Системный анализ в решении задач проектирования

Предлагаемая читателю монография представляет восьмую книгу в единой серии работ авторов под общим названием Системный анализ процессов химической технологии , выпускаемых издательством Наука с 1976 г. Семь предыдущих монографий 1. Основы стратегии, 1976 г. 2. Топологический принцип формализации, 1979 г. 3. Статистические методы идентификации объектов химической технологии, 1982 г. 4. Процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы, 1983 г. 5. Процессы измельчения и смешения сыпучих материалов, 1985 г. 6. Применение метода нечетких множеств, 1986 г. 7. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах анализа химических и биохимических систем, 1987 г.) посвящены отдельным вопросам теории системного анализа химико-технологических процессов и его практического применения для решения конкретных задач моделирования, расчета, проектирования и оптимизации технологических процессов, протекающих в гетерогенных средах в условиях сложной неоднородной гидродинамической обстановки. [c.3]

Применяя методологию системного анализа к организации решения задачи автоматизированного проектирования ХТС, можно упрощенно представить методику проектирования некоторого альтернативного варианта ХТС в виде следующей обобщенной блок- [c.52]

Системный анализ в решении задач проектирования [c.73]

Практика системных исследований показывает, что для эффективного решения задач высших уровней иерархии химических производств (например, анализ и синтез ХТС, оптимизация и управление ХТС, автоматизированное проектирование ХТС и т. п.) предпочтительным является именно модульный принцип представления информации, поступающей с нижних уровней иерархии химического производства [2]. [c.21]

Итак, создание САПР должно проводиться на основе комплексного рассмотрения проблемы проектирования путем решения, по крайней мере, трех взаимосвязанных задач а) исходя из принципов системного анализа, разработать иерархическую структуру проектируемого производства (группы производств), отражающую адекватно свойства последнего и вскрывающую причинно-следственные отношения между отдельными явлениями и стадиями (по существу, декомпозиция проблемы) б) на единой методологической основе разработать и систематизировать математические модели отдельных элементов технологической схемы, математическое обеспечение диалогового взаимодействия в) разработать принципы построения и структуру САПР, отвечающей современному уровню развития вычислительной техники и прикладного математического обеспечения. [c.35]

Характерной особенностью современного состояния проблемы моделирования типовых процессов химической технологии является наличие общей методологии разработки моделей [2, 8] и самих моделей на уровне учета фундаментальных закономерностей (на макроуровне), т. е. его доказательность. Совершенствование их идет по пути углубления знаний на микроуровне, что в общей задаче моделирования находит отражение в снятии тех или иных допущений. В соответствии со стратегией системного анализа [8] эта тенденция положительно влияет на развитие теории и практики автоматизированного проектирования. По мере создания моделей на микроуровне усиливается прогнозирующая способность моделей, уменьшается объем априорной информации. В рамках известного математического описания все это способствует решению задачи автоматизации программирования, особенно если имеются алгоритмы-оболочки , для которых определенный класс проектируемых объектов реализуется частными алгоритмами. [c.260]

Развиваемая методология, основанная на комплексном использовании принципов математического моделирования, математической теории больших систем и возможностей современной вычислительной техники, предоставляет в распоряжение исследователя, научного работника и проектировщика химико-технологи-ческих систем строгую научно обоснованную стратегию системного исследования и мощный формальный аппарат для автоматизированного решения задач анализа, расчета и проектирования сложных химико-технологических процессов. [c.4]

Понятие физико-химической системы и технологического оператора. Основу современного кибернетического подхода к решению проблем химической технологии составляет системный анализ, в соответствии с которым задачи исследования и расчета отдельных технологических процессов, моделирования и оптимизации сложных химико-технологических систем (ХТС), оптимального проектирования химико-технологических комплексов решаются в тесной связи друг с другом, объединены обш,ей стратегией и подчинены единой цели созданию высокоэффективного химического производства. [c.6]

За годы становления системного анализа как научного направления в химической технологии (начиная с 70-х годов) авторы накопили определенный опыт практического применения этого мощного формального аппарата для рещения задач анализа, расчета, оптимального проектирования и управления процессами химической технологии. В данной книге излагаются вопросы реализации стратегии системного анализа для решения конкретных задач массовой кристаллизации. [c.3]

Проектирование современных химических производств, основанное на принципах системного анализа сложных химико-технологических систем, требует решения задачи многоуровневой оптимизации, на одном из основных уровней которой рассматриваются отдельные виды технологического оборудования, в том числе теплообменные аппараты различного назначения. Основная особенность большинства существующих видов теплообменного оборудования состоит в дискретном характере изменения его конструктивных параметров (площади теплообмена, геометрических размеров и т. д.). о приводит к появлению разрывов на поверхности отклика целевой функции при включении таких параметров в число оптимизирующих факторов при ограниченном количестве типоразмеров теплообменного оборудования и в ряде случаев весьма существенно сказывается на значении найденного минимума критерия оптимальности. [c.360]

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]

Процесс проектирования имеет ряд особенностей, делающих его системный анализ более трудным, чем анализ технологических процессов или процессов управления. В проектировании технологические процессы, такие как решение конструкторских задач, проведение расчетов, выбор оптимальных вариантов, являются в зна- [c.39]

Практика системных исследований показывает, что для эффективного решения задач высших уровней иерархии химических производств (например, анализ и синтез ХТС, оптимизация и управление ХТС, автоматизированное проектирование ХТС и т. п.) предпочтителен именно модульный принцип представления информации, поступающей с нижних уровней иерархии химического производства [2]. Построение функционального оператора (В, 1) или модуля (В, 2) реализуется в виде иерархического блочного принципа, в соответствии с которым сложные процессы рассматриваются как состоящие из индивидуальных блоков или подсистем, позволяющих описать их поэлементно, а затем синтезируются на основе этих блоков. [c.19]

Обязательным условием общего системного анализа технологического процесса является количественное описание взаимосвязей потоков сырья, продуктов, вспомогательных веществ и отходов на протяжении всего процесса. Общепринятым сжатым методом такого описания является схема потоков. Количественная схема также является результатом абстрагирования от реальной действительности и соответствует текущему уровню знаний о процессе. Кроме того, количественные величины относятся только к одной совокупности условий, вследствие чего они мало говорят о влиянии изменения входных потоков, а также рабочих условий на выходные параметры. При наличии необходимых данных можно составить схемы материальных потоков по альтернативным вариантам сочетания входных переменных и рабочих условий. Таким образом, при построении моделей процесса основная проблема заключается в описании аппаратов, входящих в технологическую схему производства, с помон1,ью систем уравнений, достаточно простых для того, чтобы задача составления полной схемы материальных потоков оставалась практически разрешимой. Для решения задач масштабирования и получения надежной информации для проектирования нового промышленного производства и последующего управления им важное значение имеет опытно-промышленная стадия разработки процесса. [c.236]

В общей стратегии системного анализа проектирование промышленного гетерогенно-каталитического агрегата является основной целевой акцией, которой подчинена вся процедура принятия решений при анализе и моделировании каталитического процесса на всех уровнях его иерархии. Реализация этой генеральной заключительной акции требует переработки огромного объема накопленной в процессе исследования информации, ее переработки, фильтрации и выработки в результате оптимального проектного решения. Гарантированный успех в решении этих задач обеспечивается не просто автоматизацией процедур проектирования с привлечением вычислительной техники, а использованием развитой интеллектуальной системы проектирования, обладающей способностью на основе мощной базы знаний и функционирования экспертных подсистем активно участвовать в творческом процессе проектирования совместно с проектировщиком-пользовате-лем. Рассмотрим общие вопросы организации интеллектуальных САПР [1]. [c.255]

В результате рассмотрения составных частей этапов сценария диалога можно сделать следующие выводы по организации инструментальной базы системы комплексного диалогового интерфейса для решения задач автоматизированного проектирования 1) сформулированные принципы построения диалоговых систем позволяют провести естественное разделение всего проблемнопрограммного обеспечения на системно-универсальное для всех этапов диалога (блоки лексического и синтаксического анализа, загрузки и выгрузки из оперативной памяти ЭВМ частей этапа, ввода—вывода информации на видеотерминальные устройства и т. п.) и на проблемно-ориентированное — блок семантического анализа, т. е. ядро инструментальной базы может не зависеть от проблемной ориентации системы комплексного диалогового интерфейса 2) процессы разработки и корректировки различных этапов сценария диалога пользователя с ЭВМ могут осуществляться независимо друг от друга, что позволяет неограниченно расширять и модифицировать сценарий диалога в рамках использования единого ядра информационной базы 3) подготовка составных частей этапа диалога взаимосвязана только на уровне их логического объединения, и их практическая реализация может осуществляться в рамках инструментальной базы раздельно на специальных этапах сценария диалога, что значительно упрощает процесс расширения функциональных возможностей системы комплексного диалогового интерфейса 4) процесс обучения пользователей сценарию диалога и проблемно-ориентированному языку общения на его отдельных этапах может быть организован в особом режиме путем отключения блока семантического анализа (интерпретации всех семантических кодов как нулевых), т. е. для подготовки режима самообучения не требуется дополнительного программного и информационного обеспечения. [c.271]

На современном этапе развития метода математического моделирования и системного анализа использование отдельных моделей не характерно для решения задач расчета и проектирования как технологических процессов, так и производств. Даже в простейшем случае математическая модель связана с операционной системой соответствующей ЭВМ и включает, помимо прикладных программ, системные сервисные программы, средства обеспечения диалога, представления входных и выходных данных, информационное обеспечение. Организация взаимодействия элементов пакета производится с помощью управляющей программы чаще всего с произвольной структурой, что позволяет генерировать необходимую последовательность модулей в зависимости от задания. Наличие локальных управляющих программ пакетов повышает эффективность автомномного использования данного пакета и, вообще говоря, упрощает его разработку. Ниже приведены примеры таких пакетов программ, которые в общей системе проектирования могут выступать в качестве подсистем. [c.387]

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]

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]

Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение функционального оператора (модуля химико-технологического процесса), который используется в дальнейшем для решения задач оптимизации, управления, проектирования процессов, а также для решения задач выс-щих ступеней иерархии химического производства. Необходимость применения системного подхода особенно остро стоит при анализе сложных ФХС, т. е. систем, для которых характерны многообразие явлений, совмещенность и взаимодействие явлений различной физико-химической природы. К таким системам можно отнести процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. [c.3]

Совместно с Л.С.Гордеевым и А.Ю.Винаровым сформулированы научные принципы анализа, оптимизации, масштабирования и проектирования биотехнологических процессов. С позиций системного подхода последовательно проведен анализ эффектов и явлений, происходящих в биохимическом реакторе на микро- и макроуровне. Разработаны математические модели, учитывающие кинетику роста микробных популяций, транспорт питательного субстрата к клеткам и гидродинамическую обстановку в реакторе, характеризуемую эффектами се1регации ферментациогшой среды и неидеальностью структуры потоков в реакторе большого объема. Предложена методика решения задачи масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным биореакторам на основе вычислительных экспериментов. Показаны направления оптимизащш конструктивных и режимных параметров биотехнологических процессов. [c.13]

Мат. описание формируется объединением полученных на предшествующих этапах системного анализа функциональных операторов в единую систему ур-ний. Решение системы ур-ннй мат. описания для заданной совокупности значений входных переменных (постоянных и изменяющихся во времени) и составляет основу мат моделировавия, позволяющего исследовать св-ва объекта путем численных экспериментов на его мат. модели. Последняя дает возможность прогнозировать поведение объекта при изменениях входных переменных, решать задачи оптим. выбора конструктивных характеристик (проектирование), синтезировать системы управления, обеспечивающие заданные показатели его функционирования. При этом важное зиачение имеет выбор алгоритма (программы) решения системы ур-ний мат. описания т наз. алгоритма моделирования. Как правило, мат. описание реальньгх объектов оказывается настолько сложным, что для реализации мат. моделирования необходимо использовать достаточно мощные ср-ва вычислит. техники. Поэтому разработка эффективных алгоритмов моделирования основа развития систем автоматизированного проектирования и автоматизированного управления для разл. химико-технол. процессов. [c.378]

Целью следующего этапа является определение проектных параметров пенопроизводящих устройств, обеспечивающих ликвидацию пожара в соответствии с выбранным показателем эффективности на основании аналитического расчета процессов, с достаточной степенью приближения описывающих особенности тушения в заданных условиях. Следует подчеркнуть, что современный уровень знаний о закономерностях практически всех основополагающих физико-химических процессов, протекающих при тушении, обеспечивает принципиальную возможность создания некоторой универсальной модели, охватывающей все или наиболее характерные условия и области применения огнетушащей пены. Однако практическая реализация такой модели чрезмерно трудоемка, поэтому на данном этапе проектирования одной из важнейших задач является выявление доминирующих факторов процесса тушения и формирование расчетной модели. Ясно, что решение этой задачи может быть осуществлено только с использованием принципов и методов системного анализа и должно удовлетворять критериям и показателям оптимальности или приемлемости результатов. Результаты решения задач этого этапа являются исходной информационной базой для выполнения следующего этапа проектирования, заключающегося в выборе наиболее рациональной схемы системы пожаротушения, обеспечивающей определенные режимы подачи и параметры пены. [c.8]

Для сокращения сроков проектирования и получения научно обоснованных решений сложных технических задач, к которым относится синтез ВХТС, на всех этапах необходимо использовать методы математического моделирования. Для решения взаимосвязанных задач проектирования применяют системы автоматизированного проектирования, объединяющие все этапы проектирования в комплекс взаимосвязанных работ. В основе функционирования таких систем лежат принципы системного анализа. [c.63]

В дальнейшем расчет ведут по следующей схеме. Пусть, например, оценочные расчеты привели к необходимости останоЕИться на замкнутой системе принудительного воздушного охлаждения блока РЭА. Затем выбирают тип теплообменника, насоса, прокачивающего воздух через теплообменник и РЭА. Это требует проведения серии тепловых и гидравлических расчетов с учетом промышленной поменклг.туры теплообменников, насосов и т. д. На этом этапе проектирования необходимо определить влажность внутри отдельных областей блока и оценить возможность конденсации влаги на поверхностях элементов. Затем требуется обосновать размещение плат внутри блока и элементов на каждой плате, при этом каждая комбинация влечет за собой анализ температурного поля блока. Заметим, что при обосновании оптимальной конструкции параллельно проводятся различные электрические, механические, а также функциональные расчеты, связанные с основным назначением РЭА. Соответствующие процессы, как правило, взаимосвязаны, что должно быть отражено в алгоритме общего расчета. Решение подобной задачи может быть осуществлено только на основе системного подхода с применением системы автоматизированного проектирования (САПР). [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология