8.3. Математическое моделирование технологического процесса

8.3.1. Цели математического моделирования технологического процесса

Как правило, при математическом моделировании технологических процессов ставятся две основные цели.

Первая сводится к оптимизации технологического процесса по одному или по совокупности показателей, существенных для рассматриваемой реализации. Это может быть обеспечение наивысшей достижимой точности изготавливаемых изделий, или наивысшей производительности процесса (минимального времени в расчете на изготовление одного изделия), либо минимальных затрат сырья и энергии, либо минимальной себестоимости изделия. Как видно, показатели технологического процесса, по которым осуществляется его оптимизация, не только взаимно дополняют друг друга, но и могут взаимно противоречить друг другу. Соответственно выбор того или иного показателя оптимизации существенно влияет на структуру технологического процесса, а следовательно, и на его модель.

Вторая цель математического моделирования - оптимизация управления технологическим процессом, оптимизация его организации.

При разработке современных технологических процессов, как правило, одновременно должны быть удовлетворены обе цели.

Математическое моделирование является весьма эффективным методом оценки вариантов технологических процессов на стадии их проектирования

2. Представление технологического процесса с точки зрения его математического моделирования

Современные технологические процессы, в том числе процессы, характерные для производства радиоэлектронной аппаратуры, средств автоматики и вычислительной техники, общего приборостроения, могут рассматриваться как сложные процессы (по аналогии со сложными, большими системами). Им свойственно взаимодействие большого числа агрегатов и установок, органическая взаимосвязь их в процессе взаимодействия, совокупное взаимодействие с окружающей средой и сильная зависимость результатов изготовления от большого числа варьируемых и малоуправляемых факторов.

Моделирование - это процесс творческий. Один и тот же объект (технологический процесс) может описываться множеством моделей, характеризуемых разной степенью правильности и подробностей. Поэтому любая математическая модель не только с той или иной полнотой описывает объект, но и отражает особенности мышления своего разработчика.

В зависимости от конкретных целей моделирования технологический процесс должен быть расчленен на составляющие - элементы процесса. В рамках поставленных целей моделирования дальнейшее членение элементов на составляющие должно рассматриваться как нецелесообразное. Модель процесса будет тем проще, чем крупнее могут быть его элементы. Дальнейшее упрощение достигается объединением элементов в автономные части технологического процесса, из которых состоит технологический процесс в целом. Соответственно модель целого технологического процесса может описываться совокупностью моделей его частей.

Иногда целью моделирования может быть разработка моделей отдельных частей процесса (наиболее ответственных, наиболее критичных к воздействию варьируемых факторов и т.д.), в особенности если процесс в целом трудно моделируется.

Соответственно при организации управления технологическими процессами управление может осуществляться автономно отдельными его частями (децентрализованное управление) и всем процессом в целом (централизованное управление). В последнем случае моделирование частей процесса недостаточно, и необходимо моделирование всего процесса.

Модели должны учитывать реакцию процессов на изменение условий внешней среды.