Остапчук, Рибак Системи технологій

3.4.1. Загальна постановка завдань моделювання

Будь-яке відображення характеризується вибірковістю, тобто відображаються тільки ті властивості та зв'язки, які необхідно знати при даних умовах. Особливою перевагою моделей є те, що вони відкидають всі непотрібні або несуттєві властивості, або характеристики. Відокремлюють тільки ті, що необхідні для розуміння цього явища.

Суть (сутність) моделювання зводиться до заміни існуючої системи (оригіналу) іншою (моделлю). Яка дозволяє отримати необхідні відомості або знання про існуючу систему (оригінал). Моделі відіграють багато ролей:

інтерпретаторську (пояснювальну); завбачену (передбачену, яка прогнозується); критеріальну (істинність); евристичну (відкриття); проективну (розповсюдження); трансляційну (перенесення моделі на інші об'єкти). Найбільш розповсюдженою помилкою при моделюванні вважають: неправильну (хибну) постановку (формулювання) 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.

101

Рис. 3.5. Узагальнена схема інтегральної (інтелектуальної) системи управління МП — модуль передбачення; МСА — модуль системного аналізу; МПП — модуль призначення політики; МВП— модуль вибору політики

Моделі чітко поділяють на числові моделі (кількісні) та нечис-лові (якісні). До числових моделей відносять період повернення затрат (ППЗ), середній коефіцієнт повернення (СКП), метод чистої нинішньої вартості (ЧНВ), тощо.

До нечислових моделей відносять: "свята корова", робоча необхідність (аварія), 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. Одну з можливих ієрархічних структур моделі технології наведено на рис. 3.6.

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).

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.

103

Рис. 3. б. Ієрархічна модель технології

Алгоритми функціонування систем визначаються як сукупність пропозицій, які ведуть до правильного виконання процесу, і є 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 керуємий об'єкт для здійснення заданого алгоритму функціонування і які можуть бути сформульовані по-різному на основі аналізу технологічного процесу і мети керування.

104

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 (рис.3.7), а потім складають при необхідності алгоритм синтезу систем автоматичного керування (рис. 3.8).

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 керуємих об'єктах 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.

Содержание