ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Проектирование автоматизированных систем научных исследований из "Основы автоматизированного проектирования химических производств" Фундаментальные и прикладные исследования на современном этапе развития науки связаны с огромным количеством поступающей информации, выполнением большого числа экспериментальных работ. Организация сбора, обрабо1ки, хранения и анализа этого потока данных традиционными способами не может удовлетворить потребности теоретических и прикладных работ ни по точности, ни по оперативности получения. Современная фунда-ментальйая наука анализирует явления на атомарно-молекулярном уровне, и для их идентификации необходима очень высокая точность. Что касается прикладных наук, то, помимо точности, получаемая информация должна обладать свойствами доступности, полноты и оперативности, с тем чтобы способствовать скорейшему внедрению разработок в промышленность. [c.52] Любое научное исследование представляет собой последовательный процесс, результатом которого является новая информация, необходимая для решения определенной проблемы. Функциональная схема, представляющая основные этапы современного научного исследования, непосредственно связанного с промышленным производством, приведена на рис. 3.1 [1]. [c.52] Научное исследование начинается с постановки задачи, в которой формально определяется подлежащая решению научная проблема, намечаются сроки проведения работ и ресурсы, отводимые для этой цели. [c.52] Следующий этап — поиск, систематизация, обобщение и анализ существующей первичной информации — в основном связан с библиографическими исследованиями. [c.52] На основе имеющейся информации разрабатываются априорные гипотезы, предположительно описывающие исследуемое явление и не противоречащие до сих пор известным фактам. Выбираются критерии оценки результатов исследования, методы и средства его проведения для проверки и уточнения априорных гипотез. [c.52] характеризующую объект исследования с заданной достоверностью. [c.54] Полученная информация должна быть собрана, а в необходимых случаях преобразована к требуемому виду. Современные средства извлечения данных часто имеют очень высокую информативность, благодаря чему можно достаточно быстро провести всестороннее исследование. Однако при этом наряду с полезной информацией накапливается значительное количество малоценных данных, которые должны быть отсеяны. Обогащенная таким образом информация накапливается с целью облегчить требуемую полноту описания исследуемого явления. Далее для повыщения объективности первичной информации ее обобщают. На основе математической обработки этой информации определяют эмпирические зависимости, характеризующие исследуемое явление. [c.54] В зависимости от поставленной задачи научное исследование может быть фундаментальным или прикладным. Фундаментальное исследование ведет к разработке новой теории и в некоторых случаях к закладке нового направления науки. Цель прикладного исследования (которым является большей частью исследование в области химической технологии) — разработка практических рекомендаций для промышленного производства. С учетом этих рекомендаций выпускаются опытные образцы про-дукции, которые подвергаются промышленным испытаниям. На основе анализа их результатов разрабатываются рекомендации для промышленного производства. Далее проводится исследование для уточнения математического описания и, главное, для того, чтобы убедиться в решении поставленной задачи научного исследования. [c.54] Даже из упрощенной схемы научного исследования видно разнообразие процессов, из которых оно состоит. При этом многие этапы исследования, и часто самые важные, носят творческий характер, т. е. зависят от эрудиции и таланта исследователя. Обращает на себя внимание объем получаемой информации и сложность ее обработки. [c.54] Развитие средств вычислительной техники, математического и программного обеспечения, средств контроля и управления создали основу для совершенствования экспериментальных исследований в смысле сбора, обработки, хранения и анализа получаемых данных. В различных отраслях, и прежде всего в области фундаментальных исследований, стали создаваться АСНИ. В химической технологии первыми примерами таких систем, пожалуй, являются системы снятия и расшифровки (идентификации) хроматограмм. [c.54] Если рассмотреть типовую АСНИ (рис. 3.2), то можно выделить несколько ее основных частей (2, 3]. Имеется экспериментальная установка, воспроизводящая исследуемый процесс или явление. Это может быть также имитационная модель, реализованная на ЭВМ. Процесс должен воспроизводиться при определенных значениях его параметров. Для задания и стабилизации значений этих параметров объект снабжается системой управления. [c.55] Следующей по основному потоку движения информации является измерительная система. Измеряемыми величинами в экспериментальных исследованиях обычно являются физико-химические данные (концентрация, температура, давление, вязкость и т. д.). Первоначальными источниками информации о значениях измеряемых величин служат датчики. Они чаще всего выдают сигнал в аналоговой форме (непрерывный во времени). Если сигнал от датчика не является электрическим, то его стараются преобразовать в электрический (токовый или потенциальный), если он слабый, то усиливают. [c.55] Следующей частью системы является узел обработки и управления. Он включает в себя ЭВМ (мини- или микроЭВМ) и систему математического обеспечения. ЭВМ снабжена устройствами ввода — вывода и средствами общения с экспериментатором. [c.56] Таким образом, АСНИ представляет собой сложный комплекс технических и програмлшых средств, работающий в реальном масштабе времени, причем технические средства обеспечивают не только обработку информации, но и связь с объектом исследования. [c.56] В химической технологии эксперименты могут проводиться на нескольких уровнях, а именно а) лабораторные исследования, целью которых является определение физико-химических характеристик процесса (явления), свойств веществ и соединений, отработка теоретических предположений б) исследования на опытных установках с целью выбора типов аппаратов, разработка технологического регламента, изучения диналшки объекта (выбора каналов управления) в) исследования на промышленных установках с целью оптимизации технологических и конструкционных параметров объекта, совершенствования технологии и оборудования г) исследования на математических моделях с целью выбора оптимальных условий эксплуатации, процесса, отработки алгоритмов управления, выбора связей между отдельными частями системы и т. д. [c.56] На каждом из уровней эксперимент имеет свои особенности, связанные со структурой и характером информационных потоков, математическим и техническим обеспечением и возможной степенью автоматизации. Следует особо подчеркнуть, что выполнение натурных экспериментов помимо всего прочего имеет целью разработку или уточнение математических моделей соответствующих объектов. Во всяком случае, одной из конечных целей исследований химико-технологических процессов как системы является получение данных, необходимых для проектирования промышленной установки (или ее реконструкции) по аппаратурному оформлению, по структуре связей между аппаратами (или группами аппаратов), по структуре системы управления. [c.56] Вернуться к основной статье