Лекция «общие принципы системного анализа»

Системный подход характеризуется представлением объектов разной природы в виде системы взаимодействующих элементов, выбором математической модели и исследованием ее на ЭВМ. Инструмент системного подхода, прежде всего, моделирование - логическое, математические, машинное, организационное.

Отнесение тех или иных инженерных объектов к системам условно и связано с тем, насколько существенны комплексные общесистемные факторы, что зависит как от свойств самой системы, так и от задач, ради которых ведется ее разработка.

Всякая система состоит из взаимосвязанных и взаимодействующих между собой и с внешней средой частей. Химическая система включает: собственно химический процесс, аппарат для его реализации, экобиозащитный узел (блок), средства для контроля, управления и связи основного и вспомогательного процессов. Соответствующие промышленные процессы протекают в так называемых химико-технологических системах (ХТС), каждая изкоторых - совокупность процессов и аппаратов, объединенных в единый производственный комплекс для выпуска продукции разного назначения.

Технология (греч. lechпe - искусство, мастерство, умение + logos) - совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, применяемых в процессе производства продукции; наука о способах воздействия на сырье, материалы и полуфабрикаты соответствующими орудиями производства. Иными словами, технология - способ производства и/или переработки продукции с прибороаппаратным оформлением.

Технuка - совокупность средств человеческой деятельности, созданных для осуществления процессов производства и обслуживания непроизводственных потребностей общества.

Под технической системой понимается совокупность методов и средств человеческой деятельности, созданных и направленных для реализации инженерных задач в разных сферах деятельности. Цель проектирования технических систем - не только достижение требуемой производительности и качества получаемой продукции, но и обеспечение экологической и промышленной безопасности эксплуатации и обслуживания ХТС. Разработка безопасных ХТС реализуется в ходе системного инженерно-конструкторского проектирования, иначе - системой автоматизированного проектирования (САПР). Правила, порядок разработки и оформления графической и текстовой документации устанавливаются комплексом стандартов Единых систем конструкторской (ЕСКД) и технологической документации (ЕСТД) - ГОСТ 2. 111-68 «ЕСКД. Нормоконтроль» и ГОСТ 3.1120-83 «ЕСТД. Общие правила отражения и оформления требований безопасности труда в технологической документации».

Системный анализ - стратегия изучения сложных систем, в частности, промышленных процессов в производстве, коммунально-городском хозяйстве, в строительстве и других отраслях.

В основе стратегии системного анализа лежат следующие общие положения: четкая формулировка цели исследования; постановка задачи по реализации этой цели и определение критерия эффективности решения задачи; разработка развернутого плана исследования с указанием основных этапов и направлений решения задачи; пропорционально-последовательное продвижение по всему комплексу взаимосвязанных этапов и возможных направлений; организация последовательных приближений и повторных циклов исследований на отдельных этапах; принцип нисходящей иерархии анализа и восходящей иерархии синтеза в решении составных частных задач [8].

Основной метод исследования ХТС - математическое моделирование. Наряду с моделями отдельных аппаратов используют модель всей системы ввиду взаимовлияния процессов, протекающих в отдельных аппаратах. Предполагается, что аппараты, обеспечивающие реализацию высокоэффективных малоотходных и энергосберегающих технологий, являются элементами (подсистемами) одной большой установки. Анализ структуры такой системы связан с декомпозицией ее элементов и подсистем, выявлением их устойчивых взаимоотношений и обычно проходит в две стадии: первая включает математическое моделирование отдельных подсистем, так называемое макроисследование, вторая - микроисследование элементов подсистем. На второй стадии изучают процессы, протекающие в машинах или агрегатах, и совершенствуют используемое оборудование [9].

Математическое моделирование используется на уровне как отдельных процессов и аппаратов, так и их совокупностей. В модели должны учитываться принципы наилучшего использования сырья, повышения качества целевого продукта, рационального применения энергии, транспорта, информации, экологической защиты.

Процессы, например, порошковых технологий отличаются большим ассортиментом продуктов, которые можно получить из одного и того же сырья, разнообразием оборудования для получения одного и того же продукта, динамикой промышленных выбросов (газообразных, жидких и твердых), специфическими условиями их хранения и дальнейшей переработки (области использования). Поэтому за элемент системы принимают обычно технологическую операцию, включающую несколько физико-химических процессов. Превращение исходного сырья в промежуточный продукт и затем в конечное изделие происходит в результате нескольких операций, совокупность которых образует конкретную подсистему.