РОЗДІЛ 2
СИСТЕМНЕ УЯВЛЕННЯ ТА ГРАФОАНАЛІТИЧНИЙ МЕТОД ПОБУДОВИ МОДЕЛІ ТЕХНОЛОГІЧНОГО
ПРОЦЕСУ ТЕПЛОВОЇ ОБРОБКИ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ ІЧ-ВИПРОМІНЮВАННЯМ
У другому розділі обґрунтовано необхідність застосування системного підходу для
дослідження складних багатовимірних процесів, якими є процеси теплової обробки
харчових продуктів.
Розглянуто ІЧ-установку як теплотехнічну систему та проаналізовано взаємодії
між її елементами.
Запропоновано узагальнену технологічну модель процесу теплової обробки харчових
продуктів ІЧ-випромінюванням та виконано аналіз її системоутворюючих елементів
з використанням принципу спадної ієрархії. Детально розглянуто структуру
основних підсистем: опромінюючої, теплового променевого потоку, середовища та
теплоприймальної.
Важливою складовою теплотехнічної системи є опромінююча підсистема, головними
елементами якої є відбивачі. Задача раціонального проектування відбивачів є
самостійною задачею, яка вимагає окремого розгляду.
Значної уваги приділено теплоприймальній підсистемі, оскільки харчовий продукт
– об’єкт опромінення - є визначальним елементом процесу теплової обробки.
При проектуванні ІЧ-апаратів розрахунок зовнішньої теплопередачі має бути
ув’язаним з розрахунком внутрішнього тепломасоперенесення, тому в даному
розділі виконано огляд моделей, що описують процес тепломасоперенесення в
терморадіаційних установках. Для використання в подальших дослідженнях вибрано
досить прийнятну модель, що описує процес сушіння продуктів в ІЧ-установках.
Виконано геометричне моделювання надходження випромінювання на поверхню
теплоприймача – харчового продукту із застосуванням методології конструктивної
геометрії.
Розглянуто взаємозв’язок елементів моделі технологічного процесу теплової
обробки харчових продуктів ІЧ-випромінюванням у вигляді “матриці елементів”, що
дало змогу визначити “питому вагу” задач геометричного моделювання та їх місце
в процесі проектування ІЧ-установок, окреслити шляхи оптимізації технологічних
процесів.
2.1. Системний підхід до моделювання технологічних процесів
Важливим інструментом, що дозволяє розробити коректні та раціональні моделі
об’єкта, явища чи процесу, є попередній аналіз останніх у термінах загальної
теорії систем [80]. Досвід системного моделювання в різних предметних областях
[80,174] переконує в тому, що в такий спосіб можливо не тільки виявити
загальносистемну спільність у зовні різнохарактерних явищах, але також доказово
й однозначно структурувати об’єкт аж до обґрунтованого прийняття рішення про
побудову, компоненти і властивості математичної моделі, що розробляється, та
відповідної методики. Крім того, на основі системного підходу порівняно легко
привести у відповідність класифіковані різнорівневі задачі моделювання та
адекватні математичні засоби й методи необхідної (а отже, раціональної)
складності.
Основу сучасного кібернетичного підходу до розв’язання завдань харчових
технологій становить системний аналіз, відповідно до якого завдання дослідження
та розрахунку технологічних процесів, їх комп'ютерного моделювання й
оптимізації, оптимального проектування технологічного обладнання розв’язуються
в тісному зв'язку один з одним, об'єднані загальною стратегією й підлеглі
єдиній меті – створенню високоефективного виробництва.
Сутність системного аналізу визначається його стратегією, в основі якої лежать
загальні принципи, застосовні до розв’язання будь-якого системного завдання. До
них можна віднести:
чітке формулювання мети дослідження, постановку завдання щодо досягнення
заданої мети й визначення критерію ефективності розв’язання завдання;
розробку розгорнутої стратегії дослідження з визначенням основних етапів і
напрямків у розв’язанні завдання: послідовно-паралельне просування по всьому
комплексу взаємозалежних етапів і можливих напрямків;
організацію послідовних наближень та повторних циклів досліджень на окремих
етапах;
принцип спадної ієрархії аналізу й висхідної ієрархії синтезу при розв’язанні
складових окремих завдань.
Центральним поняттям системного аналізу є поняття системи (об’єкта), що має
складну внутрішню будову, велику кількість складових частин (підсистем,
компонентів та елементів). Елемент системи вважається самостійною й умовно
неподільною одиницею. Сукупність елементів та зв'язків між ними утворює
структуру системи. Елементи взаємодіють між собою, тобто, між ними існують
матеріальні, енергетичні та інші зв'язки. Розчленовування системи на підсистеми
дозволяє розкрити ієрархію структури та розглядати систему на різних рівнях її
деталізації.
Складність системи визначається складністю її структури, кількістю елементів та
зв'язків, числом рівнів ієрархії. Система характеризується алгоритмом
функціонування, спрямованим на досягнення певної мети.
Формалізація системи здійснюється за допомогою математичної моделі, котра
відображає зв'язок між вихідними змінними системи, параметрами стану й вхідними
керуючими та збурюючими впливами.
Складна система звичайно формалізується як детерміновано–стохастична модель. З
позицій системного аналізу вирішуються завдання комп'ютерного моделювання,
оптимізації, керування та оптимального проектування технологічних процесів.
Сутність системного підходу полягає в тому, що вся інформація, одержувана в
лабораторіях, на експериментально-промислових установках і т. ін., послідовно
накопичується й збагачується в процесі розробки повної математичної моделі
технологічного процесу, яка потім використовується для оптимізації
виробництва.
Комп'ютерне моделювання є процесом конструювання реального об’єкта (системи,
процесу) та постановки обчислювальних експериментів на цій моделі з метою
дослідити поводже
- Київ+380960830922