系统工程的发展及在化工生产中应用

摘要

随着化工生产日趋复杂化、大型化和自动化，化工系统工程这门学科正在蓬勃发展并得社会各界的日益关注。本文对系统工程发展现状进行了客观的阐述，及化工生产中的应用及发展趋势地行了分析探讨。

关键词：化工生产；化工系统工程；发展趋势；系统分析与综合

Abstract

With the chemical production are becoming increasingly complicated, large-scale and automation. Chemical system engineering this subject is booming and have to pay more and more attention to the social from all walks of life. In this paper, the current situation of the development of the system engineering objective paper, and chemical production of the application and development trend analysis to do. Keywords:chemical production; Chemical system engineering; Development tendency; System analysis and comprehensive

1 系统工程综述

1．1 系统工程起源

是20世纪20年代美国贝尔实验室在建造美国全国电话网络中首先提出。系统工程的雏形形成于40年代，在50年代到60年代。系统工程迎来了其发展的高潮。电子计算机的出现和应用，则为系统工程提供了强有力的运算工具和信息处理手段，成为实施系统工程的重要物质基础。系统工程可以说是工程活动的总结，是为构建系统的所有工程活动的支持。系统工程标准源自于系统工程实践，是系统工程实践经验的总结。

1．2 系统工程定义

化工系统工程或称过程系统工程，是在系统工程、化学工程、信息技术、控制技术、计算数学等学科的基础上产生并发展起来的一门综合性学科。系统工程是组织管理的技术，把极其复杂的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。系统工程则是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。

2 系统工程发展

2．1 系统工程发展现状

纵观俄国、美国、及欧洲其他先进国家．可将各类系统工程技术的发展现状总结为以下三点：

（1）系统工程标准体系日益完善。NASA已建芷了规范性的航天器设计指南和技术标准体系。新近，NASA又启动了一项技术标准计划，将通过吸收非政府标准，开发新标准和共享国家和国际标准来进一步完善系统工程标准体系：欧洲空间标准化合作组织(ECSS)在ISO、NASA、ESA／PSS及各航天公司的标准基础上，形成了系统、全面和不断更新的系统工程标准体系，使航天器系统工程实施均可以找到完备的技术依据和活动程序参照。

(2)系统工程支持能力日益提高。NASA、ESA等机构都开发和采用了航天器系统设计与仿真平台，并组建了协同设计机构，为各类复杂、大型任务的系统级设计分析仿真形成了较全面的支持。例如，由NASA开发的先进系统工程环境系统和飞行器仿真系统等技术的大量应用，较好地实现了对系统工程的支撑能力。

(3)系统工程长效机制不断完善。纵观国外各类系统工程技术的发展，可以发现，系统工程技术能力的突出优势体现在：已形成并进一步优化系统工程技术活动的规范工作程序；随着科学技术的发展，不断增强系统工程的应用平台与仿真试验支持能力；形成了充分利用研制经验，对系统工程能力不断丰富与完善的长效机制，并具有较为长期的发展规划与部署。

2．2 我国系统工程发展历程

我国系统科学与系统工程研究自60年代起。到80年代初在我国著名科学家钱学森、许国志、宋健等倡导下，在一批优秀中青年科学家的共同努力下，已经蓬勃发展起来，在理论方法和实际应用中取得了突破性进展。随着系统工程应用领域不断扩大，从组织管理领域、技术工程应用领域向社会经济领域、自然和社会结合的领域扩展渗透。系统的发展从硬T程系统到软T程系统。从微观分析到宏观战略，从简单系统到大系统、巨系统直到开放复杂巨系统。在建模、分析、算法、优化、决策、评价、复杂性、智能化等理论方法上已有不少建树和应用。在军事、社会、经济、人口、能源、农业、水利、水资源、生态环境、交通、城市规划等各方面均有成果显著的应用实例，系统工程在国民

经济建设中大有可为已得到证实，系统科学与系统工程在中国的发展，也得到了国际系统界的高度评价，协同论创始人哈肯(H．Haken)在为许国志主编的«系统科学大字典»写的序言中说：“系统科学的概念是由中国学者较早提出的，我认为这是很有意义的概括，并在理解和解释现代科学，推动其发展方面是十分重要的”，又说：“中国是充分认识到了系统科学巨大重要性的国家之一。”

3 系统工程在化工生产中的应用

人类早期的生活更多地依赖于对天然物质的直接利用。渐渐地这些物质的固有性能满足不了人类日益发展的需求，于是产生了各种加工技术，有意识有目的地将天然物质转变为具有多种性能的新物质，并且逐步在工业生产的规模上付诸实现。引火熟食是人类有史以来的一个了不起的进步；等到炙制药物、酿酒制醋、烧陶制砖、炼铜冶铁、熬油造漆、纺织印染、造纸印刷等化学加工技艺相继出现的时候，历史已流逝了几十万年．这些技艺的积累，创造了从古代到中世纪的宝贵遗产，并且也为化学工业的形成。奠定了基础。早期生产化学品的是手工作坊，后演变为工厂，并逐渐形成一个特定的生产部门，即化学工业。

化工生产是一门历史悠久的生产工艺。在本世纪初，对化学生产工艺的研究方法还是很原始的，无论足对新生产工艺的开发。还足对已有生产工艺的改造，都是采用逐放大的方法。这种开发过程财力、人力耗费很大．到了二十年代，人们在大篮的化学工艺过程实践的基础上建立了单元操作的概念，进而建立了化学工程学科．三十年代。为了解决单元操作的放大问题。出现了相似原理，建立了相似模拟法。这是一个半经验的方法，仍不能解决化学反应过程的放大问题。三十年初期出现了数学模拟放大法，这个方法的概要是：经坎研究对象的过程机理为依据，应用数学工具来描述，建盘数学模型．这种数学模型通常是一组方程组。应用这种方法，不仅能完善地描述各种物理过程，也能在实验的基础上描述各种化学反应过程，对这个数学模型给出边界条件．应能求解得出答案。

到了五十年代初，由于计算机技术的发展和化学反应工程学科的出现，数学模型方法得到，迅速发展和广泛应用。五十年代末期，人们开始对各种化学单元操作过程组成的工艺流程系统进行开发设计研究。以期在最合理的技术经济条件下，得出工艺系统最佳的设计、操作、控制方案。

六十年代初，由化学工程、系统工程、运筹学、致值计算方法、过程控制论等学科的交叉产生了过程系统工程。

近代科学摒弃了古代那种朴素而直观的整体论思维方式，创立了以追求严谨的知识为目标的还原论方法。这是人类认识史上的一个巨大进步，还原论方法一方面对客观事物认识的细节精确化了，实证化了。另一方面它对客观世界总的看法上是一种以孤立、静止和片面地观察问题为特征的形而上学思维方法，必然堵塞了从了解部分到了解整