化工系统工程第一概论.ppt

* 化工系统工程 －化工过程分析与优化 南京工业大学 化学化工学院 吕效平 第一章 概论 第一节 系统工程的基本概念 1.1.1系统工程 系统工程是一门处于发展中的技术科学。系统工程的概念源于实践。在小规模生产的条件下,系统的概念并不重要；而现代化的大生产是一种大规模的社会活动， 所设计的内容和规模,科研和设计,组织和管理等问题，以及所要达到的目标都发生了根本的变化。因此，对整个系统进行综合的、定量的研究就成为人们面临的新课题。 系统工程的研究始于1930年代,最初应用于电工系统，美国雷德无线电公司提出电视广播的“系统”及“系统规模”的思想。 40年代，Bell电话公司在研究微波通信网络的传输效率时提出“系统工程”的概念。第二次世界大战期间,系统工程（运筹学）的方法在盟军解决防空火力网的配置、军运与后勤供给等军事问题中得到了实际的应用。 1950年代前后,系统工程方法开始引起工业化国家的重视。 54年美国MIT首先开设“系统工程”课程，57年美国出版第一本“系统工程”专著。 60年代后,系统工程的方法开始推广一直到工业,农业,交通运输,规划,宇航技术等各个领域,用来解决:技术,经济发展的预测;系统的最优设计和最优控制;系统的组织和管理等一系列问题。 系统工程开始发展成为一门科学技术是近40年的事。第二次世界大战期间，由于军事上的需要，产生了运筹学，美国与前苏联发展了系统工程。此后，随着生产的发展，各种类型的部门都在不同程度上感到整体观念的重要性。无论是新武器系统的研制，资源的开发利用，工业、农业和交通运输的发展都必须把其组成部门看成是一个彼此有机联系在一起的系统。从整个系统的角度，周密考虑系统内各个组成部门相互间的制约关系，才能使整个系统有效的，协调的工作。于20世纪50年代形成独立学科。 70年代学者华罗庚在我国推广运筹学，78年钱学森在文汇报发表中国第一篇系统工程文章，标志我国系统工程研究进入新阶段。 系统工程学：以系统（大系统）为研究对象的一门跨学科的边缘科学。系统工程：从全局的观点出发，用定性与定量相结合的方法，从技术、经济、社会的角度，对一个大系统作全面的模拟、分析、评价、优化、控制和管理。重点：在于研究解决系统问题的方法，而非讨论构成系统的单元的基本原理、规律和特性。这也是与其它基础科学的区别。 系统工程学学科根据总体协调的需要，将自然科学和社会科学中的某些思想、理论、方法、策略和手段从横向、有效地组织起来应用于人类实践中，是应用现代数学和电子计算机等工具对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，以达到最优设计、最优控制和最优管理的目标。 系统工程是一种工程学的方法论。 它是方法论对于复杂系统的研究应用。系统工程不同于基础学科，它属于方法学。其重点在于研究系统问题的方法上，而不在探讨基本原理上。系统工程的主要研究方法是模型方法，用数学模型，即数学方程来描述过程的特性。通过模型方程在不同条件下求解，研究单元设备的结构参数和操作参数与整体特点之间的关系。通过过程的整体优化，确定各个单元参数的最优数值，使过程的整体性能达到最优。 系统工程学是以系统(特别是大系统)作为对象的一门跨学科的边缘学科。它是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的某些思想、理论、策略、方法和手段等从横向方面有效的组织起来应用于人类实践中，是应用现代数学和电子计算机等工具对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，而达到最优设计，最优控制和最优管理的目标，是为更加合理的研制和运用系统而采取的各种组织管理技术的总称。归根结底它是一种工程学的方法论。 1.1.2 过程系统工程－化工系统工程 过程系统工程亦称化工系统工程或化工过程系统工程。它是随着系统工程的发展而形成的，是系统工程的方法在化工过程中的应用。过程系统涉及化工、石油化工、冶金、材料、核能、生化、食品、轻工、医药、环保等生产过程。与机械加工等不连续系统不同。化工系统工程就是用系统整体观点和系统工程方法来研究化工过程的开发、设计、最优操作和最优控制。与机械加工等不连续系统不同。 化工过程系统工程是将系统工程的思想、研究方法用于过程系统的模拟、分析、评价、优化、合成（综合）和控制中，形成过程系统工程学——化工系统工程学，涉及化学工程、系统工程、应用数学、管理科学、过程控制论等学科的边缘科学,是化学工程的一个分支。 基本内容——从系统的整体目标出发，根据系统内部各个组成部分的特性及其相互关系，确定化工系统在规划、设计、控制和管理等方面的最优策略。借助的数学工具是运筹学和现代控制论的一些方法，依靠的技术手段是电子计算机。 对象——过程系统工程是在系统工程、化学工程、过程控制、计算数学信息技术等学科的边缘上产生的