化工生產中系統工程的發展及應用研究

O 曾維平

（湖南有色金屬職業技術學院 湖南 412006）

化工生產中系統工程的發展及應用研究

O 曾維平

（湖南有色金屬職業技術學院 湖南 412006）

隨著社會經濟的快速發展，化工生產行業取得了很大的發展。而在科技水平不斷提高的過程中，化工生產變得越來越復雜，其規模不斷擴大，并且逐漸實現了自動化生產。化工系統工程作為一門應用性極強的學科，在不斷發展的過程中逐漸受到社會的廣泛關注，并且正處在蓬勃發展的階段。本文將對系統工程進行簡要概述，并根據化工生產的實際情況，對系統工程的發展進行分析，探討系統工程在化工生產中的實際應用。

化工生產；系統工程；發展；應用

前言

系統工程出現在上世紀二十年代，是美國的相關研究者在構建全國性電話網絡的過程中總結出的。自出現以后，系統工程很快取得了蓬勃的發展，而隨著計算機的出現，其為系統工程的運算和信息處理提供了強有力的支持，并逐漸被當做系統工程相關活動開展的基礎。從本質上來看就是在一定的基礎上對現有的工程活動進行全面的整理和總結，能夠為工程活動的系統構建提供必要的基礎。而在現代社會科學技術更新速度不斷加快的情況下，系統工程的實施有了更好的基礎，這對系統工程的發展而言極其重要。而系統工程在化工生產中的應用能夠讓化工生產的效率和質量得到有效保障，所以對系統工程在化工生產中的應用進行研究就顯得十分必要。

一、系統工程的定義及現狀

1.系統工程的概念

在行業中化工系統工程還有一個名稱叫過程系統工程，其綜合了信息技術、控制技術、計算機技術、化學工程和系統工程等多學科的知識點，是一門綜合性極強的學科。系統工程中的系統是一種復雜的研制對象，其由多個組成部分共同構成，并且這些組成部分之間存在很強的相互依賴和相互作用并且最終有效地結合在一起，這樣組成的系統將會具有用戶需要的特定功能。而在形成多個這樣的系統后，這些系統又會有效結合在一起組成一個更大的系統。而對于系統工程而言，其就是用于對這個更大的系統進行規劃研究以及設計和制造等一系列組織管理的專業方法。并且系統工程能夠對所有系統都有效，所以系統工程的本質是一種組織管理技術。

2.系統工程的發展現狀

(1)系統工程的標準體系日趨完善。目前，NASA已經建立了具有規范性的航天器設計指南，并且建立了技術標準體系。近來，NASA又啟動了一項新的技術標準計劃，其將會通過對非政府標準的吸收來實現新標準的開發，與國際標準和共享國家共同完成對系統工程標準體系的進一步完善。而歐洲空間標準化合作組織將各航天公司和ESA/ PSS、NASA、ISO的標準作為基礎，建立起了具有全面性和系統性并且不斷更新的系統工程標準體系，這樣就能為航天系統工程的實施提供必要的活動參照和完備的技術依據。

(2)系統工程的支持能力日益提升。ESA和NASA等機構已經研發出航天器系統設計與仿真平臺，并建立了協同設計機構，從而為各種大型和較為復雜任務的系統級設計分析與仿真提供了較為全面的支持。如NASA開發出了飛行器仿真系統和系統工程環境系統，并將這些技術應用到實際生產生活中，讓系統工程得到了較好地支撐。

(3)系統工程長效機制不斷完善。根據各國系統工程技術的發展來看，系統工程技術能力的突出優勢主要體現在幾個方面。其中首先是系統工程技術活動的規范工作程序已經形成并得到進一步的優化；其次，在科技不斷發展的過程中，系統工程的仿真試驗和應用平臺的獲得的支持得到增強；最后，在以往的研制經驗基礎上，形成了不斷完善和豐富系統工程能力的長效機制，并且建立了長期的發展規劃和部署。

二、我國系統工程的發展及存在的問題

1.系統工程在我國的發展

我國的系統工程研究在上世紀六十年代開始起步，并且在隨后的時間內取得了飛速發展，其中不僅在理論方法的研究中取得了很好的成果，還在實踐應用中得到了很大的進步。在我國系統工程研究不斷發展的過程中，最初的實際應用主要是在組織管理領域，在技術工程領域也有一定的應用，但是經過長期的穩定發展，目前已經在社會經濟和自然與社會的結合等多個領域有實際應用。另外，我國系統工程起步時的硬工程系統也在發展中實現了向軟工程系統的轉變，還由微觀的分析轉到了宏觀戰略，系統的規模也在不斷的擴大。根據我國系統工程的實際情況，其在建模、分析和算法等多方面的理論方法上已經取得了廣泛應用并取得巨大成就，并且在軍事、社會和經濟等各方面都有應用實例并且效果顯著。系統工程在我國的應用為我國的經濟建設提供了強勁的動力，并且得到國際上的廣泛認可。

2.我國系統工程存在的問題

(1)規范體系不完整。在我國的系統工程應用中，不同的行業都根據行業的實際情況制定了相應的系統工程標準體系。但是根據系統工程的應用來看，這些已經形成的標準體系還不夠完善。如沒有開展對系統工程方法和規律等的持續研究，導致系統工程任務長效支持的機制未能形成。

(2)技術手段不完備。根據我國的系統工程發展現狀來看，其中已經研發出多類面向系統設計、驗證和在線支持的系統設計和方針系統，并且能夠進行演示。但這些研究成果與工程的實際應用還存在一定的差距，不能為全系統集成設計和仿真提供有效的支持。另外，我國還沒有協同設計部門，所以不能在協同平臺和協同機制的基礎上完成對多種項目的協同設計，其中尤其是不能開展總體方案的協同設計。

(3)實施經驗的總結和應用不足。系統工程在我國的發展已經有五十年的時間，但是我國的研究人員到目前為止還沒有對其中的成功經驗進行完善的總結和利用，也沒有對失敗的經驗進行較好地反思。這樣就導致我國的系統工程未能建立起規范性的標準。而隨著經驗豐富的工作人員逐漸退出工作崗位，系統工程的相關經驗將會逐漸流失，將會導致我國的系統工程難以正常發展。

3.我國系統工程的發展方向

根據我國系統工程發展的現狀，以及未來對系統工程技術的要求，我國的系統工程研究仍存在很多薄弱環節，對我國系統工程的整體發展十分不利，所以我國的相關行業需要根據實際情況對系統工程發展的目標進行制定。其中首先要讓系統工程標準體系的研究得到加強，從而盡早建立我國的系統工程標準體系。同時要通過多方合作，完成對系統工程標準規范的建設，并且提供系統工程各項活動的執行數據。另外，要對系統工程理論進行創新研究，并對系統設計技術進行綜合性研究，總結我國系統工程發展過程中的經驗，并實時跟進國際系統工程技術研究情況，從而為我國的系統工程發展創造良好的基礎條件。除此以外，還要對我國的系統工程研究組織體系進行建立和完善，建立健全系統工程師隊伍培養的有效機制，從而確保我國系統工程技術的長效持續發展。

三、系統工程在化工生產中的應用

在上世紀五十年代初期，由于化學反應工程學科和計算機技術的出現和快速發展，數學模型方法在兩者的基礎上得到巨大發展和廣泛應用。之后人們便開始對化學工藝流程系統進行研發，希望能夠在合理的技術經濟條件下完成對最佳工藝系統的設計和操作控制。在上世紀六十年代，由過程控制論、數值計算方法、運籌學、系統工程和化學工程等學科的交差，過程系統工程逐漸形成。

現代社會將直觀的整體論思維方式拋棄，并形成了還原論方法。還原論方法的出現讓客觀事物的認知得到實證化和精確化，并且其以片面和孤立的態度看待客觀事物，是一種形而上學的思維方式。而這樣的方法就會讓客觀認知事物的道路被堵塞，所以不能應用到事物的科學研究中。

對于化學工程而言，其以還原論方法在單元上的操作概念為前提，并且以設備設計計算和單元操作為研究對象，但是并沒有經常將這些單元操作結合在一起形成完整的生產過程。但在對化工流程進行開發和設計的時候，不僅要對所需要的單元進行選擇和設計計算，還要對該過程進行整體設計以讓其效率達到最大化。對于經典化學工程而言，其主要是采用分析程序這種還原論，這樣能夠完成對綜合和分析兩種不同程序的區分，并且讓兩者之間保持一定的連續性，在對事物進行分解之后，就能讓事物的行為從整體上通過每個部分得到解釋。而在對過程單元之間的聯系進行分析的時候，由于不能將每個部分的行為作為對整體行為的概括，因此以部分行為代替整體的還原論方法并不能被應用到整個過程流程的評估中。根據現代社會的實際發展情況來看，科學思維方式是在系統工程中應用最廣泛的方法，其將化工生產的整個過程看做一個具有較強整體性的系統，并在實際應用過程中完整地分析其中用到的技術，然后對其分析進行整合并應用到實際生產中。而根據化學工程的學科發展來看，這也是學科發展的主要方向。

要完成對一個工藝過程性能的分析，就需要工藝過程劃分為多個基本組成部分，然后建立這些部分的流程結構模型和數學模型，利用計算機對其進行模擬計算，然后完成對不同工況下系統性能的確定。同樣，如果要對工藝流程分解后的各個部分進行性能分析，就必須要將這些部分劃分為多個不同的現象，并利用數學模型來對其性能進行分析。而要綜合成一個設定性能的化工廠，則需要對化工廠所有的組成單元進行合成。

化工系統工程，就是利用系統工程的方法對化工系統中存在的問題進行解決，從而實現規劃、設計和操作的最優化。即在系統結構和單元設備已知的情況下，通過對系統的分析以及對有待設計的系統進行系統的合成，讓過程系統的操作實現最優化。

總結

化工系統工程依據系統科學的觀點和方法，將現代社會中的先進技術不斷融入到其實際應用中，讓系統工程的整體功能不斷豐富，并且系統的完整性越來越高，能夠滿足更多用戶的特定需求。隨著我國經濟的快速發展，系統工程技術的應用將越來越廣泛，并且會逐漸深入到新的領域中，從而為我國的經濟建設提供更強勁的動力，全面促進我國經濟的發展。所以在現階段我國主要是要將化工生產中系統工程的應用研究做到最好，并不斷將新的技術應用到其中，促進我國系統工程技術的發展。

[1]鄒志云,劉建友,王濤,于魯平,吳春華,郭寧.精細化工領域過程系統工程技術研究發展趨勢探討[J].計算機與應用化學,2010,10:1456-1460.

[2]何瀟.過程系統工程技術在中國石油化工的研究與應用研究[J].山東工業技術,2014,21:37+45.

Development and Application Research of Systems Engineering in Chemical Production

Zeng Weiping
（Hunan Non-ferrous Metal Vocational Technical Institute,Hunan,412006）

With the rapid development of social economy, chemical industry has made great development.And in the process of constantly imp roved science and technology level, the chemical production becomes more and more complex, the scale expands unceasingly, and gradually realizes automatic production.Chemical system engineering, as a discipline with very strong applicability , has attracted extensive attention of the whole soci ety in the process of continuous development, and it is at the stage of vigorous development.This article will take a brief overview of system engineerin g, and according to the actual situation of chemical production, take analysis of the development of systems engineering,besides, take discussion on th e practical application of systems engineering in chemical production.

chemical production；systems engineering；development；application

T

A

曾維平（1983～），男，湖南有色金屬職業技術學院，研究方向：化工系統工程。