23. Понятия анализа, оптимизации и синтеза хтс

При поиске научно обоснованных решений разнообразных задач эксплуатации, реконструкции и проектирования химико-техно­логической системы возникают три вида научно-исследовательских операций: анализ, оптимизация и синтез системы.

Анализ химико-технологической системы – это операция определения для данной системы при заданных технологической топологии, конструкционных и технологических параметрах каждого элемента системы, а также при известных входных переменных системы значений промежуточных и выходных переменных, показателей свойств и коэффициента эффективности функционирования системы.

Оптимизация химико-технологической системы – это операция определения для данной системы при заданных технологической топологии, типо-конструкциях каждого элемента, при известных входных переменных и при ограничениях на значения параметров технологических режимов каждого элемента таких значений параметров технологических режимов, а также конструкционных и технологических параметров элементов, которые обеспечивают оптимальное значение коэффициента эффективности функционирования системы.

Основная цель анализа технологической системы состоит в том, чтобы математически связать характеристики состояния системы с параметрами и характеристиками состояния отдельных элементов (подсистем) в зависимости от структуры технологических связей между элементами (подсистемами) химико-технологической системы. На практике при решении задач проектирования сложных систем, реконструкции и оптимизации технологических режимов действующих технологических систем задачи анализа наиболее часто трактуются как задачи оценки эффективности возможных альтернативных вариантов системы. Для каждого из альтернативных вариантов технологической системы необходимо с использованием математической модели системы вычислить совокупность показателей свойств и коэффициента эффективности системы. Сопоставляя значения этих показателей свойств и критериев эффективности системы, можно получить представление о недостатках и преимуществах каждого из вариантов системы.

Необходимо отметить, что при выборе наилучшего, или оптимального варианта технологической системы нужно обращать внимание не только на то, чтобы показатели свойств системы имели оптимальные значения, но также и на стабильность значений этих показателей при изменении в определенных пределах самих параметров системы, т.е. всегда учитывать показатели чувствительности системы. Значение показателей чувствительности технологической системы часто оказывается решающим при окончательной оценке качества функционирования рассматриваемого варианта системы.

Синтез химико-технологической системы – это операция создания системы для производства заданной химической продукции с учетом определенных требований к функционированию технологической системы, а также различных физико-химических и технологических ограничений на их выполнение. Эта операция включает выбор химического способа производства целевых продуктов, разработку технологической топологии системы (выбор видов химико-технологического процесса, типоконструкций каждого элемента, выбор структуры и определение покомпонентного состава технологических связей между элементами), определение конструкционных и технологических параметров каждого элемента, обеспечивающих функционирование системы при оптимальной величине коэффициента эффективности и оптимальных показателях свойств технологической системы.

Рассмотрим особенности процедур поиска решений задач анализа, оптимизации и синтеза химико-технологических систем. Процедуры поиска решений задач анализа технологических систем – это совокупность различных формализованных вычислительных процедур, которые могут автоматизировано выполняться ЭВМ по определенному алгоритму без участия человека. Процедуры поиска решений задач оптимизации системы представляют собой многократно повторяемые процедуры анализа системы при различных допустимых значениях управляющих, или оптимизирующих, переменных технологической системы.

Принципиальная особенность поиска решений неформализуемых задач синтеза системы состоит в сочетании как творческих интеллектуальных процедур, так и обычных вычислительных процедур. Творческими интеллектуальными процедурами, которые не поддаются полной формализации и алгоритмизации при поиске решений задач синтеза оптимальных и ресурсосберегающих технологических систем являются, например, процедуры выбора химического способа производства продуктов, выбора типов химико-технологических процессов и типоконструкций аппаратов, создания структуры технологических связей между аппаратами. Указанные творческие интеллектуальные процедуры могут осуществляться только лицом, принимающим решения (ЛПР) в режиме интеллектуального диалога с ЭВМ. Интеллектуальный диалог ЛПР с ЭВМ, который должен проводиться на ограниченном естественном языке, позволяет в наиболее полной мере эффективно использовать как творческие способности мышления ЛПР, так и вычислительные возможности ЭВМ при поиске решений не формализуемых задач синтеза технологической системы.