные аспекты использования технологии OSTIS при информационном обеспечении цифровизации процессов водопользования молокоперерабатывающих предприятий / В. Н. Штепа, Э. Н. Муслимов // Открытые семантические технологии проектирования интеллектуальных систем = Open Semantic Technologies for Intelligent Systems : сборник научных трудов / Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ; редкол.: В. В. Голенков (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2024. – Вып. 8. – С. 171–176.
Директива 2000/60/ЕС Европейского Парламента и Совета от 23 октября 2000 г., устанавливающая рамки для деятельности Сообщества в области водной политики // Официальный журнал Европейского Союза (Official Journal of the European Union). – 2000. – L 327. – 73 с.
Enhancing Ecological Efficiency in Biological Wastewater Treatment: A Case Study on Quality Control Information System / D. Alekseevsky, Y. Chernysh, V. Shtepa [et al.] // Water. – 2023. – Vol. 15, Iss. 21. – P. 3744. – DOI: 10.3390/w15213744.
Predicting the ecological status of rivers and streams under different climatic and socioeconomic scenarios using Bayesian Belief Networks / E. Molina-Navarro, P. Segurado, P. Branco [et al.] // Limnologica. – 2020. – Vol. 80. – P. 125742. – DOI: 10.1016/j.limno.2019.125742.
Штепа, В. Н. Обоснование и схемы использования ранжирующих измерительных систем экологического мониторинга и интеллектуального анализа режимов водоотведения / В. Н. Штепа, Н. Ю. Золотых, С. Ю. Киреев // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки: научный журнал. – 2023. – № 1. – С. 94–103.
Rationale for the Combined Use of Biological Processes and AOPs in Wastewater Treatment Tasks / V. Shtepa, M. Balintova, Ye. Chernysh [et al.] // Applied Sciences. – 2021. – Vol. 11, Iss. 16. – P. 7551.
Предиктивное управление процессом биологической очистки сточных вод на основе нейросетевого прогнозирования рН / В. Н. Штепа, В. А. Кудинов, О. Н. Прокопеня, Э. Н. Муслимов // Вестник Брестского государственного технического университета. – 2024. – № 1 (133). – С. 149–155. – DOI: 10.36773/1818-1112-2024-133-1-149-155.
Технология комплексной поддержки жизненного цикла семантически совместимых интеллектуальных компьютерных систем нового поколения : монография / В. В. Голенков, Н. А. Гулякина, Д. В. Шункевич [и др.] ; под ред. В. В. Голенкова. – Минск : Бестпринт, 2023. – 1064 с.
Integrated Automation of Water Disposal in Terms of Interoperability of Monitoring and Control Processes / I. Voitov, V. Shtepa, M. Okhtilev [et al.] // Open Semantic Technologies for Intelligent Systems : research papers collection / Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics ; editorial board: V. V. Golenkov (Editor in chief) [et al.]. – Minsk, 2025. – Iss. 9. – P. 193–198.
Поспелов, Д. А. Многоагентные системы – настоящее и будущее / Д. А. Поспелов // Информационные технологии и вычислительные системы. – 1998. – № 1. – С. 14–21.
Phan, T. Pathfinding in Multi-Agent Systems via Multi-Agent Reinforcement Learning / T. Phan, T. Gabor // Autonomous Agents and Multi-Agent Systems. – 2026. – Vol. 40, No. 1. – P. 15–32. – DOI: 10.1007/s10458-026-09642-x.
Глущенко П. В. Активно-адаптивные электросети: интеллектуальный мультиагентный диагностико-прогнозирующий комплекс и интеллектуальный алгоритм мультиагента решений диагностического мониторинга / П. В. Глущенко // Управление экономическими системами: электронный научный журнал. – 2014. – № 8 (68). – С. 1–5.
Malik F. H. A review: Agents in smart grids / F. H. Malik, M. Lehtonen // Electric Power Systems Research. – 2016. – Vol. 131. – P. 71–79. – DOI: 10.1016/j.epsr.2015.10.004.
Multi-agent systems for grid energy management: A short review / R. Robin, B. Blunier, A. Miraoui [et al.] // IECON 2010-36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society. – IEEE, 2010. – P. 3341–3346. – DOI: 10.1109/IECON.2010.5675295.
Kiran, P. Multi-agent based systems on micro grid – а review / P. Kiran, K. R. M. V. Chandrakala, T. N. P. Nambiar // 2017 international conference on intelligent computing and control (I2C2). – IEEE, 2017. – P. 1–6. – DOI: 10.1109/I2C2.2017.8321880.
Morstyn, T. Control strategies for microgrids with distributed energy storage systems: An overview / T. Morstyn, B. Hredzak, V. G. Agelidis // IEEE Transactions on Smart Grid. – 2016. – Vol. 9, Iss. 4. – P. 3652–3666. – DOI: 10.1109/TSG.2016.2637958.
Poggi, A. Extending JADE for agent grid applications / A. Poggi, M. Tomaiuolo, P. Turci // 13th IEEE International Workshops on Enabling Technologies: Infrastructure for Collaborative Enterprises. – IEEE, 2004. – P. 352–357. – DOI: 10.1109/ENABL.2004.30.
Bellifemine, F. L. Developing multi-agent systems with JADE / F. L. Bellifemine, G. Caire, D. Greenwood. – Chichester : John Wiley & Sons, 2007. – Vol. 7. – 300 p.
Карцан, И. Н. Современные поисковые системы в сети Интернет: анализ принципов работы и классификация / И. Н. Карцан, В. В. Кожевников, П. В. Зеленков // Вестник НИИ СУВПТ : сб. науч. тр. / под общ. ред. Н. В. Василенко. – Красноярск : НИИ СУВПТ, 2006. – Вып. 23. – С. 221–227.
Охтилев, М. Ю. Интеллектуальная информационно-аналитическая платформа управления организациями ВКХ / М. Ю. Охтилев, В. Н. Штепа, В. И. Баженов // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. – 2025. – № 2. – С. 20–29.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
The work is provided under the terms of Creative Commons public license Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0). This license allows an unlimited number of persons to reproduce and share the Licensed Material in all media and formats. Any use of the Licensed Material shall contain an identification of its Creator(s) and must be for non-commercial purposes only. Users may not prevent other individuals from taking any actions allowed by the license.
