Розділ 1. Методологія системного аналізу складних систем управління

Основними поняттями розділу є:

• визначення системного аналізу. Звернути увагу на його використання в різних сферах діяльності людини (розв’язання задач (проблем) в умовах невизначеностей, дослідження загальносистемних закономірностей, організація процесу колективного прийняття рішень тощо);

• принципи та риси системного підходу;

• процедури декомпозиції та агрегування на конкретних прикладах для різних об’єктів. Необхідно розкрити зміст та призначення таких видів аналізу: цільового, ситуаційного, інформаційного, структурно-функціонального, організаційно-процедурного, техніко-економічного;

• визначення системи. Показати, які визначення зручно використовувати для конкретного випадку з різним ступенем деталізації, наприклад у вигляді теоретико-множинних уявлень та запису системи у символьній формі;

• класифікація систем за різними ознаками (субстаціонального, ступенем організованості, кількістю елементів, структурою, тощо);

• закономірності великих систем (цілісність, інтегративність, комунікативність, ієрархічність тощо);

• системний аналіз технологічних комплексів (ознаки, класифікація, їх характеристики як об’єктів управління);

системний підхід до створення автоматизованих технологічних комплексів – АТК, характеристика процедур їх створення.

Практичне заняття №1

Порядок проведення системного аналізу технологічного комплексу

Системний аналіз ТК проводиться за наступним алгоритмом:

1. Технологічний комплекс як складна система (виділення підсистем шляхом складання структурної схеми технологічного комплексу з виділенням технологічних процесів та матеріальних (енергетичних) потоків.

2. Головна мета функціонування ТК (випуск певних видів продукції або напівфабрикатів).

3. Потужність ТК (за середню оцінку береться середня потужність в галузі).

4. Апаратурно-технологічна схема цеху або відділення (обирається певний технологічний процес з досліджуваного ТК).

5. Короткий опис технологічного процесу, матеріальних та енергетичних потоків.

6. Перелік контрольованих, регульованих параметрів та функцій управління, які обираються для створення системи автоматизації (з відображенням їх на технологічній схемі відділення).

7. Спосіб функціонування:

• неперервний;

• неперервно-циклічний;

• неперервно-періодичний;

• періодичний.

8. Класифікація за кількістю виконуваних функцій (виходячи з мети існування, тобто кількості видів продукції, що виробляється):

— однофункціональний;

— багатофункціональний.

9. Кількість ланок чи підсистем (аналіз структурної схеми технологічного комплексу).

10. Ступінь однорідності (якщо ТК складається з однакових елементів, апаратів чи підсистем, що виконують однакові функції, то це складна система регулярної структури або однорідне виробництво):

• однорідне виробництво;

• неоднорідне виробництво.

11. Класифікація за способом з’єднання елементів (для обраного технологічного процесу):

• послідовний;

• паралельний;

• зустрічно-направлений (з рециклом).

12. Наявність накопичувальних ємностей (накопичувальною вважається ємкість, в якій здійснюється лише накопичення речовини і не відбувається жодних фізико-хімічних перетворень).

13. Інформаційна потужність ТК:

• найменша (до 40 сигналів);

• мала (до 160 сигналів);

• середня (до 650 сигналів);

• підвищена (до 2500 сигналів);

• велика (понад 2500 сигналів).

Для прикладу розглядається ТК молокозавода.

1. Технологічний комплекс молочного заводу є складною системою: виділено підсистеми шляхом складання структурної схеми ТК з виділенням технологічних процесів та матеріальних (енергетичних) потоків. приклад структурної схеми ТК молочного заводу показано на рис.5.

2. Головною метою функціонування ТК є випуск наступних видів продукції: молоко стерилізоване, молоко пастеризоване, кефір, масло, сметана, сирки, плавлені сири.

3. Потужність ТК – 50 т молока/добу.

4. Апаратурно-технологічна схема технологічного процесу по виробництву сиру (рис. 6):

1- автомолокоцистерна, 2- насос, 3- лічильник молока, 4- пластинчатий охолоджувач, 5- резервуар, 6- пастер.- охлад. установка, 7- сепаратор-нормалізатор, 8- заквасочник, 9- ванна сирна, 10- ванна самопресувания, 11- установка пресування сиру, 12- автомат фасування

Рис. 6. Апаратурно-технологічна схема технологічного процесу по виробництву сиру.

5. Молоко, що потрапляє на виробництво, перекачується центробіжним насосом 2 через лічильник молока 3 і охолоджується в пластинчатому охолоджувачі 4 холодною водою до температури +2°С. Охолоджене молоко потрапляє в резервуар 5 для зберігання. Центробіжним насосом 2 охолоджене молоко подається в пластинчасту пастеризаційно-охолоджувальну установку 6, де нагрівається до 35-40°С, сепарується для отримання вершків жирністю 50-55%, які далі подаються на гомогенізацію. Знежирене молоко повертається на пастеризаційно-охолоджувальну установку 6 для пастеризації при 74-76°С з витримкою 20 с і охолоджуються до 28-34°С.

Для отримання сирного згустку, в сирну ванну 9 подається охолоджене молоко і закваска з заквасочника 8 насосом 2. Заквашування проводиться внесенням закваски у розмірі 1-5% до маси молока, 40% водяним розчином хлористого кальцію і сичужного порошка. Готовий сирний згусток, що утворився в сирній ванні 9, нагрівається до 60-62°С потім охолоджується до 28-32°С, подається у ванну самопресування 10, а сироватка видаляється. В ванні самопресування 10 готовий сирний згусток охолоджується до 8°С і передається установку пресування сиру 11 в мішечки і на автомат фасування 12.

6. Регульовані параметри:

Охолоджувач пластинчатий 4:

витрата молока FE 1a - центробіжним насосом М1;

температура молока ТЕ 2а – клапаном зміни подачі холодної води 2г на охолоджувач.

Резервуар для зберігання 5:

Рівень молока в збірнику LE 4a клапаном зміни подачі молока 4г.

Пастеризаційно-охолоджувальна установка 6:

витрата молока FE 5a центробіжним насосом М2;

температура молока (74-76°С) ТЕ 7а клапаном зміни подачі гарячої води 7г

температура молока (28-34°С) ТЕ 8а клапаном зміни подачі льодяної води 8г

Сепаратор-нормалізатор 7:

Кількість обертів SE10a частотним перетворювачем

Сирна ванна 8:

рівень молока насосом подачі пастеризованого молока М3;

температура згустку (60-62°С) ТЕ 12а клапаном зміни подачі гарячої води 12г

температура згустку (28-32°С) ТЕ 13а клапаном зміни подачі льодяної води 13г

Ванна самопресування 10:

температура готового згустку (8°С) ТЕ 14а клапаном зміни подачі льодяної води 14г

Контрольовані параметри:

Резервуар для зберігання 5:

Температура молока ТЕ 3а

Пастеризаційно-охолоджувальна установка 6:

температура молока (35-40°С) ТЕ 6а

температура пастеризованого молока ТЕ 9а

Сирна ванна 9:

рН згустка QE 11a

7. За способом функціонування досліджуваний ТК – неперервно-періодичний.

8. За кількістю виконуваних функцій досліджуваний ТК – багатофункціональний.

9. До складу ТК входить 10 підсистем (ланок).

10. За ступеню однорідності – неоднорідне виробництво.

11. За способом з’єднання елементів обраний технологічний процес має зустрічно-направлений характер.

12. Виробництво з накопичувальними ємностями.

13. Інформаційна потужність ТК – мала.???

Задача №1

Провести системний аналіз для ТК виробництва морозива.

Задача №2.

Провести системний аналіз для ТК виробництва карамелі.

Задача №3

Провести системний аналіз для ТК хлібо-булочного виробництва, цех виробництва пряників.