§4. Концепция управления разработкой ХТС.

В этом понятии в ДОТУ [1] содержится по существу целевая функция управления, т.е. концепция достижения в процессе управления одной из целей в составе вектора целеполагания. Чаще всего приходится заниматься всеми целями в этом векторе, тогда говорят о совокупной концепции управления. В нашем случае предлагаем ограничиться частной целью управления: разработать и создать химико-технологическую систему с вероятностью работоспособности РХТС ≈ РОПТИМ. А какова величина РОПТИМ будем договариваться и смотреть на возможности НАДсистемы. Суть дела в том, что надежность очень дорогое свойство, чем больше РХТС, тем больше стоимость технологическая установка (рост быстрее экспоненты). И это экспериментальный факт: гонка вооружений во времена холодной войны означала производство изделий и создание систем высочайшей надежности, а значит и истраченных ресурсов. Причем, чем ближе РХТС к 1, тем все больше и больше доля ресурсов тратится на интеллектуальные затраты, и все меньше на используемую материю.

Итак, давайте пока научимся управлять процессом разработки и создания технологических систем по достижению частной цели, по реализации первого, т.е. важнейшего, компонента всего вектора целеполагания, попробуем вести себя диалектично.

При формировании концепции управления сразу встает вопрос о принципиальной достижимости этой целевой функции управления. Не идем ли мы к сапожнику за молоком? Соответствует ли объект управления (у нас это процесс разработки и создания технологической системы) принципу устойчивости в смысле предсказуемости поведения? Предсказать поведение процесса можно тогда и только тогда, если сама система в процессе своего рождения обладает следующими свойствами. Здесь придется говорить «на сленге» качественной теории дифференциальных уравнений. Итак, свойства технологической системы:

  1. Среди всех точек равновесия этой системы в конечной части фазового пространства и на бесконечности не должно быть бифуркационных точек. Иначе, такую систему невозможно запустить и сдать в эксплуатацию.
  2. Номинальные параметры состояния технологической установки, определенные химиками-технологами и оглашенные в химико-технологическом регламенте на проектирование, должны образовывать устойчивую точку равновесия. Иначе, установку опять в принципе запустить невозможно.
  3. 3. Существует такая траектория изменения параметров состояния химической установки, которая из начального состояния приходит в номинально устойчивую точку равновесия. Иными словами, существует траектория пуска. Иначе, при пуске установка будет «упрямо» приходить в какую-то не проектную точку устойчивого равновесия, достижимую из начальных условий. И тогда и производительность, и качество целевого продукта системы не будут соответствовать иллюзиям разработчиков, она не работоспособна.

Такой взгляд на неудачные пусковые работы (установку или вообще невозможно запустить, или пуско-наладочные бригады нащупали хоть какой-то устойчивый режим работы вне номинала) позволяет объяснить эти неудачи.

Разрабатывая технологическую систему, специалисты даже не задумываются об устойчивости своего изделия. Представляется, что это не вина их, а скорее беда. Беда в том, что никто не занимается динамикой сложных систем (сложных в смысле большого числа разных взаимодействующих элементов). А заниматься этим означает:

  1. При огромном интеллектуальном напряжении написать математическую модель динамики технологической системы, не отбрасывая никаких эффектов и явлений с целью априорного (а значит не предсказуемого) упрощения. Не забыть про какой-то вариант автоматизированной системы управления (АСУ).
  2. Уметь рассчитать все натуральные масштабы времени различной физико-химико-процессной природы [2] и различить среди них ответственных за качество целевой продукции химической устанвоки. Это позволяет хоть отчасти справиться с размерностью задачи, уменьшить ее хотя бы на порядок, не искажая физико-химико-процессное содержание всей задачи.
  3. Пропустить упрощенную динамическую модель технологической линии через процедуры теории устойчивости и определить свойства ее, что необходимо и само по себе, и установить предсказуемость процесса управления разработки и создания.

А теперь будем признаваться в своей интеллектуальной беспомощности:

  1. Разрабатывать уравнения динамики химических производств, да еще с разными вариантами системы АСУ, не берется сегодня никто. В литературе много работ по оптимизации процессов и реакторов без всякой оглядки на качество своих решений и рекомендаций в смысле надежности и тем более без анализа устойчивости оптимальных решений. Есть, правда, небольшое количество работ посвященных собственно устойчивости, но, опять-таки, отдельных процессов и некоторых аппаратов. Рассмотрения устойчивости СИСТЕМЫ, т.е. химико-технологической установки, в литературе не обнаружено.
  2. Аппаратом теории обобщенного анализа, разработка которого началась А.А. Гухманом аж в 1934 году и завершилась написанием книги [2] в 1998 году и изданием в 2006 году, позволяющим существенно уменьшать размерность любых задач, сегодня владеют лишь единицы, да и те являются теперь уже старенькими учениками профессора А.А. Гухмана.
  3. Процедура качественной теории дифференциальных уравнений до конца разработана только для фазовой плоскости, т.е. только для двух искомых функций. «Чистые» математики не выполняют социальный заказ, не удовлетворяют потребность науки и инженерии в разработке теории устойчивости для многомерных задач, что-то мешает.

Ну, и что же теперь делать? А будем делать то, что можем, и ждать манны небесной от теоретиков! Пока будем предполагать, что технологическая система с некоторой системой автоматического управления асимптотически устойчива в номинальной точке равновесия и существует хоть одна траектория пуска. И тогда система управления процессом разработки и создания технологической системы удовлетворяет принципу устойчивости в смысле предсказуемости поведения.

Читать далее:
§5. Способ управления процессом разработки технологических установок.
Список литературы.

Наверх

Скачать статью в формате Word