Системный анализ и синтез

Применение методов кибернетики в химической технологии открывает возможность системного анализа, когда при исследовании или организации производственного процесса, как системы, вся информация, полученная, начиная с лабораторных исследований (рис. УП-18), на опытных установках и при синтезе химико-технологических систем, последовательно накапливается, обогащается и реализуется в виде алгоритмов на ЭВМ. На последнем этане, после математического моделирования всей химико-технологической системы, обобщенная и систематизированная информация передается для использования при проектировании ХТС. Системный анализ является научной основой резкого сокращения сроков реализации лабораторных разработок в промышленности. Остановимся более подробно на отдельных этапах системного анализа . [c.483]

Программно-целевая система принятия решений при разработке каталитического процесса. Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение адекватной математической модели ХТП и решение на ее основе проблем создания промышленного технологического процесса, его оптимизации и построения системы управления для поддержания оптимального режима функционирования. Стратегия достижения этой цели включает целый ряд этапов и направлений качественный анализ структуры ФХС синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров математической модели системы проектирование промышленного процесса оптимизация его конструктивных и режимных параметров синтез системы оптимального управления и т. п. Каждый пз перечисленных этапов, в свою очередь, представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных частных шагов и возможных направлений, которые объединяются в единую систему принятия решений для достижения поставленной цели. [c.32]

Многоуровневый иерархический подход с позиций современного системного анализа к построению математических моделей позволяет предсказывать условия протекания процесса в аппаратах любого типа, размера и мощности, так как построенные таким образом модели и коэффициенты этих моделей позволяют корректно учесть изменения масштаба как отдельных зон, так и реактора в целом. Конечно, данный подход весьма непрост в исполнении. Чтобы сделать его доступным для широкого круга специалистов, необходимо сразу взять ориентацию на использование интеллектуальных вычислительных комплексов, которые должны выполнять значительную часть интеллектуальной деятельности по выработке и принятию промежуточных решений. Спрашивается, каков конкретный характер этих промежуточных решений Наглядные примеры логически обоснованных шагов принятия решений, позволяющих целенаправленно переходить от структурных схем к конкретным математическим моделям реакторов с неподвижным слоем катализатора, содержатся, например, в работе [4]. Построенные в ней математические модели в виде блоков функциональных операторов гетерогенно-каталитического процесса совместно с дополнительными условиями представлены как закономерные логические следствия продвижения ЛПР по сложной сети логических выводов с четким обоснованием принимаемых решений на каждом промежуточном этапе. Каждый частный случай математической модели контактного аппарата, приводимый в [4], сопровождается четко определенной системой физических допущений и ограничений, поэтому итоговые математические модели являются не только адекватными объекту, но обладают большой прогнозирующей способностью. Приведенная в работе [4] логика принятия промежуточных решений при синтезе математических описаний гетеро- [c.224]

Каждый из этих элементов (подсистем) характеризуется сложной иерархической структурой связей, к которой также применим системный подход. Так, клетка как сложная система может быть представлена многосвязной метаболической схемой, соответствующей внутриклеточным процессам. Биореактор с позиций системного анализа представляет многоуровневую систему, состоящую из гидродинамических, тепло-массообменных и биохимических процессов, осуществляемых в определенном конструктивном оформлении. БТС в целом включает технологические процессы и аппараты, связанные материальными и энергетическими потоками, и обеспечивает производство целевого продукта микробиологического синтеза. Рассмотрим качественные характеристики данных подсистем, что позволит оценить их сложность как больших систем и целесообразный уровень детализации при разработке формализованных методов математического описания БТС. [c.7]

При изложении системного анализа процесса ректификации особое внимание было уделено синтезу сложных систем ректификации со связанными тепловыми и материальными потоками, как наиболее перспективных для применения в нефтепереработке. Многочисленные примеры успешного применения таких систем, приведенные в книге, раскрывают не только сущность современных алгоритмов синтеза, но и лишний раз доказывают эффективность и целесообразность применения сложных разделительных систем. [c.7]

Системный анализ процессов перегонки и ректификации предусматривает сложный характер взаимосвязей между следующими основными этапами проектирования синтезом, анализом и оценкой проектного решения. [c.99]

При исследовании или организации производственного процесса как системы вся информация, полученная, начиная с лабораторных исследований на опытных установках и кончая синтезом химико-технологических систем, в строго иерархической последовательности, накапливается, обогащается и реализуется в виде алгоритмов на ЭВМ. Системный анализ позволяет резко сократить сроки промышленной реализации лабораторных разработок. [c.19]

Теоретическую основу автоматизированного проектирования химических производств и предприятий образует системный анализ, позволяющий разрабатывать с привлечением современных средств вычислительной техники оптимальный проект объекта химической промышленности на основе комплексного объединения информации с каждой ступени иерархии химического производства (типовых ХТП, ХТС и всего предприятия в целом), а также на основе использования методов синтеза, анализа и оптимизации ХТС. [c.115]

Современный подход к решению задач химической технологии основан на принципах системного анализа и синтеза. Это означает, что химико-технологический процесс рассматривается как сложная система, состоящая из элементов различных уровней детализации, начиная от молекулярного и кончая отдельными процессами. Элементы системы, характеризующие процессы химического превращения, диффузионного, конвективного и турбулентного переноса вещества, т. е. явления на молекулярном уровне, а также явления коалесценции и диспергирования, распределения материальных и энергетических потоков и т. д., иерархически взаимосвязаны между собой в соответствии с физической реализацией процесса. Можно выделить четыре основных этапа системного исследования процесса. [c.3]

Системный анализ за последние годы становится основным методом исследования сложных явлений и процессов. Сущность системного анализа определяется его стратегией, в основе которой лежат общие принципы, применимые к решению любой системной задачи. К ним можно отнести четкую формулировку цели исследования, постановку задачи по реализации этой цели и определение критерия эффективности решения задачи разработку развернутого плана исследования с указанием основных этапов и направлений в решении задачи пропорционально-последовательное продвижение по всему комплексу взаимосвязанных этапов и возможных направлений организацию последовательных приближений и повторных циклов исследований на отдельных этапах принцип нисходящей иерархии анализа и восходящей иерархии синтеза в решении составных частных задач и т. п. [c.3]

Формализация процедур на основе топологического принципа описания ФХС. Выше была определена схема общей стратегии системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса. Для повышения эффективности этой стратегии необходимо создание соответствующей автоматизированной системы оперативной подготовки математических описаний процессов, в задачи которой входила бы максимальная формализация и автоматизация всех промежуточных процедур построения функциональных операторов ФХС. Иными словами, возникает необходимость в создании специального методологического подхода, который позволил бы путем широкого использования средств вычислительной техники упростить процедуру построения математических моделей сложных процессов, обеспечил бы правильную координацию отдельных функциональных блоков между собой при их агрегировании в общую математическую модель ФХС и допускал бы эффективную формализацию основных процедур синтеза математических описаний ФХС. [c.17]

Заново написаны разделы по цифровым вычислительным машинам и автоматическому управлению химико-технологическими системами, а также главы по математическому моделированию типовых процессов химической технологии и основам синтеза и анализа химикотехнологических систем и системному анализу. Введен раздел по составлению математических моделей экспериментально-статистическими методами и статистической оптимизации. Дополнены разделы по этапам математического моделирования, оптимизации (введено геометрическое программирование) и исследованию микро- и макро-кинетики. Приведен расчет каскада реакторов при наличии микро-и макроуровней смешения и др. [c.8]

Следующие три главы посвящены рассмотрению трех важнейших подходов к синтезу функциональных операторов ФХС, что составляет основу второго этапа стратегии системного анализа процессов химической технологии. Изложение этих вопросов начнем с характеристики формальных методов синтеза функциональных операторов ФХС. [c.78]

Построение математического описания сложного химико-технологического процесса с позиций системного анализа включает три этапа качественный анализ структуры физико-химической системы (ФХС) синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров системы по экспериментальным данным. [c.3]

Современные технологические линии и биотехнологические производства, характеризующиеся сложной многоуровневой структурой взаимосвязей эффектов физической, химической и биологической природы, наличием прямых и обратных потоков между технологическими аппаратами, могут рассматриваться как сложные кибернетические системы, при изучении которых используется стратегия системного анализа. На этой основе осуществляется синтез [c.16]

К основным положениям системного анализа, позволяющим решать указанные задачи, можно отнести следующие [10, 14, 15] четкую формулировку цели исследования постановку задачи по реализации этой цели определение критерия эффективности разработку стратегии исследования с определением основных этапов в решении целевой задачи пропорционально-последовательное продвижение по всему комплексу взаимосвязанных этапов и возможных направлений организацию последовательных приближений и повторных циклов исследований на отдельных этапах принцип нисходящей иерархии анализа и восходящей иерархии синтеза в решении частных и общей задач. [c.17]

Разработка математических моделей биореакторов является наиболее важной задачей при оптимизации БТС. От эффективности функционирования биореактора, обеспечивающего превращение исходных веществ в продукты микробиологического синтеза, зависят технико-экономические показатели производства в целом. Важно отметить сложность задачи моделирования процессов в биореакторе, где на явления биологической и биохимической природы накладываются физические и физико-химические явления, связанные с переносом вещества и энергии. Рассмотренные ранее принципы системного анализа сложных систем в полной мере применимы и к моделированию процессов в биореакторе, который можно представить в виде многоуровневой иерархической системы [13 . [c.136]

Методологической основой исследования сложных, малоизученных явлений и процессов является стратегия системного анализа, в которой условно выделяют несколько этапов [91. К основным этапам относят качественный анализ, синтез структуры функционального оператора, идентификацию и оценку параметров ФХС. Разбиение системного анализа на этапы дает возможность представить те стадии, которые нужно пройти в процессе проведения исследований. Это позволяет целеустремленно выбирать направление и формулировать цели исследования, проводить декомпозицию объекта на ряд физико-химических эффектов, осуществлять содержательную и математическую постановки задач по реализации сформулированной цели, выбирать и синтезировать методы решения математических задач, идентифицировать величины неизвестных параметров и оценивать адекватность математических моделей реальному объекту, организовать повторные циклы как отдельных Этапов, так и всего исследования в целом. [c.7]

На качественном этапе системного анализа при решении научных и инженерно-технических задач, направленных на совершенствование, проектирование и управление процессов химической технологии, требуется учитывать различного вида неопределенности. Довольно часто неопределенности обусловлены уровнем знаний (в рамках решаемой задачи) об изучаемой технологической системе. Выделяют общий уровень знаний и знания одного или группы специалистов. Неопределенности могут возникать и но другим причинам. К ним относятся большие погрешности измерений, что рассмотрено при решении задачи но оценке запасов газа в месторождении. Использование качественной информации при экстраполяции функции тепловых потоков в стекловаренной печи обусловлено отсутствием количественных экспериментальных данных в недоступной для измерений области. В процессах получения полиэтилена методом высокого давления и ректификации из-за сложности описания взаимосвязей между параметрами применен подход нечетких множеств. Привлечение качественной информации при синтезе нечетких регуляторов определяется желанием использовать неформализованные знания и опыт оператора. Неопределенности могут являться причиной нечеткости задания целей иссле- [c.352]

Монография ставит целью проанализировать всю совокупность проблем, связанных с созданием контактно-каталитических производств, и выработать определенную стратегию для решения этих проблем на основе глубокого проникновения во внутреннюю сущность процессов с привлечением современных приемов организации научного исследования, ориентированных на создание и активное использование разветвленных баз знаний в машинных системах искусственного интеллекта. С позиций системного анализа рассмотрена вся совокупность проблем, связанных с расчетом, проектированием и оптимальной организацией контактнокаталитических процессов. В книге дано детальное исследование структуры внутренних связей на всех уровнях иерархии гетерогенно-каталитической системы. Многоэтапная процедура разработки гетерогенно-каталитического процесса представляется как взаимодействие двух систем причинно-следственной физико-химической системы, формализующей собственно объект исследования, и программно-целевой системы принятия решений при анализе и синтезе контактно-каталитических процессов. Подход ориентирован на использование ЭВМ пятого поколения и решение проблем гетерогенного катализа с позиций искусственного интеллекта. [c.4]

За последние пятнадцать лет достигнуты значительные успехи в области кибернетики ХТП и системного анализа в хи-.мической технологии [3, 47, 49, 52], в создании методов расчета и оптимизации ХТС [32, 53—58], объективно обусловившие возможность становления теории синтеза ХТС [3, 38, 39, 45—48, 50, 51, 54]. [c.124]

Как и любое химическое производство с непрерывным циклом, малотоннажные производства предназначены для выполнения полного технологического цикла от подготовки сырья и до получения готового продукта. Им также свойственно использование основных процессов большой химии , таких, как реакторные, выделения продуктов и т. д. Поэтому все проблемы, присущие многотопнажным производствам и связанные с выбором способов ведения процесса, синтезом технологических схем, оптимизацией, обеспечением надежности и энергосбережения, повышением производительности и качества продуктов и т. д., имеют место и при разработке многоассортиментных производств малой химии . Известные успехи в области математического моделирования процессов и ХТС на методологической основе системного анализа приложимы как к исследованию и проектированию отдельных аппаратов, так и технологических линий малотоннажных производств. [c.524]

В процессе исследования и нроектирования ГАПС химической промышленности и для управления ими применяется широкий спектр методов кибернетики, а методологической основой анализа и синтеза ГАПС как сложных систем является системный анализ. В процессе синтеза ГАПС кроме ставшего уже традиционным метода математического моделирования широко применяются теория выбора и принятия решений, автоматическая классификация, теория графов, теория сетей и т. д. (рис. 9.4). Так как проектирование систем периодического действия возможно только с учетом способа их функционирования, то возникает необходимость в применении теории расписаний или теории массового обслуживания. Для задач структурно-параметрического синтеза, формулируемых как задачи дис- [c.531]

Продолжая работать над проблемой и развивая идеи системного анализа при решении задач моделирования процессов химической технологии, анализа и синтеза химико-технологиче-ских систем, изучая вопросы оптимизации процессов и замкнутых энерго-технологических схем производств и агрегатов большой единичной мощности, автор совместно с сотрудниками опубликовал ряд монографий по вопросам системного анализа. [c.7]

В результате реализации процедур изложенных выше этапов полностью определяются структура и параметры функционального оператора Ф, соответствующ,его отображению (2). Теперь построение модуля сводится к решению уравнени , входяш,их в отображение (2), при заданных дополнительных условиях, нахождению явной формы (3) связи между и и у и представлению зависимости у=9 (и) в виде, удобном для решения задач высшего уровня иерархии системного анализа анализа и синтеза ХТС, оптимизации и управления химико-технологическими комплексами, автоматизированного проектирования ХТС и т. п. [c.17]

Форма изложения материала книги, ее название и план построения по главам полностью соответствуют трем основным этапам общей стратегии системного анализа сложных ФХС 1) качественный анализ структуры исследуемой системы, из которого выделены два аспекта — смысловой и математический 2) синтез структуры обобщенного функционального оператора процесса и его конкретизация для кристаллизаторов различных конструкций 3) идентификация параметров математических моделей исследуемых процессов. Такой план построения монографии позволил последовательно рассмотреть проблему, начиная с нижнего атомарномолекулярного уровня и кончая аппаратурным оформлением процессов кристаллизации. [c.5]

Построение самой диаграммы связи ФХС является суш е-ственно неформальной процедурой и не может полностью исключить фактор эвристического восприятия реальной системы и субъективного характера отражения ее структуры. Тем не менее даже на этом, трудно ноддаюш,емся формализации этапе методология системного анализа позволяет ввести упорядоченность в начальные шаги топологического представления ФХС. Первым шагом на этапе синтеза математической модели ФХС является выделение системы из окружающей среды и условное разбиение (декомпозиция) ее на ряд взаимосвязанных относительно крупных частей (подсистем), каждая из которых допускает дальнейшую детализацию до уровня элементарных составляющих. В соответствии с этим строится так называемая первичная топологическая структура ФХС или кодовая диаграмма, у которой код (слово) обозначает совокупность явлений в отдельном блоке или подсистеме, а сплошные линии между подсистемами условно отражают связи между ними. Существенной особенностью такой диаграммы является то, что ни подсистемы, ни их связи не детализируются, т. е. не раскрывается подробно существо отдельных блоков, не указывается направление действия связей, не раскрывается характер причинно-следственных отношений на связях и не задаются переменные, характеризующие каждую связь. Примеры кодовых диаграмм даны на рис. 1.1. [c.20]

Системный анализ в технологии ОСЧВ проведен на примере производств твердофазных особо чистых веществ. Эти производства - одни из наиболее сложных кибернетических систем в химической промыпшенности. В них входят все процессы получения жидкофазных ОСЧВ, а также широкий класс процессов синтеза, выделения и термообработки, характерных для специфики твердофазных продуктов. [c.99]

Непосредственная очистка твердофазных ОСЧВ малоэффективна и основным методом их получения является синтез с использованием особо чистых жидкофазных реагентов. Системный анализ широкой номенклатуры производств ОСЧВ позволил выявить (рис. 1) пять наиболее общих химико-технологических подсистем (ХТПС).Подсистемой 1-го уровня является комплекс процессов синтеза основных жидкофазных исходных реагентов. Для оксидов - это алкоксиды, хлориды и растворы солей соответствующих элементов. Для получения их нами используются процессы физического растворения, а также реакционные процессы в системах "жидкость - газ. [c.99]

Сущность системного анализа при исследовании надежности заключается в анализе отказов объекта и причин их возникновения, выборе организационнотехнических и технологических способов повьпыения надежности, методов прогнозирования, расчета и оптимизации показателей надежности, методов синтеза высоконадежных систем. [c.751]

В основе разработки модели, удовлетворяющей данному положению системного анализа, лежит блочный принцип, согласно которому математическая модель формируется в виде структурной схемы, включающей ряд иерархически связанных ступеней, модели которых в качестве блоков входят в состав общей модели биореактора. Блочный принцип позволяет осуществлять незавнснмый анализ, разработку и проверку адекватности моделей для каждого блока. Стыковка блоков осуществляется согласно принятой структурной схеме общей модели с учетом взаимосвязи блоков. При этом модель каждого блока должна описывать наиболее существенные закономерности и быть удобной для синтеза модели, системы— биореактора в целом. На рис. 3.3 представлена блочная [c.109]

Второе — это создание кибернетически-организоваппых технологических схем биохимических производств. Имея возможность анализировать и прогнозировать функционирование технологических схем, создаются предпосылки синтеза технологических схем с заданными свойствами. В настоящее время актуальным являются такие производства, которые создают минимальные выбросы в окружающую среду, т. е. производства с оборотным водоснабжением, замкнутыми циклами по материальным и энергетическим потокам. Разработка именно таких производств возможна на основании изложенных принципов моделирования п системного анализа. [c.272]

Построение математического описания сложного химикотехнологического процесса с позиций системного анализа, включает три этапа 1) качественный анализ структуры физико-химической системы (ФХС) 2) синтез структуры функционального оператора системы 3) идентифицикация и оценка параметров системы по экспериментальным данным. Настоящая монография посвящена детальному рассмотрению первого из названных этапов. [c.3]

Принимая во внимание трудности построения моделей технологических процессов, можно предположить возрастающую роль качественного этапа системного анализа при синтезе моделей. На этапе построения математического описания задача заключается в отображении физико-химических закономерностей в математические объекты с учетом особенностей технологических производств. Данный этап является неформализованныхм этапом, на котором используют качественную информацию. Роль качественного этапа существенна при упрощении исходного математического описания, задании граничных и начальных условий, а также при классификации результатов моделирования на естественные, которые действительно соответствуют природе изучаемого процесса, п на неестественные. [c.129]

За исключением некоторых отдельных задач развитие формальных и системных методов синтеза в проектировании химических процессав пока еще находится ня недостаточно высо-J aм уровне. Что Касается анализа, то в этом направлении в последние годы достигнуты определенные успехи, в особенности благодаря применению метода математического моделирования 8], позволяющего с достаточной степенью точности прогнозировать свойства отдельных процессов и систем заданной структуры в широком диапазоне изменения условий их работы. [c.6]