Структурное моделирование химико-технологических процессов

Введение

Технологический процесс – это часть производственного процесса (технология), содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. К предметам труда относят заготовки и изделия (ГОСТ 3.1109-82). Технология – это обоснованная последовательность операций или действий, приводящих к достижению поставленной цели, связанной с производством целевого продукта.

Множество взаимосвязанных технологических процессов объединяются в технологическую систему. Химико-технологическая система (ХТС)–совокупность аппаратов, машин и других устройств (элементов) и материальных, тепловых, энергетических и других потоков (связей) между ними, функционирующая как единое целое и предназначенная для переработки исходных веществ (сырья) в продукты.

Большинство задач, связанных с совершенствованием технологических процессов в химических производствах, кроме технологических аспектов учитывают только финансовую оценку решения. При этом не учитываются важные задачи организации и управления технологическими процессами, оценивающие проблемы инновационного, производственного, информационного менеджмента.

В свою очередь, развитие методики моделирования бизнес-процессовпредприятий и организаций позволяет решить многие задачи менеджмента, но недостаточно учитывают технологические особенности моделируемых объектов.

Бизнес-процесс представляет собой систему последовательных, целенаправленных и регламентированных видов деятельности, в которой посредством управляющего воздействия и с помощью ресурсов входы процесса преобразуются в выходы – результаты процесса, представляющие ценность для потребителей.

Ключевыми свойствами бизнес-процесса является то, что это конечная и взаимосвязанная совокупность действий, определяемая отношениями, мотивами, ограничениями и ресурсами внутри конечного множества субъектов и объектов, объединяющихся в систему в интересах деятельности организации с целью получения конкретного результата, отчуждаемого или потребляемого самой системой.

Моделирование – исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

Модель – объект произвольной природы, который отражает главные, с точки зрения решаемой задачи, свойства объекта моделирования. Адекватность модели– совпадение свойств (функций/параметров/характеристик и т. п.) модели и соответствующих свойств моделируемого объекта.

Главные функции модели: – упрощение получения информации о свойствах объекта;– передача информации и знаний;– диагностика процесса;– управление объектами и процессами;– оптимизация параметров объекта;– прогнозирование развития объекта. При этом имеется возможность рассмотреть моделируемый объект с разных сторон, не вмешиваясь в его деятельность. Полученное решение анализируется и только после этого применяется на реальном объекте.

Использование принципов структурного моделирования бизнес-процессов при планировании, проектировании, управлении, прогнозировании работы объектов химической технологии позволяет комплексно решать организационно-экономические задачи с учетом технологических особенностей промышленных объектов.

Совмещение технологии и менеджмента при решении задач управления и реинжиниринга объектов химической технологии позволяет создать организационно-экономические модели технологий, позволяющие решить следующие задачи:

– системный анализ и классификация бизнес-процессов объектов химической технологии на всех этапах жизненного цикла химико-технологических систем;

– разработка принципов комплексного управления технологическими объектами как с точки зрения оптимизации количественных и качественных показателей продукта, так и с точки зрения повышения эффективности менеджмента химического производства. (Менеджмент – это совокупность принципов и методов управления организацией, направленных на достижение поставленных целей на основе внутреннего потенциала предприятия, связанного с оптимизацией использования таких ресурсов, как персонал, оборудование, методы деятельности, материальные ресурсы и денежные средства);

– разработка методик и алгоритмов реинжиниринга объектов химической технологии как комплексной задачи, включающей оценки показателей процесса и показателей продукта. (Реинжиниринг – процесс формирования мероприятий по модернизации и совершенствованию структуры ХТС и составляющих его процессов).

Анализ и классификация закономерностей организации и управления химико-технологическими процессами позволяет сформировать библиотеку организационно-экономических моделей бизнес-процессов ХТС. Использование библиотеки обеспечивает комплексный учет технологических, организационных и экономических факторов при решении таких задач как технологическое проектирование, тактическое управление химико-технологической системой, стратегическое планирование и инновационный менеджмент, информационный менеджмент отраслевой информационной системы и другие задачи, относящиеся ко всем этапам жизненного цикла объекта химической технологии.

Структурное моделирование ХТС и составляющих их химико-технологических процессов (ХТП) основывается на методах системного анализа. В соответствии с принципами системного анализа система– объект, взаимодействующий с внешней средой и обладающий сложным внутренним строением.Элемент системы– самостоятельная и условно неделимая единица со своей системой взаимодействия с другими элементами.Подсистема – часть системы, которая может функционировать автономно и сама обладает системными свойствами.Декомпозиция –процедура разбиения системы на подсистемы.В химической технологии элементы – это химико-технологические процессы, в которых происходит изменение материальных или энергетических потоков (разделение, смешение, теплообмен, химические превращения и т.д.).

Структурный анализ представляет собой одну из форм системного анализа, для которой принимается фиксированная структура моделируемого объекта. Для ХТС это технологическая схема, описываемая технологическим регламентом.

Сущность структурного подхода к анализу и синтезу ХТС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на функциональные подсистемы (цеха, отделения, установки), которые в свою очередь делятся на ХТП, подразделяемые на технологические и организационные процессы. Процесс разбиения продолжается до образования ХТП, моделируемых с использованием логико-математических моделей. При этом ХТС сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов:

– принцип решения сложных проблем "сверху - вниз" путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения (анализ ХТС);

– принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры "снизу-вверх" с добавлением новых деталей на каждом уровне (синтез ХТС);

– принцип абстрагирования, который заключается в выделении существенных аспектов системы и исключении несущественных;

– принцип формализации, определяемый необходимостью алгоритмического подхода к решению проблемы;

– принцип непротиворечивости, который заключается в обоснованности и согласованности элементов системы;

– принцип структурирования данных, предусматривающий иерархическую организацию информационного обеспечения системы.