20

Számítógéppel segített folyamatmodellezés ´ Piglerne´ Lakner Rozalia ´ ıtastudom ´ ´ Alkalmazasa ´ Tanszek ´ Szam´ any Pannon Egyetem

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 1/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Tartalom ˝ elvárt szolgáltatások • Modellezo˝ rendszerektol • Modellezo˝ eszközök elemei • Modellezo˝ eszközök • általános modellezo˝ nyelvek • folyamatmodellezo˝ nyelvek • folyamatábra modellezo˝ rendszerek ˝ rendszerek • modellezo˝ szakértoi

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 2/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Modellezo˝ rendszerekto˝ l elvárt szolgáltatások ˝ a folyamatmodellek építésében, • segítik a modellezot ˝ • ellenorzött és minimális modellt készítenek (független egyenletek halmazát generálják a rendszer dinamikus/statikus viselkedésének leírására), • redukálják a modellezési hibák (algebrai manipulációs hibák, ˝ tipográfiai hibák, formula hibák, stb.) elofordulását, ˝ teszik komplex folyamatok jobb kezelését, • lehetové • alkalmasak meglevo˝ modellek vagy modell részek újrafelhasználására, • könnyen kezelheto˝ felhasználói felülettel rendelkeznek, ˝ szisztematikus dokumentációt • könnyen áttekintheto, szolgáltatnak. ´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 3/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Modellezo˝ eszközök elemei – 1 • Modellezési struktúrák ˝ • alapveto˝ építoelemek: mérlegelési térfogatok, áramok ˝ • dekomponálás, építoelemek közötti kapcsolatok megadása • Strukturális jellemzés rendszer jellemzo˝ tulajdonságainak meghatározása

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 4/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Modellezo˝ eszközök elemei – 2 • Többszintu˝ modellezési hierarchiák folyamatábra szint, egység szint, berendezés szint

• Modell szimulációs környezetek saját numerikus megoldó, modell transzformáció numerikus megoldóhoz

Rendszer dekompozíció

• Modell dokumentálás

Rendszer aggregáció

• Modell analízis eszközök dimenzió analízis, strukturális analízis

• Modellezési döntéstámogató rendszerek modellezési folyamat vezérlése

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 5/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Modellezo˝ eszközök csoportosítása • általános modellezo˝ nyelvek • folyamatmodellezo˝ nyelvek • folyamatábra modellezo˝ rendszerek ˝ rendszerek • modellezo˝ szakértoi

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 6/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Általános modellezo˝ nyelvek • egyenlet-orientált szemlélet ˝ • általános építoelemei - matematikai modell elemek • változók, egyenletek, adategyüttesek • változók: változó név, típus, min/max/default érték, mértékegység • egyenletek: stringként megadva, kifejezés fákban tárolva (operandusok, unáris/bináris operátorok) • pl. ASCEND, GPROMS, MODELICA, OMOLA

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 7/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy általános modellezo˝ nyelv: ASCEND – 1 • Advanced System for Calculation in ENgineering Design ˝ • általános építoelemei: ˝ • ATOM – fizikai mennyiségek (pl. nyomás, homérséklet, hossz) leírására szolgáló adat • MODEL tartalmazhat ATOMokat, egyenleteket vagy más MODELeket ATOM VariableType REFINES BaseClassName

ATOM mass REFINES generic_real

DIMENSION measure unit dimension

DIMENSION m

DEFAULT value {measure unit};

DEFAULT 1 {kg};

lower_bound

:=

value {measure unit};

lower_bound

:=

0 {kg};

nominal

:=

value {measure unit};

nominal

:=

1 {kg};

display_unit

:=

{measure unit};

display_unit

:=

{kg};

END VariableType;

END mass; ´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 8/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy általános modellezo˝ nyelv: ASCEND – 2 • modell analízis eszközök: • szabadsági fok (degree of freedom, DOF) elemzés ˝ • dimenzió analízis – dimenzióhelyesség ellenorzés • egyenletmegoldó eszközök MODEL ModelType REFINES BaseModelName;

MODEL simple_solid;

VariableName1

IS_A

VariableType1;

l

IS_A

length;

ModelName1

IS_A

ModelType1;

a

IS_A

area;

...

v

IS_A

volume;

Equations;

den

IS_A

mass_density;

...

m

IS_A

mass;

END ModelType;

m=den*v; END simple_solid; ´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 9/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Folyamatmodellezo˝ nyelvek • általános modellezo˝ nyelvekhez hasonlóak ˝ • építoelemek – konkrét vegyészmérnöki jelentéssel bírnak • pl. MODEL.LA, VEDA, MODELLER, BIMAP, TECHTOOL

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 10/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy folyamatmodellezo˝ nyelv: MODEL.LA – 1 ˝ ˝ A nyelv alapveto˝ építoelemei – strukturális jellemzoi: ˝ • Általános muveleti ˝ egység (pl. desztillációs oszlop, hocserél o˝ ˝ irányító berendezés) – definiálása határainak hálózat, érzékelo, megadásával; tartalmazza strukturális komponenseit, modellezési feltételezéseit, modell összefüggéseit • Portok: az egységek közötti anyag-, energia-, momentum- és ˝ tétele információáramok lehetové • Áramok: input és output portok segítségével egységeket kapcsolnak össze – új összetett egységek definiálása

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 11/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy folyamatmodellezo˝ nyelv: MODEL.LA – 2 ˝ A modell elemek funkcionális jellemzoi: • modell érvényesség: információ a modell elemekre alkalmazott ˝ összefüggésekrol ˝ modellezési feltételezésekrol, • megszorítások: mennyiségek közötti összefüggések egyenletek, ˝ egyenlotlenségek, szabályok, stb. formájában • általános változók: a modell összefüggések leírásának alapveto˝ ˝ építoelemei (fizikai jelentés, alapérték, értelmezési tartomány, mértékegység) ˝ ˝ A nyelv alapveto˝ erossége: modularitás, öröklodési képesség, ˝ kiterjeszthetoség (új modell elemek definiálása)

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 12/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Folyamatábra modellezo˝ rendszerek • legszélesebb körben elterjedt modellezo˝ eszközök • folyamatábra elkészítésével hozzák létre a matematikai modellt ˝ ˝ definiált muveleti • elemi építoelemek: elore ˝ egység modellek (pl. reaktor, desztillációs oszlop) ˝ • építoelemek áramokkal való összekapcsolása – folyamatábra (grafikus vagy szöveg editor segítségével) • pl. ASPEN, ASPEN DYNAMICS, CHEMCAD, HYSYS ´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 13/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy folyamatábra modellezo˝ rendszer: ASPEN – 1 • Advanced System for Process ENgineering – legismertebb folyamatmodellezo˝ rendszer ˝ definiált • folyamatrendszer felépítése elore ˝ részrendszerekbol ˝ – folyamatábra egységmodellekbol, • egységek, egységeket összekapcsoló áramok adatainak definiálása – mérnöki tudásbázisból • szimulációs eredmények megjelenítése – diagramvarázsló

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 14/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy folyamatábra modellezo˝ rendszer: ASPEN – 2

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 15/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Modellezo˝ szakérto˝ i rendszerek ˝ rendszer: tudásbázis, tudásbázisfejleszto/ ˝ • szakértoi tudásbeszerzést támogató alrendszer, magyarázó alrendszer, következteto˝ gép • folyamatmodell – a modellezési feladat formális ˝ leírásából, tudásbázisban tárolt építoelemek felhasználásával ˝ • új építoelemek létrehozása • MODEX, MODASS, PROFIT, MODDEV, MODKIT, DESIGN-KIT

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 16/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy modellezo˝ szakérto˝ i rendszer: MODDEV –1 • MODel DEVelopment • általános modellezo˝ nyelven alapuló tudásbázisú rendszer • tudásbázis – referencia modell: segíti folyamatmodellek készítését, módosítását, analízisét • referencia modell ˝ • vegyészmérnöki modellben eloforduló kifejezések – hierarchia szerint (részmodellekre bontás, részmodellek egymástól független kezelése) • alapja: különbözo˝ tagokból álló mérlegegyenletek, modell változók közötti összefüggéseket leíró kiegészíto˝ egyenletek • modell egyenletek transzformálása – kód generálás a modell megoldásához • grafikus felhasználói felület

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 17/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy modellezo˝ szakérto˝ i rendszer: MODDEV –2 ˝ építoelemek: • egységek (shell) – rendszerhatárok definiálása • kapcsolatok • áram kapcsolatok (stream) • egységek közötti kapcsolatok (shell kapcsolatok) ˝ építoelemekbe ágyazott egyenletek/változók – modell

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 18/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy modellezo˝ szakérto˝ i rendszer: MODDEV –3 modellezés lépései: • modell dekomponálása – ˝ építoelemek és kapcsolataik (grafikus editor) ˝ • építoelemek tulajdonságainak definiálása (referencia modell) • korlátozó egyenletek, lezáró egyenletek definiálása (referencia modell) • strukturális analízis (DOF, incidencia mátrix) • modell egyenletek transzformálása – megoldható kód

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 19/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes

Egy modellezo˝ szakérto˝ i rendszer: MODDEV – 4 Az ICAS (Integrated Computer Aided Solution) programcsomag része

´ ıtog ´ eppel ´ ´ – p. 20/20 Szam´ seg´ıtett folyamatmodellezes