وبلاگ

:
ابداع ایده انرژی در اواخر قرن نوزدهم سرمنشاء تحولی شگرف در دنیای علم و فن شد؛ به طوری که تاثیر آن بر محیط تاکنون روز به روز آشکار شده است. مهمترین منبع تولید انرژی برای انسان همواره خورشید بوده که تاثیر اعجاب انگیز آن بر زندگی موجودات زنده از دیرباز مشهود گردیده است. اما دستیابی بشر به سوختهای فسیلی، توانایی و قدرت وی را در یک قرن اخیر به شدت افزایش داده و شرایط زندگی وی را عمیقا” متحول نموده است. ترکیب سوختهای فسیلی با هوای اطراف کره مسکون، قوایی در اختیار بشر قرار داده است که به سرعت تبدیل به هیولای تکنولوژی شده است. سرعتها افزایش یافته، کارها آسان شده و دستیابی به نایافتنی های بسیاری میسر گشته است. این نعمت عظیم، در عین حال گرفتاری بزرگی نیز به همراه داشته است. به علت نقش اساسی هوای اطراف کره  در زندگی موجودات جاندار و از جمله انسان، تغییر در ترکیب شیمیایی هوا به علت مصرف بی رویه اکسیژن، افزایش محصولات گازی سوختهای فسیلی و ورود گازهای گلخانه ای همچون کلر به اتمسفر، زندگی موجودات زنده را شدیدا” تحت تاثیر قرار داده و سلامت و سعادت بشر را به مخاطره افکنده است.
زندگی فعلی بشر هم از نظر نیاز شدید وی به انرژی ذخیره شده ارزان و قابل تبدیل به کار و هم برای انجام فعل و انفعالات شیمیایی و تولید فلزات، به شدت به منابع سوخت و انرژی وابسته است.یكی از كاربردهای موثركامپیوتردر صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی،شبیه سازی واحدهای تولیدی به وسیله نرم افزارهای خاص است . این زمینه با توجه به جو رقابتی بازارهای جهانی ونبز حركتهایی كه در زمینه افزایش بهره وری تولید ، استفاده هر چه بهتر از منابع و كاهش هزینه ها مشاهده می شود ،طی سالهای اخیر رشد چشمگیری یافته ، اما هنوز بسیاری از مزایای این كار شناخته نشده است.در این قسمت ، برخی زمینه های كاربرد نرم افزارهای شبیه سازی با هدف بازخوانی مهمترین مزایای این نرم افزارها بطور خلاصه توضیح داده شده است.
1-1- مدلسازی و شبیه سازی
منظور از مدلسازی فرایند، توصیف ماهیت سیستم تولید (یعنی موازنه های جرم و انرژی)در قالب معادلات ریاضی است. خصوصیات اصلی مدلهای خوب ، دقیق بودن، كمی بودن و مختصر بودن است .البته مدلهای كم دقت،كیفی،یا مفصل نیز كاربردهای ویژه ای دارند كه از بحث عمومی این نوشتار خارج است .این معادلات عموما غیر خطی و به شكل معادلات جبری ، دیفرانسیل یا مخلوطی از این دو هستند كه از كنار

 هم قراردادن آنها ،مدلی از فرایند ساخته میشود .

شبیه سازی ،یعنی بدست آوردن اطلاعات خروجی(به طور مثال مشخصات محصول) از طریق حل مدل های فوق بر اساس اطلاعات ورودی (به طور مثال مشخصات خوراك)، در این میان،اطلاعات مربوط به مشخصات دستگاه هاجزیی از مدل به شمار می روند و قسمتی از آنها توسط كاربر به نرم افزار داده می شود .
2-1- کاربردهای شبیه سازی
1-3- به رغم تعریف ساده فوق ،كاربردهای شبیه سازی بسیار متنوع و گوناگون است. در اینجا ، این كاربردها در سه قسمت مرور می شوند:
1-3-1- كاربردهای شبیه سازی در پژوهش و توسعه فرایندها
به طور سنتی،پژوهش درباره روشها یا سیستمهای جدید تولید به كمك واحدهای پیشتاز انجام می شده است .اما نظر به هزینه زیاد ساخت و نگهداری این واحدها ،از جندین سال پیش،فكر استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی برای كاستن از این هزینه ها مطرح شده است .بابه كارگیری این نرم افزارها می توان گزینه های مختلف خط تولید را بررسی كرد ، افزایش ظرفیت واحد را مورد مطالعه قرارداد و در نهایت ، واحد پیشتاز را بهینه طراحی كرد و ساخت .از طرف دیگر، بخشهایی از فرایند را كه با شبیه سازی آنها اطلاعات كافی برای طراحی واحد بدست می آید ، می توان از واحد پیشتازحذف كرد .همجنین از اشتباهات پر خرج در طراحی و ساخت واحدهای پیشتازپیشگیری كرد.
2-3-1كاربردهای شبیه سازی درطراحی فرایند
امروزه به نحو گسترده ای از نرم افزارهای شبیه سازی در طراحی فرایند استفاده می شود. كاربردهای این نرم افزارها در این حوزه از حیث گستردگی كار از محاسبه ساده خصوصیات ترموفیزیكی جریانها یا حتی مواد خالص شروع شده و به طراحی كارخانجات كامل با در نظر گرفتن تاسیسات جانبی ،خطوط لوله تامین خوراك ،یا انتقال محصول و بررسی سیستمهای كنترل می رسد . از انجا كه این روش از محاسبات دستی ساده تر ، سریعتر و دقیقتر است ،با تكرار آن در شرایط مختلف به سهولت و با صرف زمان بسیار كمتری می توان مجموعه كاملی از عملكرد فرایند در حالتهای مختلف را پیش بینی كرده و ار این طریق، ضمن كاهش هزینه های اضافی سرمایه گذاری ثابت (دستگاه های اضافی)و كاستن از هزینه های عملیاتی (مصرف آب، انرژی و…)،قابلیت انعطاف بیشتری رادر طرح فرایند به وجود آورده ونقطه بهینه از لحاظ هزینه ها،روانی عملیات ، ایمنی ،محیط زیست و غیره را بدست آورد.
افزون بر این ،از انجا كه طراحی فرایند از طراحی دستگاه ها و تجهیزات مكانیكی ،پایپینگ،ابزار دقیق ،سیستمهای برقی و سازه و ساختمان جدا نیست فاز اطلاعات حاصل از شبیه سازی در حالتهای مختلف میتوان برای كمك به طراحی این سیستمها نیز بهره گرفت .نرم افزارهای جدید شبیه سازی از قابلیت اتصال به نرم افزارهای طراحی این سیستمها و انتقال اطلاعات به آنها بهره مندند.
3-3-1- كاربردهای شبیه سازی در بهره برداری مطلوب از تاسیسات موجود:
دركارخانجات موجودبا كمك نرم افزارهای شبیه سازی می توان فرایند تولید رامورد بررسی و ارزیابی موشكافانه قرارداده و از این طریق،بطور كلی عملیات را بهبود بخشید.در صورتی كه از نرم افزارهای پیشرفته تر استفاده شود امكان بهینه سازی در جا بر اساس شرایط تولید (مانند دمای خوراك و شرایط اقلیمی ) نیز وجود دارد .
كاستن از مواد و انرژی مصرفی نیز از جمله مطالعاتی است كه می توان به كمك این نرم افزارها انجام داد . اما یكی از كاربردهای بسیار مهم استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی كشف حد اكثر ظرفیتهای تولیدی موجود و قابل استفاده در خط تولید است كه گاه بهره گیری از آنها هزینه ای بسیار كم ودرآمدی قابل توجه دارد.در همین زمینه می توان تنگناهای فرایند را نیز شناسایی كرد و به رفع آنها همت گماشت .
یكی از كاربردهای جدید نرم افزارهای شبیه سازی ، بررسی صحت عملكرد سیستمهای كنترل موجود و تنظیم مجدد آنهااست . این كار به كمك نرم افزارهای شبیه سازی دینامیک انجام می شود .با ظهور نرم افزارهای یشرفته تر جدید كه امكاناتی از قبیل توسعه پذیری ،اتوماسیون،اتصال به نرم افزارهای دیگر و پایگاه های داده ها ،گنجاندن مدلهای نزدیک به واقعیت ( موسوم به high-fidelity ) در آنها و توانایی های ترسیمی و ارزیابی وسیعی را در اختیار قرارداده اند ،نه تنها این كاربردها گسترش بیشتری یافته بلكه استفاده از منافع این كار با سرعت و بازدهی بیشتری نیز همراه شده است.