ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Операционные системы технологических процессов из "Основы построения операционных систем в химической технологии" Способность ЭВМ перерабатывать огромные объемы информации в сравнительно короткое время и выполнять при этом сложнейшие вычисления открыла широкие возможности использования вычислительной техники практически в любых областях деятельности человека. При этом качественно изменяются формы и методы переработки данных. Происходит переход от решения отдельных задач к созданию интегрированных систем переработки информации. Разработка автоматизированных систем управления производством, отраслью, народным хозяйством, разработка автоматизированных систем проектирования процессов и производств— такова тенденция в области применения вычислительной техники. [c.7] Успехи, достигнутые в применении ЭВМ для исследования технологических процессов, способствовали становлению и развитию качественно нового подхода к решению проблем — системного анализа, в соответствии с которым технологическая схема (или отдельный процесс) рассматривается как сложная иерархическая система, состояш,ая из отдельных взаимосвязанных элементов. Сложность системы определяется количеством элементов, степенью детализации их и соответственно сложностью взаимосвязей. Это означает, что химико-технологический процесс должен рассматриваться с позиций комплексного подхода от микро- до макроуровня. [c.7] Системный подход к исследованию технологических процессов имеет целью получение оценок функционирования процесса на любом уровне декомпозиции и осуществляется в несколько этапов. На первом этапе проводится смысловой и качественный анализ объекта для выявления уровней декомпозиции, отдельных элементов и связей между ними. Установление уровней иерархии, выбор элементов производятся исходя из общей цели исследования и степени изученности процесса. [c.8] Вторым этаном является формализация имеющихся знаний об элементах и их взаимодействии и представление этих знанш в виде математических моделей. Источником знаний обычно служат фундаментальные законы и экспериментальные данные. [c.8] Создавая математическую модель, исследователь формализует рассматриваемый процесс или элемент, представляя его в виде математической связи между входными и выходными параметрами. Точность воспроизведения сущности рассматриваемого процесса на модели будет зависеть от степени изученности его. Составление математического описания, например, процесса получения и выделения продуктов реакции основывается на степени изученности процесса и составляющих его элементов, на знаниях о всех существенных внешних и внутренних связях. Источником этих сведений обычно являются фундаментальные исследования в области термодинамики, химической кинетики и явлений переноса. Основываясь на фундаментальных законах термодинамики, можно записать уравнения для определения тепловой нагрузки на конденсатор, подогреватель, кипятильник, найти равновесные составы химической реакции и т. д. На основе законов химической кинетики можно установить механизм реакции, определить скорости образования продуктов. Как для процесса в целом, так и для отдельных его элементов записываются фундаментальные уравнения переноса массы, энергии и момента. С точки зрения машинной реализации математического описания процесса получения и выделения продуктов реакции этой задаче свойственны причинно-следственные отношения между элементами, так как модели и реактора, и колонны в своей структуре содержат большое число взаимосвязанных подзадач. В этом смысле к математической модели технологического процесса применимы общие принципы системного анализа. [c.8] Следующим этапом системного исследования является идентификация математических моделей элементов, состоящая в определении неизвестных параметров и оценке параметров состояния объекта. [c.8] реализация системного подхода к исследованию технологических процессов приводит к созданию комплекса математических моделей элементов, взаимосвязь между которыми определяется принятой иерархической структурой. По существу вопрос состоит в том, чтобы создать, используя формализованное описание элементов и средства вычислительной техники, программно-машинную систему как совокупность взаимодействующих элементов, объединенных единством цели или общими целенаправленными правилами взаимоотношений [3]. Важно подчеркнуть, что система должна обладать целостностью совокупности элементов, иметь интегральный характер и единство цели для всех элементов со всей сложностью взаимодействия. Комплексами математических моделей процессов с указанными свойствами являются операционные системы. [c.9] Системный анализ технологического процесса является предварительным этапом разработки операционной системы, на котором ставится задача и определяются цели. Непосредственно создание системы заключается в выборе или оценке мощности вычислительных средств и подготовке математического обеспечения. Чаще всего удачные системы являются итогом многолетних работ высококвалифицированных специалистов в области исследования технологических процессов, их математической формализации и непосредственной реализации. О сложности и важности работ по созданию систем свидетельствует тот факт, что удельные затраты на создание математического обеспечения неуклонно повышаются, все больше превышая затраты на технические средства (рис. 1.1) (4]. В этом смысле особенно важным является разработка систем с единых позиций, позволяющих использовать имеющиеся системы как исходный законченный материал при разработке более совершенных, а также возможность применения для исследования родственных технологических процессов. [c.9] Операционная система технологического процесса является программно-аппаратным комплексом, состоящим из технических средств, системного и прикладного математического обеспечения и снабженным средствами взаимообмена (рис. 1.2). Системное математическое обеспечение предназначено для организации технит ческого функционирования ЭВМ. Оно содержит комплекс управляющих и обрабатывающих программ, инструкций и описаний и является обязательной принадлежностью вычислительной ма шины. . ... [c.10] Эффективность использования ЭВМ в значительной степени определяется совершенством программ системного математического обеспечения, Системные программы органически связаны с архитектурой ЭВМ и наряду с техническим прогрессом в области электроники определяют общую тенденцию развития вычислительной техники. [c.10] Системные программы составляют операционную систему ЭВМ. Их разработка находится вне компетенции потребителя — ею занимаются системные программисты на основе.теории и методов алгебры логяки и формальных грамматик, языков. На различных этапах работы с, ЭВМ системные программы могут использоваться оператором, программистом и техническим персоналом (см. гл., 4).. . . [c.10] Прикладное математическое обеспечение оформляется в виде пакетов прикладных программ, построенных по модульному принципу. [c.11] По мере совершенствования математического обеспечения происходит усложнение решаемых задач, с одной стороны, и массовое использование комплексов программ — с другой. Возрастает как сложность создания систем, так и их эксплуатации. Разработчик системы имеет возможность выбора необходимой конфигурации вычислительной машины, наиболее полно соответствуюш,ей поставленной задаче, и, создавая систему, ориентируется на развитое системное математическое обеспечение, так как это значительно упрощает этапы разработки. Расширение круга потребителей приводит к необходимости создания специальных средств взаимообмена потребителей с системой. Это позволяет активно использовать систему без дополнительного изучения средств вычислительной техники и программирования. Поэтому при разработке операционных систем необходимо уделять большее внимание средствам, обеспечивающим взаимообмен пользователя и системы на языке, близком к естественному. [c.12] Математическое моделирование как метод исследования в настоящее время получил широкое распространение и во многих аспектах представляется разработанным. Его применение непосредственно связано с ЭВМ, которые в значительной степени и определяют эффективность моделирования. Сочетая достоинства теоретических и экспериментальных методов исследования, математическое моделирование позволяет не только исследовать явления, недоступные этим методам (в силу сложности математического описания или невозможности технической реализации), но и обобщать результаты на основе многократного использования модели и делать прогнозы о возможном поведении процесса при изменении определяющих параметров. [c.12] Говоря о математическом моделировании, мы понимаем воспроизведение реально протекающих явлений на модели. Адекватность, т. е. соответствие результатов моделирования экспериментальным данным, полученным на реальном объекте, определяется уровнем знаний о процессе и обоснованностью принятых допущений. [c.12] Математическая модель представляет собой совокупность математического описания и алгоритма решения (рис. 1.3). Естественно, алгоритм должен быть доведен до конкретной реализации, т. е. до получения количественной связи между параметрами в результате выполнения программы на ЭВМ. [c.12] Вернуться к основной статье