Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Материалы для работы Системний підхід. Технологічна процес і лінія як система. Моделювання технологічних систем. Технічні системи та їх організація

Системний підхід. Технологічна процес і лінія як система. Моделювання технологічних систем. Технічні системи та їх організація
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 

Системний підхід. Технологічна процес і  лінія як система. Моделювання технологічних систем. Технічні системи та їх організація


Система (від грецьк. systema — ціле, складене із частин, з'єднання)
Системність є однією з універсальних рис і відрізняється від загальних якостей речей, таких, як якість і кількість, і є менш доступною для безпосереднього спостереження, на якому базується людське пізнання багато тисячоліть.
Системний підхід — це методологія дослідження важко спостережуваних і важкозрозумілих об'єктів, яка грунтується  на тому, що враховується наявність тісних взаємозв'язків між великою кількістю як внутрішніх, так і зовнішніх факторів, що визначають поведінку досліджуваної системи; враховується існуюча невизначеність поведінки системи в цілому і окремих її частин як результат дії випадкових факторів та участь у системі людей; враховується зміна з плином часу властивостей системи і зовнішнього середовища [43]..
Технологічною системою називають об'єкт, який взаємодіє із зовнішнім середовищем, складається із великої кількості елементів, які взаємопов'язані між собою потоками і функціонують як єдине ціле із спільною метою — забезпечити економічно доцільне перероблення сировини на потрібну продукцію [43].
Елемент системи — частина системи, яка має цілком певне функціональне призначення. Елементи бувають прості і складні. Складні елементи системи, які, в свою чергу, складаються з простіших взаємопов'язаних елементів, називаються підсистемами.
Якщо за систему взяти будь-яке виробництво, то її підсистемами будуть його окремі підрозділи, цехи. Між елементами системи існують функціональні зв'язки у вигляді потоків. Потоки бувають матеріальними, енергетичними, інформаційними тощо.
Формалізація системи здійснюється за допомогою математичних моделей, які можуть бути зв'язком між вихідними параметрами, параметрами стану і вхідними, керуючими та збуджуючими змінними. Складна система за звичай формалізується як детерміновано-стохастична модель. На різних рівнях ієрархії може переважати як детермінований, так і стохастичний опис підсистем. На рис. 1.3. представлено графічну модель самокерованої системи.
Стан керованої частини визначає поведінку всієї системи, яка характеризує її вихід.
Сучасні наукові дослідження в технології, машинобудуванні, економіці чи промисловості характеризуються багатоступеневістю, багатомірністю. Тому системний підхід до технології є реально існуючим у вигляді різноманітних змістовних системних уявлень. Однак стійка необхідність у підвищені ефективності вже створених при розробці нових високо якісних складних технічних систем технології, вимагають узгодженого функціонування десятків їх компонентів, неодмінно веде до розробки таких методологічних принципів, основою яких є уявлення про складні функціональні системи.
Сучасне підприємство як система значного розміру складається із взаємопов'язаних підсистем, між якими існують співвідношення підпорядкованості з трьома основними проблемами якості систем (
Нагадаємо, що системне дослідження спрямоване на технологічну лінію в цілому, а в іншій методологічній інтерпретації можна розглянути і процес як систему.
При системному дослідженні технологічної лінії дослідник викриває її загальні закономірності будови, функціонування та розвитку.
Системне дослідження у порівнянні з традиційною інженерною та науковою діяльністю, розв’язує такі завдання:
    збирання та обробка інформації для прийняття керівництвом науково обґрунтованих рішень по удосконаленню технології та техніки;
    розробка загальної програми удосконалення систем як основи взаємопов'язання розвитку окремих підсистем і елементів.
Спрощену систему управління можна показати схемою на рис. 1.5.
    системний аналіз і системний синтез виробничого прогресу з метою його уявлення як системи і подальшого моделювання в рамках підсистем;
    встановлення особливостей функціонування виробничого процесу, що необхідні для з'ясування причин низької точності, малої сталості та надійності;
    оцінка можливостей управління лінією за допомогою статистичних методів;
    виявлення рівня розвитку системи шляхом кількісних оцінок цілісності структури, стохастичності зв'язків і чутливості елементів;
    визначення напрямків розвитку технології, обладнання і засобів автоматизації;
    прогнозування перспективи розвитку системи та її частин.
Всі перелічені завдання потребують спеціальних досліджень, в тому числі і підготовка інформації для прийняття керівництвом певних рішень.
Будь-яка технологічна лінія підпадає під це загально прийняте визначення системи, оскільки складається із певної заздалегідь визначеної кількості різнорідних технологічних операцій, що об'єднанні певним чином для виготовлення певного продукту визначеної кількості та якості. Окремі технологічні операції об'єднують в угруповання (дільниці, цехи), тобто в середині технологічної лінії (системи) утворюють підсистеми, які повинні мати деякі властивості цілої системи (технологічної лінії).
У відповідності з фундаментальними визначеннями загальної теорії систем треба визначити характерні особливості системи [44].
1. Наявність мети функціонування, яка визначає її основне призначення. Для технологічної системи основною метою є випуск продукції певної якості та кількості. Ця мета досягається послідовним виконанням окремих завдань, які здійснюються складовими системи-підсистемами (технологічними операціями).
2. Наявність керування, тобто упорядкованість системи — приведення її у відповідність з метою та завданнями системи. Керування здійснюється безпосередньо працівниками (ручне керування), працівниками з використанням технічних засобів (автоматизоване управління) або тільки технічними засобами, які працюють за програмами, що розроблені працівниками (автоматичне керування).
3. Система має визначену структуру і розкладається на підсистеми, основною ознакою яких є її цільове призначення. Мета функціонування кожної підсистеми виходить із загальної мети функціонування системи і є часткою функціонування системи більш високого рівня.
4. Ієрархічність побудови системи. Це означає, що кожна складова системи (підсистема) може розглядатись як система, яка в свою чергу сама є складовою системи більш високого порядку.
5. Безперервна зміна стану елементів підсистем без зміни структури (графа) системи, оскільки при зміні структури змінюється вся система (нова або удосконалена технологія).
На базі цих загальних положень будь-яку технологічну лінію (виробництва хліба, цукру, лугів, кислот, пального, тощо) можна розглядати як систему, що складається із окремих технологічних операцій (подрібнення, сортування, нагрівання, вилучення вологи, хімічні і біохімічні перетворення) або підсистем. Комплекс окремих технологічних операцій іноді об'єднують в групи (цехи, дільниці) розглядаючи їх як підсистеми більш високого порядку в системи технологічної лінії.
Об'єднання окремих технологічних операцій в групи (цехи, дільниці) пов'язано частіше зі зручністю керування. Зі зміною систем керування об'єднання окремих операцій в дільниці (цехи) може змінитися.
Технологічна лінія [43] — це відкрита система, яка залежить від умов зовнішнього середовища, визначає її життєдіяльність та взаємна урівноваженість із зовнішнім середовищем (попит ринку, технічний прогрес, наукові доробки, нове устаткування, тощо).
Крім того, що технологічна лінія як система складається із фізико-хімічних систем, вони є складовою системи організації виробництвом (керування підприємством) через яку здійснюється взаємозв'язок із зовнішнім середовищем (ринок).
Три ступеня ієрархії забезпечують і розподіл функції кожного рівня цієї ієрархії та належне їх виконання. Розглядаючи технологічну лінію як систему або як підсистему середнього рівня підприємства, що складається із сукупності специфічних технологічних операцій, треба відзначати специфіку будови математичних моделей технології.
В основу математичного опису зв'язків між елементами технологічної лінії повинні бути покладені відомі фізико-хімічні закономірності, які описуються рівняннями матеріального та енергетичного балансу:
Матеріальний баланс - це застосований для конкретного процесу чи реакції закон збереження маси речовини, згідно з яким у замкненій системі маса речовин, що вступають у взаємодію, дорівнює масі речовин, що утворилися внаслідок цієї взаємодії
Математичні зв'язки технологічної системи із системою управління підприємством (вища ієрархія) повинні включати в себе вартісні показники (ціна, собівартість) і є основою для складання математичного опису для визначення собівартості продукції.
Найбільш розповсюдженою помилкою при моделюванні вважають: неправильну постановку задачі, а потім використовування точних математичних методів для розв'язання довільно поставленої задачі. Тобто помилки або види переносяться із однієї площини до іншої.
Останнім часом дуже модним або доцільним вважають моделі управління проектами, які дозволяють прогнозувати розробку будь-якого проекту, в тому числі, підприємства, технологічної лінії, технологічної дільниці, процесу, апарату, тощо.
Розробка будь-якого проекту виконується за чітким планом, обмеженим часом, коштами і якістю, тобто за певною моделлю, яка повинна віддзеркалювати реалізм, спроможність, гнучкість, легкість в користуванні з низькими затратами.
Моделі чітко поділяють на числові моделі (кількісні) та нечислові (якісні). До числових моделей відносять період повернення затрат (ППЗ), середній коефіцієнт повернення (СКП), метод чистої нинішньої вартості (ЧНВ), тощо.
До нечислових моделей відносять, підтримання конкурентоспроможності, розширення лінії виробництва, модель порівняльного прибутку. Моделювання взагалі, та математичне зокрема, вже декілька десятиріч використовують при вдосконаленні технологічних процесів. За деякими джерелами впровадження методів математичного моделювання підвищує продуктивність праці в (15...18) разів.
Математичне моделювання взагалі можна розглядати як багаторівневу ієрархічну систему для визначення якої використовують всю систему знань з фундаментальних та прикладних наук.
Ці знання або дані скоріше, краще, зручніше може одержати фахівець тієї галузі або розділу науки, до якої відноситься модель (економісти, технологи, механіки, тощо). Вибір алгоритму та відповідної програми на ЕОМ — це вже справа сумісна фахівця та програміста.
Математична модель вимагає значного часу для її складання, оскільки треба визначитися зі способом пошуку та введення "другорядних" даних (таблична форма або масив даних у вигляді рівнянь регресії, тощо). Після того, як модель відпрацьована, її можна використовувати багатократно.
В моделях нижнього рівня математичне розв'язання задачі простіше і спеціальних складних математичних методів не потребує. В інших більш складних випадках (наприклад задач оптимізації) розв'язання задачі вимагає участі фахівців з математики, програмування, тощо.
Висновок можна зробити такий: математичні моделі можуть і повинні складати фахівці тієї галузі, де використовується та чи інша модель. В майбутньому кожна із дисциплін навчального плану повинна бути у вигляді системи моделей (знакових, математичних, тощо) [44].
При моделюванні систем регулювання і керування об'єктами використовується загальна процедура складання математичних моделей. Проте при формулюванні мети керування, враховуються особливості функціонування об'єкту які вимагають формулювання алгоритмів функціонування і керування.
При моделюванні систем регулювання і керування об'єктами використовується загальна процедура складання математичних моделей. Проте при формулюванні мети керування, враховуються особливості функціонування об'єкту які вимагають формулювання алгоритмів функціонування і керування.
Алгоритми функціонування систем визначаються як сукупність пропозицій, які ведуть до правильного виконання процесу, і с по суті стислими змістовними описами послідовності виконання технологічних операцій і їх режимів (технологічного, регламенту), які необхідно здійснити для отримання продукту заданої кількості і якості з урахуванням (чи без нього) різних питомих витрат (енергії, праці, загальних витрат).
Алгоритм керування є сукупність приписань (пропозицій), що визначають характер дій зовні на об'єкт, що керується, для здійснення заданого алгоритму функціонування і які можуть бути сформульовані по-різному на основі аналізу технологічного процесу і мети керування.
Керування простим процесом зводиться до двох типів: логічної частини керування послідовністю технологічного процесу (пуск-зупинка, вперед-назад, і інші) і динамічної частини керування режимом. Більш складною є динамічна частина керування, яка визначає перехідні процеси і, особливо при умовах, які вимагають оптимізації показника мети функціонування чи керування.
При моделюванні будь-якого технологічного процесу складають спочатку структурну схему алгоритму аналізу процесу, а потім складають при необхідності алгоритм синтезу систем автоматичного керування.
Алгоритм керування по суті визначає мету керування, тобто сукупність елементів, за якими передаються зовнішні і внутрішні дії. Потім необхідно визначити статистичні і динамічні характеристики по кожному каналу для вибору засобів керування.
Висловлене дозволяє зробити висновок, однією із завдань математичного моделювання систем регулювання і керування є отримання статичних і динамічних характеристик об'єкта керування, і аналіз перехідних процесів в об'єктах, що керуються, і їх систем керування. Динамічні характеристики можна отримати складанням систем рівнянь на основі аналізу фізичних процесів і використанням дослідних даних. Використання аналогових і числових обчислювальних машин дозволяє на основі цих даних моделювати поведінку об'єкта. Якщо дослідним шляхом отримати ці дані вимірюванням керуючих дій (збурень) не вдається, то використовують статистичне моделювання. При цьому необхідні дані отримуються в процесі експлуатації об'єктів.
Розглянемо закони функціонування технічних систем, які є підсистемами технологічних систем.
Технічна система (ТС) складається з элементів (складових частин, що розрізняються властивостями, які проявляються при взаємодії) об'єднаних зв'язками (лініями передачі одиниць або будь яких потоков) і відношеннями (умови і способи реалізації властивостей елементів) між собою й із зовнішнім середовищем, щоб здійснити процесс (послідовність дій для зміни або підтримки стану) і виконати функцию ТС (мета, призначення, роль).
ТС має структуру (взаємне росташування елементів і зв'язків, що задає стійкість і відтворюваність функції ТС).
В ідеальнїй технічній системі її мета виконується без засобів.
У середині 70-х років радянський вчений Г. Альтшуллер розробив систему законів функціонування технічних систем, що була описана у двох роботах «Лінії життя» технічних систем і «Про закони розвитку технічних систем», які була поширена в школах теорії рішення винахідницьких задач (ТРВЗ). Надалі вони були опубліковані в книзі «Творчість як точна наука» і збірнику «Зухвалі формули творчості».
Закони розвитку технічних систем являють собою фундамент, на якому будується теорія рішень винахідницьких задач. На підставі законів будуються всі інші частини цієї теорії, крім того, закони використовуються для прогнозування розвитку технічних систем і розвитку сильного мислення.
Закони розбиті на три групи: "статика", "кінематика" й "динаміка".

Статика
1. Закон повноти частин системи.
Необхідною умовою принципової життєздатності технічної системи є наявність і мінімальна працездатність основних частин системи.
Наслідок із закону 1:
Щоб система була керованою, необхідно, щоб хоча б одна її частина була керованою.
2. Закон "енергетичної провідності" системи.
Необхідною умовою принципової життєздатності технічної системи є наскрізний прохід енергії по всіх частинах системи.
Наслідок із закону 2.
Щоб частина технічної системи була керованою, необхідно забезпечити енергетичну провідність між цією частиною й органами керування.
3. Закон узгодження ритміки частин системи
Необхідною умовою принципової життєздатності технічної системи є узгодження ритміки (частоти коливань, періодичності) всіх частин системи.
Кінематика
4. Закон збільшення ступеня ідеальності системи.
Розвиток всіх систем іде в напрямку збільшення ступеня ідеальності.
5. Закон нерівномірності розвитку частин системи.
Розвиток частин системи йде нерівномірно; чим складніше система, тим нерівномірний розвиток її частин.
6. Закон переходу в надсистему Вичерпавши можливості розвитку, система включається в надсистему в якості однієї із частин; при цьому подальший розвиток іде вже на рівні надсистеми.
Динаміка.
7. Закон переходу з макрорівня на мікрорівень Розвиток робочих органів системи йде спочатку на макро-, а потім на мікрорівні.
8. Закон збільшення ступеня вепольності.
Розвиток технічних систем іде в напрямку збільшення ступеня вепольности.
Загалом, система законів техніки повинна мати рівні потреб, функцій і систем. [66].
Закономірності розвитку потреб визначають тенденції їхньої зміни. Це необхідно для визначення функцій і систем, за допомогою яких можна задовольнити зростаючі потреби.
Закономірності розвитку функцій описують тенденції їхньої зміни. Вони пов'язані із закономірностями розвитку потреб, але мають і свою специфіку, наприклад, перехід систем до многофункциональности (універсальності) або, навпаки, до однофункціональності (спеціалізації). Закони розвитку потреб і функцій тут розглядатися не будуть.
Закони техніки можна розділити на дві групи
1. Закони організації систем (визначальні життєздатність системи);
1.    Закони еволюції систем (визначальні розвиток технічних систем).
Життєздатність технічної системи тісно пов'язана з поняттям системність.
Об'єкт, що розробляється, буде життєздатний, якщо він виконаний системним.
Під системністю розуміється працездатна технічна система, з певною структурою, що відповідає її призначенню.
Ця структура повинна забезпечувати головну мету системи, і виконувати всі основні й допоміжні функції.
Склад системи включає: власне систему, її підсистеми, надсистему й навколишнє або зовнішнє середовище. Структурна схема системності представлена на рисунку 1.8.
Працездатність залежить не тільки від структури системи, але й обліку всіх взаємозв'язків і взаємовпливів системи на надсистему, навколишнє середовище, системи на підсистеми й зворотний вплив. Відсутність обліку таких впливів може не тільки негативно позначитися на працездатності системи, але й впливати на зовнішнє середовище.
Системність ураховує й закономірності історичного розвитку досліджуваного об'єкта.
Як основні елементи системи можна назвати:
•    джерело й перетворювач енергії.
•    робочий орган.
•    система керування.
Зв'язки можуть мати найрізноманітніший характер, зокрема вони можуть являти собою трансмісію, що передає й/або перетворюють енергію.
Елементи й зв'язки можуть бути речовинні, енергетичні й інформаційні. Вони повинні втримуватися в необхідній кількості й забезпечувати певну якість.

Таким чином, закономірності організації визначають функціональний состав і структуру системи, що забезпечують її мінімальну працездатність.
У найбільш загальному виді система може виконувати функції переробки, транспортування й зберігання. Функціональний состав повинен відповідати функціональному призначенню системи, насамперед її головної функції. Працездатність структури визначається мінімальним набором основних функцій.
Мінімальне узгодження проводиться по функціях, структурі й відповідності структури функціям. Це третя вимога системності - облік взаємозв'язків і взаємовпливів. Таким чином, узгодження буває:
•    функціональне;
•    структурне;
•    функціонально-структурне.
Остання вимога системності – облік історичного розвитку системи необхідний при прогнозуванні розвитку об'єкта дослідження. Це відбувається шляхом обліку виявлених тенденцій історичного й логічного розвитку даного об'єкта, і обліку загальних законів розвитку систем.
Основними законами організації технічних систем є:
•    повнота частин системи;
•    надмірність частин системи;
•    наявність зв'язків між частинами системи й системи з над системою;
•    мінімальне узгодження частин і параметрів системи.
На основі вищевказаного аналізу розвитку техніки і технічних систем, можна зробити ряд висновків.
ХХ століття може бути охарактеризоване використанням техніки, що розширюється, у всіляких областях соціального життя.
Техніка починає усе активніше застосовуватися в різних сферах керування. Вона реально починає впливати на вибір тих або інших шляхів соціального розвитку. Цю нову функцію техніки іноді характеризують як перетворення її в соціальну силу. При цьому підсилюються світоглядні функції техніки і її роль як безпосередньої продуктивної сили.
Сучасна філософія техніки показала, що сама технічна раціональність історично розвивається й що домінуючі установки технічної свідомості можуть змінюватися залежно від типу досліджуваних об'єктів і під впливом змін у культурі, у яких техніка вносить свій специфічний внесок.
Переходячи від технічних до технологічних систем, відзначимо, що крім розповсюдження терміну "системний аналіз" треба використовувати термін "системний синтез" що має бути застосований при проектуванні системи. Системний аналіз та синтез технологічних процесів може бути успішно застосовано тільки при наявності математичної моделі процесу. Без математичної моделі не може бути і мови про системний аналіз або синтез [43].
При класичному (індуктивному) підході до моделювання, тобто переходом від часткового до загального модель синтезується об'єднанням складових, які були розроблені окремо. На відміну від цього, системний підхід передбачає послідовний перехід від загального до часткового, якщо в основу покладено загальну мету досліджень.
Системний аналіз дозволяє розглядати проблему в цілому, із постійним наголосом на ясність аналізу, на кількісні методи оцінки та на виявлення невизначеності. Але ці процедури не гарантують доброякісності, що розроблена на основі аналізу. Невдачі частіше відбуваються тоді, коли невдало сформульована мета або вибрано невдалий критерій для кількісної її оцінки. Проте існують деякі принципи якісного аналізу.
1. Правильний вибір проблеми. Одержання точної відповіді на неправильно поставлене запитання менш корисне, ніж не зовсім вдала відповідь на правильно поставлене запитання.
2. Аналіз повинен мати системну спрямованість, не ізолювати процес, не відволікатись від взаємозв'язків із сторонніми елементами зосереджувати зусилля на розширенні границь дослідження.
3. Необхідно усвідомити наявність невизначеності та оцінити їх вплив, тобто вказати на те, що значення параметра будуть у межах певних границь, та вказати на те, як зменшити межі невизначеності.
4. Намагатись найти нові альтернативи.
5. Результати (рекомендації) повинні бути перевірені, ясні та об'єктивні, тобто незалежні ні від особистості, ні від репутації або будь яких інших інтересів.
Класичний підхід доцільно використати при моделюванні порівняно простих об'єктів. При системному підході до моделювання чітко визначають мету досліджень, а потім утворюють модель. Стосовно моделювання мета виникає із завдання дослідження, дозволяє вибрати критерії відбору і оцінити склад елементів, які входять у створену модель. Критерії відбору окремих елементів і критерії моделі, що складається, можуть бути різними.
Класичний підхід до аналізу технологічних ліній або систем використовують при удосконаленні діючих ліній, розглядаючи кожну складову технологічного процесу послідовно з метою її відповідності кінцевій меті технології за різними ознаками.
Системний підхід використовують звичайно при проектуванні нових технологічних ліній, починаючи з аналізу ринку готової продукції або послуг (маркетингу). Спочатку можливість його збуту в певній кількості та якості встановлюють вимоги до продукту, а потім встановлюють необхідну потужність виробництва. Виходячи з асортименту, якості та кількості готової продукції, наявності та якості сировини, встановлюють послідовність технологічних операцій, необхідне устаткування та можливість його постачання.
При визначенні послідовності технологічних операцій встановлюють об'єм та площу приміщень, витрати на її обслуговування, шляхи постачання енергії, сировини, допоміжних матеріалів, робочої сили тощо. Тобто, системний підхід починають "з кінця", будуючи відповідні моделі не тільки для проектування, але й для здійснення самого проекту (управління проектами).
Все викладене і становить системну модель побудови (синтезу) виробництва. Викладене дозволяє зробити висновки [44].
1) технологічною системою умовно можна назвати сукупність технологічних операцій, що виконуються над продуктом (сировиною), що переробляється у визначеній послідовності;
2) технологічну систему можна сформувати із різних елементів в різних комбінаціях, але при цьому повинна бути чітко сформульована технологічна мета системи (кількісні та якісні характеристики її функціонування);
3) технологічна система знаходиться в рівновазі, якщо кількість однорідних частинок (молекул, клітин), що виходять з однієї частини системи (фази, речовини) дорівнює кількості вхідних;
4) умовою рівноваги (узгодженості) технологічної системи з вищим рівнем керування є відповідність її продукції попиту на ціни.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить