Предисловие. 
Системный анализ процессов химической технологии : основы стратегии

Системный анализ за последние годы становится основным методом исследования сложных явлений и процессов. Сущность системного анализа определяется его стратегией, в основе которой лежат общие принципы, применимые к решению любой системной задачи. К ним можно отнести: четкую формулировку цели исследования, постановку задачи по реализации этой цели и определение критерия эффективности решения задачи; разработку развернутого плана исследования с указанием основных этапов и направлений в решении задачи; пропорционально-последовательное продвижение по всему комплексу взаимосвязанных этапов и возможных направлений; организацию последовательных приближений и повторных циклов исследований па отдельных этапах; принцип нисходящей иерархии анализа и восходящей иерархии синтеза в решении составных частных задач и т. п.

Центральным понятием системного анализа является понятие системы, т. е. объекта, взаимодействующего с внешней средой и обладающего сложным внутренним строением, большим числом составных частей и элементов. Элемент системы — самостоятельная и условно неделимая единица. Элементы взаимодействуют между собой и окружающей средой, иначе говоря, между ними существует материальная, энергетическая и информационная связь. Совокупность элементов и связей образует структуру системы. Пространственно-временные агрегаты взаимодействующих элементов, обладающие определенной целостностью и целенаправленностью, выделяются в функциональные подсистемы. Расчленение системы на подсистемы позволяет вскрыть иерархию структуры и рассматривать систему на разных уровнях ее детализации. Сложность системы определяется сложностью ее структуры, количеством элементов и связей, числом уровней иерархии, объемом информации, циркулирующей в системе. Система характеризуется алгоритмом функционирования, направленным на достижение определенной цели.

Формализация системы осуществляется с помощью математической модели, выражающей связь между выходными параметрами системы, параметрами состояния и рходными управляющими и возмущающими переменными. Сложная система обычно формализуется как детерминированно-стохастическая модель. На разных уровнях иерархии может преобладать как детерминированное, так и стохастическое описание подсистем.

С позиций системного анализа решаются задачи моделирования, оптимизации, управления и оптимального проектирования химикотехнологических систем в масштабе химического цеха, завода. Существо системного подхода в данном случае состоит в том, что вся информация, получаемая в лабораториях, на опытных и промышленных установках, последовательно накапливается и обогащается в процессе разработки полной математической модели химико-технологической системы. Построенная математическая модель затем используется для оптимизации химического производства или цеха в целом.

Условно неделимыми единицами химико-технологических систем обычно служат отдельные технологические процессы, составляющие нижний уровень иерархии химического производства. Дальнейшая детализация этих единиц до уровня элементарных физико-химических эффектов и явлений позволяет, в свою очередь, рассматривать отдельный химико-технологический процесс как сложную систему. Однако на этом уровне принципы системного анализа с его мощным формальным аппаратом до сих пор использовались недостаточно широко. Вместе с тем единичный технологический процесс со всем его сложным комплексом элементарных физико-химических явлений представляет типичную большую систему в смысле ее классического кибернетического определения. Уровень сложности этой системы, определяемый многообразием элементарных физико-химических эффектов, насыщенностью взаимных связей между ними, совмещенностью и взаимодействием явлений различной физико-химической природы в локальном объеме пространства, настолько высок, что ставит ее в разряд сложнейших кибернетических систем.

В предлагаемой книге авторы попытались изложить особенности исследования отдельного химико-технологического процесса как сложной кибернетической системы и определить основы стратегии системного анализа в применении к указанным объектам. Книга явилась итогом многолетней работы авторов над проблемами кибернетики химико-технологических процессов.

Развиваемая методология, основанная на комплексном использовании припципов математического моделирования, математической теории больших систем и возможностей современной вычислительной техники, предоставляет в распоряжение исследователя, научного работника и проектировщика химико-технологических систем строгую научно обоснованную стратегию системного исследования и мощный формальный аппарат для автоматизированного решения задач анализа, расчета и проектирования сложных химико-технологических процессов.

Для перевода на язык ЭВМ основных операций и процедур развиваемая методология ориентирована на широкое использование топологического принципа формализации физико-химических систем, что призвано в значительной мере повысить КПД научного труда специалистов, работающих в области анализа, расчета и проектирования процессов химической технологии.

Книга будет полезна многим исследователям, работающим в области теоретических основ химической технологии, технологии микробиологических процессов, теоретической и прикладной кибернетики, теории управления и оптимизации химико-технологических процессов, физико-химической гидромеханики. Она может использоваться также в качестве учебного пособия для студентов и аспирантов химических и химико-технологических специальностей вузов и университетов.

Авторы приносят благодарность академику А. II. Тихонову за полезные замечания, сделанные по рукописи, а также выражают признательность доктору физико-математических наук Р. И. Нигматулину, принявшему участие в написании § 1.2—1.4 книги.

Все замечания и пожелания читателей будут приняты авторами с большой благодарностью. Наш адрес: 125 820 Москва А-47, Миусская пл., 9, Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева, кафедра кибернетики химико-технологических процессов.

В. Кафаров_у И. Дорохов