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.