Справочная

" - 1 2 4 b N O S А Б В Г Д Е Ж З И К Л м Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ химических производств, осуществляется в диалоговомрежиме "проектировщик-ЭВМ" с использованием мат. моделей проектируемыхобъектов. С помощью автоматизированного проектирования резко сокращаются сроки проектирования и численностьпроектировщиков; быстро оценивается большое число альтернативных вариантовпо организации произ-ва и выбираются оптимальные; проектировщики освобождаютсяот трудоемкой рутинной работы по оформлению документации. Автоматизированное проектирование реализуетсяв виде систем автоматизированного проектирования (САПР), к-рые состоят из техн.ср-в, системного и прикладного мат. обеспечении и ср-в ведения диалога.

Техническиесредства содержат одну или неск. ЭВМ с развитой периферией, включая широкийнабор устройств для ввода в ЭВМ информации (цифровой, текстовой, графич.)и ср-ва отображения (дисплеи, графопостроители, печатающие устройства).

Системноематематическое обеспечение включает программы обслуживания внеш. устройствЭВМ с целью обеспечения удобства ведения диалога и задания информации;оперативного изменения заданий на проектирование; обслуживания собственноЭВМ.

Прикладноематематическое обеспечение-мат. модели объектов проектирования, к-рые составляютоснову САПР и обычно представляются в виде т. наз. модулей, оформленныхсогласно спец. правилам организации систем (представление исходных данных,результатов расчета и т.д.).

САПРреализует все общие этапы проектирования — выбор строит. площадки, проектированиезданий, технол. аппаратуры, сантехники, электрооборудования и др. Технол.проектирование хим. произ-ва включает: 1) формирование информац. базы;2) выбор способа реализации процесса; 3) выбор оборудования; 4) синтезхимико-технол. схемы (ХТС). В соответствии с этими этапами САПР содержитподсистемы информац. обеспечения, технол. расчета установок и их комплексов,конструкц. расчета оборудования, синтеза и анализа ХТС.

Формированиеинформационной базы состоит в подборе исходных данных на проектированиеи осуществляется подсистемой информац. обеспечения. Эта подсистема представляетсяв виде банка данных (комплекса программ), обеспечивающего неизбыточноехранение и оперативное введение данных, а также независимость от них прикладныхпрограмм. Банк данных содержит всю требуемую для проектирования информацию:физ.-хим. свойства в-в и материалов, перерабатываемых в данной отрасли;эксплуатац. характеристики оборудования хим. произ-в (ГОСТы, стандарты,нормали и т.п.); характеристики действующих произ-в — технико-экономич.показатели, надежность (частота отказов, время простоев и т. д.) и др.данные, необходимые для выработки эффективных решений по проектированиюс учетом опыта уже действующих произ-в и конкретного места стр-ва новогообъекта, а также для решения оперативных задач по реконструкции и расширениюпроиз-в; типовые проектные решения по технол. и аппаратурному оформлениюотдельных процессов и стадий произ-ва. Информац. обеспечение организуетсятак, чтобы при отсутствии требуемых сведений их можно было получить, используяданные прогнозов.

Выборспособа реализации процесса производится на основе подсистемы технол. расчетаустановок с целью подбора среди альтернативных способов (напр., экстракция,ректификация, кристаллизация) наилучшего с точки зрения заданного критерия.В зависимости от постановки задачи и исходных данных эта подсистема содержитнаборы модулей расчета разных способов реализации отдельных процессов (выпаривание,абсорбция, сушка и т.д.), скоростей хим. р-ций, тепло- и массообмена, фазовыхравновесий, гидродинамики, потоков и т.п. Проектировщик в режиме диалогас ЭВМ имеет возможность формировать разл. варианты вычислит. схем исходяиз точности расчетов и постановки задачи.

Конструкционныйрасчет оборудования осуществляется на основе модулей расчета типовых аппаратовс учетом их технол. и технико-экономич. характеристик и физ.-хим. св-впродуктов с использованием информации, хранящейся в банке данных. Послеполучения осн. показателей соответствующее стандартное оборудование выбираетсяавтоматически. При его отсутствии предусматривается определение характеристикнестандартного оборудования. Варианты аппаратурного оформления процессаоцениваются разными критериями (экономич., термодинамич. и др.), для к-рыхв банке данных имеются необходимая информация и соответствующие модулирасчета составляющих их характеристик.
/images/enc2/000133.jpg

Блок-схема режима диалогового проектирования.

Синтез и анализ химико-технологической схемы проводятся с учетом ограниченийпо расходу энергии, непроизводительным затратам сырья и побочных продуктов,требований к охране окружающей среды и т.д. На этом этапе применяются модуливыбора оптимального распределения материальных и тепловых потоков в пределаххим. произ-ва с целью их вторичного использования, модули оптим. компоновкиоборудования и т.д. В основе функционирования данной подсистемы лежат методыоптимизации, требующие больших затрат машинного времени. Как правило, анализируютбольшое число вариантов аппаратурного оформления произ-ва, сравнивают ихс известными и на базе заданного критерия выбирают оптимальный.

САПР работает в диалоговом режиме, к-рый позволяет использовать опытпроектировщика для исключения заведомо нереализуемых вариантов ХТС и сокращениявремени поиска оптим. варианта. В качестве языка диалога применяется языкна базе профессиональной лексики, что существенно упрощает работу и освобождаетпроектировщика от необходимости изучения вычислит. техники и математики.

Блок-схема работы САПР показана на рисунке. Проектировщик формулируети передает системе задание. После его анализа и уточнения проектировщикувыдается информация о ресурсах для решения поставленной задачи (наличиемодулей и др.). На основании этой информации м. б. установлена возможностьрешения задачи с использованием имеющихся ресурсов или необходимость измененияее постановки и введения дополнит. модулей и данных. Текст задания автоматическипереводится на внутр. язык ЭВМ и на его базе формируется вычислит. схема,т.е. модули расчета отдельных элементов ХТС (реактор, абсорбер, выпарнойаппарат и т.д.) объединяются в вычислит. комплекс программ, выбираютсянеобходимые сведения из банка данных (физ.-хим. константы, технол. параметры,св-ва в-в и т. п.) и выполняется задание. Итоги расчета выдаются на устройстваотображения.

После анализа результатов проектировщик может изменить постановку задачи,задать новые ограничения относительно продуктов или оборудования, потребоватьуточнения отдельных этапов расчета и др., т.е. рассмотреть множество вариантовпроекта в режиме диалога с целью поиска оптим. решения. Использование приэтом точных моделей процессов и методов оптимизации существенно повышаеткач-во проекта и снижает сроки его разработки. Ср-ва машинной графики (графопостроители,множительные устройства и т.д.) позволяют механизировать и ускорить изготовлениепроектной документации (рабочие чертежи, спецификация оборудования, приборыдля систем управления и т.п.).

Системы автоматизированного проектирования создаются на разных уровнях: отдельных процессов (подготовкасырья, его хим. превращение, выделение продуктов), произ-в (метанол, аммиаки др.), отраслей пром-сти (хим., нефтехим. и т.д.). Отдельные САПР (процессов,произ-в и т. п.) входят в иерархич. структуру отраслевой САПР в кач-веподсистем. Поэтому они должны разрабатываться на единой методологич. основеи с единым банком данных.


===
Исп. литература для статьи «АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ»: Кафаров В. В., Мешалкин В. П., Перов В. Л., Математические основы автоматизированного проектирования химических производств, М., 1979.В.В. Кафаров, В. И. Ветохин.

Страница «АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.