Производство как сложная система, ее составные части, свойства и характеристики
Химико-технологические системы представляют совокупность физико-химических процессов и средств для их проведения с целью получения продукта заданного качества и в требуемом количестве.
Системный подход начинается с того, что химическое производство рассматривается как система.
► Система – объект, взаимодействующий с внешней средой и обладающий сложным внутренним строением, большим числом составных частей и элементов (аппаратов), взаимосвязанных технологическими потоками (связями) и действующих как единое целое.
► Элемент – самостоятельная и условно неделимая единица. В химической технологии – это чаще всего аппарат, в котором протекает какой-либо типовой процесс (химический, диффузионный, тепловой и т. д.)
► Подсистема – группа элементов (агрегат), обладающая определенной целостностью и целенаправленностью. Это самостоятельно функционирующая часть системы. Как между элементами, так и между подсистемами существуют различные виды связей – материальная, энергетическая, тепловая, информационная.
Связь между элементами осуществляется с помощью потоков и отражает перенос потоком вещества, теплоты, энергии от элемента к элементу. Преобразование же потока происходит в самом элементе.
Совокупность элементов и связей образует структуру системы.
При разработке оптимальной технологии структура системы имеет очень большое значение, так как от взаимосвязи аппаратов в значительной степени зависит качество переработки сырья и расход энергии на производство продуктов. Именно благодаря структуре набор элементов превращается в единое целое, в систему, где каждый элемент оказывается связанным с другими элементами. Структура может периодически меняться во времени.
Для оценки принадлежности любой части производства к системам необходимо знать свойства системы. К числу основных свойств системы можно отнести:
Ø Подсистемы или элементы.
Любое производство может быть разделено на подсистемы и элементы. В частности, если мы рассматриваем завод, то подсистемой может быть цех или отдельная технологическая установка. Элементами в данном случае могут быть аппарат, машины и т. д.
Ø Взаимосвязи и отношения между элементами и средой.
Между цехами и даже отдельными аппаратами (элементами) существуют материальные, энергетические и информационные связи. Эти связи особенно наглядно просматриваются в непрерывных производствах. Такое производство связано с другими системами, одни из которых поставляют сырье, энергию, воду и т. д., а другие потребляют продукты и отходы. Эти системы отображают среду, в которой существует рассматриваемое производство.
Ø Разнотипные связи.
Связи между элементами и подсистемами могут быть разными. При этом одни из связей (материальные и энергетические) являются главными, так как разрыв одной из них может привести к прекращению функционирования производства. Производство нефтехимического синтеза не может содержать изолированных аппаратов, т.е. каждый аппарат (реактор, ректификационная колонна, теплообменник и т. д.) из множества аппаратов состоит в определенном отношении, по крайней мере, еще с одним аппаратом этого множества.
Ø Существенные связи.
Отрасль основного органического и нефтехимического синтеза, как и любая ее часть, обладает еще определенной структурой отношений и взаимосвязей. В частности, в рамках отрасли имеются определенные отношения между объединениями и заводами в виде взаимной передачи сырья и продуктов. Это же относится и к цехам, но уже в рамках завода.
Ø Структура отношений и взаимосвязей.
Любое производство либо создается для получения необходимых продуктов, либо выделено из отрасли для выяснения, например, возможности его реконструкции.
Ø Цель, которая достигается функционированием системы.
Любое производство функционирует только при непрерывной подаче сырья, энергии, воды из других производств. Следовательно, любое производство может функционировать только в среде, т.е. при наличии других систем.
Ø Среда, в которой функционирует система.
Любое производство базируется на конкретной технологии, которая определяет его структуру. Для производства тех или иных продуктов создается определенная технология, отражающая структуру, и наоборот, производство определенной структуры может выдавать только определенные продукты.
Ø Единство функции и структуры.
Внутри любого производства имеется своя иерархия, например завод – цех – отделение – установка – аппарат. Это же отражается и в технологии.
Ø Организация внутри структуры (иерархия).
Производство или установка функционирует таким образом, чтобы выпускать какие-то продукты или полупродукты.
Ø Целенаправленность поведения.
В зависимости от того, как протекают процессы во времени и пространстве, возможно непрерывное или периодическое их функционирование. Если процессы протекают в одном аппарате и распределены во времени, то такие установки являются установками периодического действия. Если же каждый процесс протекает в своем аппарате, а все они осуществляются одновременно, то такие установки являются установками непрерывного действия.
Ø Способность сохранять цель.
Если установка непрерывная, то она длительное время (до уничтожения) будет выпускать единажды заданные продукты. Периодические установки также будут выпускать только определенные продукты, но дискретно во времени.
Ø Способность к эволюции.
Все существующие технологические установки могут совершенствоваться и, следовательно, изменяться, сохраняя первоначально поставленную цель. При этом, как правило, изменения в одной подсистеме или элементе повлекут за собой изменения в других взаимосвязанных элементах или подсистемах.
Характеристики химико-технологической системы:
Ø Надежность – характеризуется частотой отказов отдельных
элементов системы выполнять и сохранять заданные функции, выпускать требуемую продукцию в заданных пределах времени.
Ø Чувствительность – свойства системы изменять технологические
режимы функционирования под влиянием изменения собственных параметров системы и внешних возмущающих воздействий.
Ø Управляемость – свойство системы достигать желаемой цели
(заданного свойства продукта, производительности в каждой подсистеме и т. д.) при ограниченных ресурсах управления, которые имеются в реальных условиях эксплуатации.
Ø Устойчивость – это способность системы возвращаться в
первоначальное состояние после прекращения действия возмущений.
Ø Помехозащищенность – способность системы эффективно
функционировать в условиях действия внутренних и внешних помех.
Ø Эмерджентность – способность системы приобретать новые
свойства, которые отличаются от свойств отдельных элементов, образующих эту систему.
Ø Интерэктность – способность элементов, образующих систему,
взаимодействовать между собой в процессе ее функционирования.
Дата добавления: 2017-11-04; просмотров: 767;