Принципы моделирования технологических процессов

 

На начальном этапе проектирования и совершенствования технологических процессов проводят достаточно большое количество наблюдений и измерений, формируя определенную базу данных. На следующем этапе следует выделить самое главное и провести научные исследования процессов и явлений, используя систематизированную ранее информацию. Это позволяет «сгустить» данные в такое абстрактное понятие, как «модель». Под моделью понимают искусственную систему, которая отражает основные свойства исследуемого объекта – оригинала и находится в определенном соответствии с ним. Таким образом, процедура моделирования позволяет изучать явления и процессы с помощью моделей.

Физическое моделирование заключается в создании моделей, в которых происходят явления такой же природы, что и в оригинале, при этом воспроизводят наиболее характерную часть процесса.

Математическое моделирование основано на математической записи зависимостей между основными параметрами, влияющими на процесс, с последующим решением полученных систем уравнений.

Моделирование методом масштабного перехода на основе частных соотношений осуществляется с применением соответствующих технологических параметров аналогичных производств в сочетании с результатами лабораторных исследований, представленными в виде таблиц и графиков.

Основной принцип моделирования – упрощение представляемых явлений. Лишняя детализация, второстепенные явления лишь усложняют модель, затрудняют проведение теоретических исследований, делают их громоздкими, неэффективными. Поэтому модель должна быть оптимальной по своей сложности. Главное – она должна быть адекватной, т. е. описывать закономерности исследуемого явления с достаточной точностью.

Применительно к технологических процессам одним из способов упрощения является разделение процессов на уровни и элементы моделирования. На первом уровне моделируют явления, происходящие в элементах аппаратов и машин, на втором – работу отдельных видов оборудования, на третьем – технологического участка, а на пятом - предприятия в целом.

Разделение технологического процесса на отдельные уровни упрощает составление математических описаний, позволяет четко определить показатели качества функционирования каждого элемента на разных уровнях.

По типу модели делятся на физические, математические и натурные.

Натурные модели получают путем непосредственных измерений характеристик проектируемых объектов (технологических линий, агрегатов, систем управления) в производственных условиях.

Физическими моделями являются лабораторные установки, в которых происходят аналогичные исследуемому объекту процессы и явления.

Математические модели получают путем измерения параметров с помощью математических зависимостей между характеристиками технологического объекта.

Описательные модели представляют собой словесное описание технологического процесса, которое, в зависимости от формы представления, может быть формализованным и неформализованным.

Иконографические модели – форма представления проектируемых объектов в виде рисунков, фотографий, чертежей. Используют также макеты, на которых в масштабе показан объект.

Физические аналоговые модели основаны на различных аналогиях, которые обнаруживаются по механизму происходящих явлений, математической форме записи, принципам управления и т. п.

Имитационные статистические модели – используются для моделирования процессов снабжения сырьем предприятий и отпуска готовой продукции с целью обеспечения непрерывности и повышения эффективности технологических линий.