A dolgozatban az irodalmi hivatkozások és közlemények az el®fordulás sorrendjében szerepelnek, ezen belül a saját közlemények hivatkozása félkövér bet¶kkel történik.
A dolgozatban szerepl® esettanulmányok külön alfejezetekben, a rövidebb példák pedig a szövegben elhelyezett "minipage"-ek formájában láthatók.
2. fejezet
Irodalmi összefoglaló: a felhasznált fogalmak és eszközök
A dolgozat olyan számítógéppel segített modellezési eszközökben alkalmazható mód-szerek és eljárások kidolgozásával és vizsgálatával foglalkozik, amelyek folyamat-modellek készítésére, az elkészített folyamat-modellek egyszer¶sítésére valamint ugyanazon rendszer két különböz® részletességgel leírt modellje ismeretében a modellek közötti lehetséges modellezési feltételezések meghatározására alkalmasak. Jelen fejezet ket-t®s céllal készült: egyrészt ismerteti a dolgozatban használt alapvet® fogalmakat és alkalmazott eszközöket, másrészt áttekinti a folyamatmodellezés, ezen belül is a szá-mítógéppel segített modellezés, valamint a mesterséges intelligencia szakterületek ide vonatkozó irodalmát. Bemutatásra kerülnek a folyamatmodellek felállításának lépései, a folyamatmodellek szerkezete, valamint az irodalomból ismert fontosabb számítógéppel segített modellez® rendszerek. A fejezet ezen kívül ismerteti az alkal-mazott mesterséges intelligencia módszereket, nevezetesen a legfontosabb következ-tetési és keresési technikákat és a logikai programozás alapelveit, valamint bemutatja a mesterséges intelligencia modellezési technikáit.
2.1. Folyamatmodellezés, a modellezési eljárás
A folyamatmodellezés a folyamatmérnöki tevékenység egyik alapvet® feladata, hiszen számos területen használnak folyamatmodelleket a folyamatszintézist®l és a tervezés-t®l kezdve az irányítási, ütemezési és optimalizálási feladatokig. Ezekre a feladatokra számos számítógéppel segített eszköz készült, amely megkönnyíti a folyamatmérnök munkáját. Mivel a folyamatmodellek alkalmazása egyre növekv® jelent®séggel bír, s egyre bonyolultabb modellek kidolgozására van szükség, elengedhetetlen egy álta-lános szisztematikus modell készít® eljárás meghatározása minimális és konzisztens folyamatmodellek hatékony fejlesztéséhez.
Egy folyamatrendszer matematikai modellje általában egyenletek halmaza, amely térben és/vagy id®ben a rendszer statikus és/vagy dinamikus viselkedését írja le adott input adatok és feltételek mellett. Egy matematikai modell elkészítése re-kurzív és iteratív folyamat, amely a probléma részletes specikációját, megoldását illetve analízisét foglalja magába. Egy modell létrehozásához a következ® kiindulási
adatok ismeretére van szükség:
- a modellezend® rendszer leírása általában egy folyamatábra, amely tartal-mazza a rendszer határait, a rendszerben lejátszódó folyamatokat, a rendszer jellemz® paramétereit, valamint be- és kimeneteit,
- a modellezési cél (pl. dinamikus szimuláció, állandósult állapotú szimuláció, tervezés, folyamatszabályozás), amely meghatározza, hogy milyen részletesség-gel adjuk meg a modellt, milyen pontosságra van szükség és a modellezend®
rendszernek mely sajátosságait kell a modellnek leírnia, - a modell érvényességi kritériumai.
A modellezési folyamat [1] szerint a 2.1. ábrán látható eljárással valósítható meg:
P r o b l é m a definiálása
M e c h a n i z m u s o k m e g h a t á r o z á s a
A d a t o k összegyûjtése és
értékelése
M o d e l l elkészítése
M o d e l l m e g o l d á s a
M o d e l l m e g o l d á s á n a k
ellenõrzése M o d e l l é r v é n y e s s é g é n e k
ellenõrzése
2.1. ábra. A szisztematikus modell építés lépései
1. Probléma deniálása
A modellezési cél ismeretében meg kell adni a modellezend® rendszer egy -nomabb leírását, amely a cél megvalósításához szükséges részletességgel hatá-rozza meg
- a rendszer bemeneteit illetve kimeneteit, - a modell hierarchiaszintjeit,
- a térbeli eloszlás jellegét (elosztott vagy koncentrált paraméter¶ modell), - a modell érvényességi tartományát illetve pontosságát,
- valamint az id®beli változás jellegét (állandósult állapotbeli vagy dinami-kus modell).
2. Mechanizmusok meghatározása
A rendszerben lejátszódó zikai-kémiai folyamatok és jelenségek közül deni-álni kell a modellezési cél szempontjából lényeges mechanizmusokat. A legfon-tosabb és leggyakoribb jelenségek a következ®k lehetnek:
- kémiai reakció, - diúzió,
- h®vezetés, - h®átadás, - h®sugárzás, - párolgás,
- turbulens keveredés,
- határfelületen történ® h®- vagy anyagátadás, - uidum áramlás.
3. Adatok összegy¶jtése és értékelése
A matematikai modell elkészítéséhez majdnem mindig szükség van olyan pa-raméterekre, amelyek közvetlen méréssel, becsléssel vagy irodalmi adatokból határozhatóak meg. A paraméterek értékein kívül nagyon fontos pontosságuk ismerete is.
4. Modell elkészítése
A modell elkészítése a modellezési folyamat összetett lépése, amely az alábbi részfeladatokra osztható:
- mérlegelési térfogatok meghatározása (rendszer vagy részrendszerek illetve határaik kijelölése),
- a rendszer jellemz® változóinak deniálása,
- mérlegegyenletek felállítása (tömeg, energia és momentum megmaradási egyenletek),
- átadási sebességek megadása, - reakciókinetika deniálása,
- termodinamikai összefüggések meghatározása,
- mérlegelési térfogatokra vonatkozó összefüggések megadása,
- berendezésre és szabályozásra vonatkozó megszorítások deniálása, - modellezési feltételezések megfogalmazása.
5. Modell megoldása
Az elkészített matematikai modell (amely általában dierenciál-algebrai egyen-letrendszer) megoldásához egy megfelel® megoldó szoftver kiválasztására vagy elkészítésére van szükség. Megoldás el®tt azonban nem szabad elfeledkezni a megoldhatósági analízis elvégzésér®l, amely általában szabadsági fok analízist, az egyenletek strukturális analízisét illetve a dierenciális index meghatározá-sát tartalmazza.
6. Modell megoldásának ellen®rzése
Ez egy logikai típusú ellen®rzés, amely során bizonyos adatok megváltozta-tásának hatására a modell megoldásában bekövetkez® változások ismereté-ben eldönthet®, hogy a matematikai modell viselkedése mérnöki szempontból megfelel-e az elvárásoknak.
7. Modell érvényességének ellen®rzése
A modell érvényességének ellen®rzése a következ® két részlépésre bontható:
- modell kalibráció során a hiányzó paraméterek meghatározására kerül sor paraméterbecslés segítségével,
- modell validáció során pedig a kapott matematikai modell és a valós rend-szer pontos statisztikai összehasonlítása történik meg.
A bemutatott modellezési folyamat jól szemlélteti, hogy az így elkészített folya-matmodell nem csupán egy egyenletrendszer, hanem ezen kívül számos kiegészít®
információt is tartalmaz. Ezek szerint egy folyamatmodell alapvet® elemei: a mér-legelési térfogatok, a modellezési feltételezések, a modell egyenletek illetve a modell változók.
2.1.1. Mérlegelési térfogatok
A folyamatrendszerek matematikai modelljei a megmaradási mérlegek elkészítésén alapulnak. Mérlegkészítés során a rendszert olyan részekre kell bontani, amelyekre triviális mérlegegyenletek írhatók fel. Ezek az ún. mérlegelési térfogatok a folyamat-rendszerek olyan elemi dinamikai egységei, amelyek egy fázist vagy pszeudo fázist tartalmaznak, egymástól illetve a környezett®l felület(ek)kel elhatárolhatók.
Egy mérlegelési térfogat legegyszer¶bb esetben tökéletesen kevert vagy tökélete-sen kevertnek tételezhet® fel, azaz a részrendszer teljetökélete-sen homogénnek tekinthet®.
Ezekben a koncentrált paraméter¶ rendszerekben a rendszer állapotát meghatározó ún. állapotváltozók értékei azonosak a mérlegelési térfogat minden pontjában. Egy tökéletesen kevert id®ben változó folyamatrendszer matematikai modellje közönsé-ges dierenciál-algebrai egyenletrendszerrel írható le, az id®ben állandósult állapotú rendszer leírásához pedig algebrai egyenletrendszer szükséges.
Elosztott paraméter¶ rendszerek esetén, amikor az állapotváltozók értéke hely-függ®, a rendszer matematikai modellje parciális dierenciál egyenletrendszerrel vagy integro-dierenciál egyenletrendszerrel írható le.
A mérlegelési térfogatok meghatározása a folyamatmodellezés egyik dönt® lépése, hiszen enélkül a megmaradási egyenletek sem adhatók meg. Amint azt a 2.2. ábra mutatja, még egyszer¶ folyamatrendszerek esetén is több lehet®ség adódik a mér-legelési térfogatok deniálására. Általában a modellezési cél valamint a modellez®
tudása befolyásolja a mérlegelési térfogatok meghatározását.
2.2. ábra. Mérlegelési térfogatok egyszer¶ folyamatrendszerben
2.1.2. Modellezési feltételezések
Egy folyamatrendszer matematikai modelljének megadásakor nem szabad elfeled-kezni a modellezés során felhasznált feltételezésekr®l sem. Ezek az ún. modellezési feltételezések a modellegyenletekhez tartozó kiegészít® információk, amelyek megad-ják, hogy milyen feltételek mellett írja le az adott matematikai modell a valóságot.
A leggyakrabban megadott modellezési feltételezések a következ® csoportokba sorolhatók:
- a rendszer id®beli viselkedésére vonatkozó feltételezések: pl. dinamikus vagy stacioner állapot,
- mérlegelési térfogatokra vonatkozó feltételezések: pl. csak folyadék fázis, gáz és folyadék fázis,
- térbeli eloszlásra vonatkozó feltételezések: pl. elosztott paraméter¶, koncent-rált paraméter¶,
- jelenségekre vonatkozó feltételezések: pl. nincs párolgás, van h®átadás,
- elhanyagolható hatásokkal kapcsolatos feltételezések: pl. a s¶r¶ség csak a h®mérséklett®l függ, a fajh® állandó,
- állapotok kívánt tartományai, pontosságuk: pl. a h®mérséklet 20 és 30 oC közötti.
A modellezési feltételezések [24] szerint egy jól deniált hierarchiarendszerbe so-rolhatók a modellezési eljárásban elfoglalt helyük szerint. Így megkülönböztethet®k:
- els®rend¶ modellezési feltételezések, amelyek a rendszer mérlegelési térfogatait valamint komponenseit deniálják,
- másodrend¶ modellezési feltételezések, amelyek a megmaradási és a kiegészít®
egyenletek meghatározásához szükséges feltételeket tartalmazzák, s az alábbi csoportokba sorolhatók:
dierenciális változókra vonatkozó feltételezések, transzport mechanizmusokra vonatkozó feltételezések, algebrai egyenletekre vonatkozó feltételezések,
- harmadrend¶ modellezési feltételezések, amelyek a már deniált modell elemek alakját specikálják (pl. az állapotegyenletek típusát határozzák meg).
Modellezési feltételezések azonban nem csak a modell deniálásakor, a modelle-zés kezdeti fázisában adhatók meg, hanem egy már meglev® modellre is alkalmaz-hatóak. Egy adott túlságosan részletes modell modell egyszer¶sít® feltételezésekkel egyszer¶síthet®, egy túlságosan egyszer¶ modell pedig modell b®vít® feltételezésekkel részletesebbé tehet®.
2.1.3. Modell egyenletek
Egy folyamatrendszer matematikai modellje dierenciál és algebrai egyenletek hal-maza, amely két alapvet® részre osztható:
- mérlegegyenletek vagy dinamikus megmaradási egyenletek: általában dieren-ciál egyenletek, amelyek a mérlegelési térfogatokra felírt alapvet® megmara-dási egyenletekb®l (tömeg, komponens tömeg, energia és momentum mérlegek) származtathatóak,
- kiegészít® egyenletek: a folyamatrendszer teljes matematikai leírásához szük-séges algebrai egyenletek.
Megmaradási egyenletek
A természet egyik alapvet®, általános törvénye a tömeg és az energia megmaradása.
Egy rendszer dinamikai viselkedése modellezhet® az egyes mérlegelési térfogatokban az alapvet® megmaradási mennyiségekre (tömeg, energia, momentum) felírt meg-maradási egyenletekkel.
Egy megmaradási egyenlet általános alakja valamely ϕ extenzív jellemz® Mϕ mennyiségének id®beli változását írja le egy jól deniált V térfogatú és A felület¶Σ mérlegelési térfogatban a következ®k szerint:
dMϕΣ
dt =X
i
Fϕi +X
j
QϕjΣ
Az extenzív mennyiség megváltozásának okai:
- a rendszerbe A geometriai felületen Fϕi mennyiség áramlik be vagy ki, - a rendszerben QϕjΣ mennyiség képz®dik vagy fogy.
Kiegészít® egyenletek
Egy rendszer állapotát célszer¶ mérhet® változókkal, állapotváltozókkal kifejezni.
Mivel az extenzív változók közvetlen mérésére általában nincs mód, ezek további összefüggések, ún. kiegészít® egyenletek segítségével határozhatók meg a mérhet®
mennyiségek (pl. h®mérséklet, koncentráció, nyomás) ismeretében. Természetesen az állapotváltozók készletéb®l egy olyan minimális halmazt érdemes magadni, amely egyértelm¶en deniálja az alapvet® extenzív változókat.
Kiegészít® egyenletet kell megadni ezen kívül minden olyan változóra, amely a mérlegegyenletek jobb oldalán illetve a kiegészít® egyenletekben el®fordul, azaz a rendszer teljes matematikai leírásához szükséges további összefüggések deniálását kell elvégezni.
A kiegészít® egyenletek f® típusai a következ®k:
- extenzív-intenzív összefüggések, - átadást leíró egyenletek,
- reakciókinetikát leíró egyenletek,
- termodinamikai megszorítások és összefüggések,
- zikai-kémiai tulajdonságokra vonatkozó összefüggések, - mérlegelési térfogatokra vonatkozó összefüggések, - berendezésre és szabályozásra vonatkozó összefüggések.
Egy adott folyamatrendszer matematikai modellje számos kiegészít® egyenlet halmazzal leírható, azaz a kiegészít® egyenletek kiválasztása nem egyértelm¶. Emi-att a kiegészít® egyenletek kiválasztása a folyamatmodellezés egyik nagyon fontos, meghatározó lépése.
2.1.4. Modell változók
Egy folyamatrendszert leíró közönséges dierenciál-algebrai egyenletrendszert tar-talmazó matematikai modell változói két f® csoportba sorolhatók:
- dierenciális változók, amelyeknek id® szerinti deriváltjai szerepelnek az egyen-letrendszerben,
- egyéb ún. algebrai változók.
A megmaradási egyenleteknek megfelel®en a dierenciális változók készlete a követ-kez® elemeket tartalmazza:
- összes tömeg, - energia,
- komponens tömegek, - momentum.
Az algebrai változók az alábbi osztályokba sorolhatók:
- termodinamikai állapotváltozók, - átadási sebesség változók, - reakciósebesség változók,
- termodinamikai tulajdonság változók, - a rendszer konvektív áramai,
- fázistérfogatok, dimenziók, - egyéb változók.
2.2. Számítógéppel segített folyamatmodellezés, fo-lyamatmodellez® eszközök
Mivel a vegyészmérnöki tevékenység minden fázisában széles körben elterjedt a fo-lyamatmodellek használata, s egyre bonyolultabb, de lehet®leg konzisztens model-lek megalkotására van szükség minimális id® és költségek mellett, elengedhetetlen a magas szint¶ számítógéppel segített modellezési technikák alkalmazása. Ezekt®l a modellez® rendszerekt®l, amelyek szisztematikus segítséget nyújtanak a modellez®-nek a matematikai modellek megalkotásában, analízisében valamint megoldásában, az alábbi szolgáltatások várhatók el:
- segítik a modellez®t a folyamatmodellek építésében,
- ellen®rzött és minimális modellt készítenek (független egyenletek halmazát ge-nerálják a rendszer dinamikus/statikus viselkedésének leírására),
- redukálják a modellezési hibák (algebrai manipulációs hibák, tipográai hibák, formula hibák, stb.) el®fordulását,
- lehet®vé teszik komplex folyamatok jobb kezelését,
- alkalmasak meglev® modellek vagy modell részek újrafelhasználására, - könnyen kezelhet® felhasználói felülettel rendelkeznek,
- könnyen áttekinthet®, szisztematikus dokumentációt szolgáltatnak.
A számítógéppel segített folyamatmodellez® eszközökt®l elvárt szolgáltatások is-meretében megfogalmazhatók a modellez® eszközök alapjául szolgáló kulcsfontos-ságú fogalmak és eszközök, amelyek az alábbiakban foglalhatók össze:
- Modellezési struktúrák
A modell épít® eszközök jól deniált alapvet® épít®elemeket, objektumokat (pl.
mérlegelési térfogatok, áramok) tartalmaznak, amelyekb®l a modellek elkészít-het®k. Ezért a modellezés során a modellezend® feladat épít®elemekre történ®
dekomponálására valamint az épít®elemek közötti kapcsolatok megadására van szükség. Amint a 2.2. ábra is mutatja, egy konkrét modellezési feladat álta-lában többféle modellezési struktúrával (ez esetben mérlegelési térfogatokkal) is leírható.
- Strukturális jellemzés
2.3. ábra. Strukturális jellemz®k specikálása
Folyamatmodellezés során elengedhetetlen feladat a modellezett rendszer jel-lemz® tulajdonságainak meghatározása. Így nemcsak az alapvet® objektumok, hanem az objektumok specikus tulajdonságainak leírására szolgáló attributu-mok deniálása is szükséges, melynek segítségével a modellt alkotó objektum példányok tulajdonságértékei megadhatók. Egy mérlegelési térfogat ("shell") strukturális jellemz®inek specikálását mutatja be a 2.3. ábra egy konkrét (ModDev) modellez® rendszerben.
- Többszint¶ modellezési hierarchiák
A modellezés fontos szempontja a különböz® részletességi szint¶ modell repre-zentáció, ami lehet pl. folyamatábra szint, egység szint vagy berendezés szint.
A különböz® szint¶ rendszerleírások a modell egyre kisebb és egyre részlete-sebb részekre történ® dekompozíciójának segítségével állíthatók el®. A 2.4.
ábra a rendszer-dekompozíciót valamint a vele ellentétes irányú aggregációt mutatja be.
Rendszer dekompozíció
Rendszer aggregáció
2.4. ábra. Többszint¶ modellezési hierarchia - Modell analízis eszközök
A folyamatmodell megoldhatóságának vizsgálatához illetve megoldható alakra történ® transzformálásához a modellez® rendszerek általában tartalmaznak többé-kevésbé részletes dimenzióanalízis illetve strukturális analízis (szabad-sági fok analízis, index analízis, stb.) szolgáltatásokat.
- Modell dokumentálás
Egy folyamatmodell nem csupán a rendszer viselkedését leíró egyenletrendszer, hanem ezen kívül tartalmaznia kell a modell készítése illetve fejlesztése során tett feltételezéseket, döntéseket. Emellett a felhasználó jól hasznát veszi egy
"olvasható" modell leírásnak, amely a jelentések készítését is megkönnyítheti.
- Modell szimulációs környezetek
A modellez® rendszerek egyik csoportja szimulációs környezettel is rendelkezik, amely saját numerikus megoldó rendszert tartalmaz. A másik csoportba tar-tozó eszközök az elkészített modelleket olyan formára transzformálják, amelyet egy hatékony egyenlet-megoldó rendszer közvetlenül használhat.
- Modellezési döntéstámogató rendszerek
A döntéstámogató rendszerek a modellezési folyamat során vezérlik a modelle-zési folyamatot illetve tanácsot adnak a felhasználónak bizonyos döntéseknél, például modellezési feltételezések megadásánál, szabadsági fok meghatározá-sánál.
Számos számítógéppel segített modellez® eszköz ismert az irodalomban [3]-[23], melyek közös jellemz®je, hogy el®re deniált elemekb®l való építkezéssel hozzák létre a modellt. A modellez® eszközöket különböz® szerz®k többféleképpen csoportosítot-ták [1], [2], [25]. Egy lehetséges csoportosítás az alábbi:
- általános modellez® nyelvek, - folyamatmodellez® nyelvek,
- folyamatábra modellez® rendszerek, - modellez® szakért®i rendszerek.
A következ® fejezetekben a négyféle kategória jellemz®inek részletesebb leírására és az egyes kategóriákon belül egy-egy konkrét modellez® eszköz bemutatására kerül sor.
2.2.1. Általános modellez® nyelvek
Az általános modellez® nyelvek, mint például a GPROMS [3], MODELICA [4], ASCEND [5], OMOLA [6] egyenlet-orientált szemléletet valósítanak meg. Ezek ál-talános épít®elemei matematikai modell elemek, azaz változók és egyenletek illetve az ezekb®l hierarchikus struktúrák szerint alkotott adategyüttesek. A változókat jellemz® tuljdonságok általában a változó név, típus, minimum, maximum illetve default érték, mértékegység, stb. A stringként megadott matematikai egyenletek, amelyeket általában kifejezés fákban tárolnak, operandusokból és unáris illetve bi-náris operátorokból épülnek fel. Ezek a modellez® nyelvek nem kizárólag vegyész-mérnöki alkalmazásokra korlátozódnak, mivel viszonylag kis számú, általános elemet tartalmaznak.
ASCEND
Az ASCEND (Advanced System for Calculation in ENgineering Design) [5] egyike az általános modellezési nyelveknek, amely komplex matematikai modellek gyors felépítésére alkalmas. Általános épít®elemei a következ®k:
- Az ATOM a zikai mennyiségek (pl. nyomás, h®mérséklet, hossz) leírására szol-gáló adat, amelynek szerkezete a 2.1., egy konkrét példa pedig a 2.2. táblá-zatban látható.
ATOM VariableType REFINES BaseClassName DIMENSION measure unit dimension
DEFAULT value {measure unit};
lower_bound := value {measure unit};
nominal := value {measure unit};
display_unit := {measure unit};
END VariableType;
2.1. táblázat. Az ATOM adatszerkezet
ATOM mass REFINES generic_real DIMENSION m
DEFAULT 1 {kg};
lower_bound := 0 {kg};
nominal := 1 {kg};
display_unit := {kg};
END mass;
2.2. táblázat. Az ATOM adatszerkezet egy konkrét példán
Az ATOMok örökl®déssel hozhatók létre már deniált ATOMok vagy alapvet®
ATOMok példányaként. Az alapvet® ATOMok lehetnek valós, egész, logikai, string vagy egység (unit) típusúak.
- A MODEL tartalmazhat ATOMokat, egyenleteket vagy más MODELeket. Szerkeze-tének felépítése a 2.3., egy példa pedig a 2.4. táblázatban látható.
Az ASCEND az alábbi modell analízis eszközöket tartalmazza:
- szabadsági fok (degree of freedom, DOF) elemzés
DOF<0 esetén (amikor a változók száma kevesebb az egyenletek számá-nál, azaz túl sok változó értéke rögzített) a rendszer egy változó listát javasol, amelyb®l kiszámítandó változók választhatók.
DOF>0 esetén (amikor az egyenletek számánál több a kiszámítandó vál-tozók száma) a rendszer szintén egy változó listát javasol a válvál-tozók spe-cikálásához az incidencia mátrix segítségével.
MODEL ModelType REFINES BaseModelName;
VariableName1 IS_A VariableType1;
ModelName1 IS_A ModelType1;
...Equations;
END ModelType;...
2.3. táblázat. A MODEL adatszerkezet MODEL simple_solid;
l IS_A length;
a IS_A area;
v IS_A volume;
den IS_A mass_density;
m IS_A mass;
m=den*v;
END simple_solid;
2.4. táblázat. A MODEL adatszerkezet egy konkrét példán
- dimenzió analízis
Egy ASCEND modell minden egyenlete egyrészt tartalmazza a változók kö-zötti, másrészt a változók és dimenziójuk közötti relációkat. Ez a tény al-kalmassá teszi a rendszert az egyenletek dimenzióhelyességének ellen®rzésére, amely egy igen hasznos, ám a számítógéppel segített modellez® eszközöknél nem széles körben alkalmazott analízis eszköz.
Az ASCEND modellek szimulációjához a rendszer többféle egyenletrendszer-megoldó eszközzel is rendelkezik.
2.2.2. Folyamatmodellez® nyelvek
A folyamatmodellez® nyelvek, mint például a MODEL.LA [7], VEDA [8]-[9], MO-DELLER [10], BIMAP [11], TECHTOOL [12] az általános modellez® nyelvekhez hasonlítanak azzal a különbséggel, hogy itt a nyelv elemeit a vegyészmérnöki alkal-mazásokhoz fejlesztették ki, azaz az épít®elemek ezeknél a nyelveknél már konkrét vegyészmérnöki jelentéssel bírnak. A BIMAP [11] modellez® rendszer például a modellez® által megadott modellezési feltételezések (fázisok, egyensúlyi összefüggé-sek, transzport mechanizmusok, stb.) alapján a beépített általános modell konkrét feladatra történ® transzformálásával készíti el a rendszer matematikai modelljét, amelyben az egyenletek mellett a változók deklarációja is szerepel. A TECHTOOL [12] modellez® rendszerben szintén nem a felhasználó deniálja a konkrét modell egyenleteket, hanem a folyamatról megadott elemi fenomenológiai összefüggések fel-használásával készül el a matematikai modell.
A folyamatmodellez® nyelvek megvalósításához különböz® reprezentációs techni-kákat alkalmaztak a keret alapú tudásreprezentációtól a szakért®i rendszer keretekig.
MODEL.LA / DESIGN-KIT
A MODEL.LA (MODELling LAboratory) [7] a folyamatmodellez® nyelvek csoport-jába sorolható objektum-orientált, deklaratív technikákon alapuló modellez® eszköz.
A nyelv alkalmas folyamatrendszerek bármely részletességi szinten történ® repre-zentálására, a modell elemeit leíró matematikai összefüggések automatikus generá-lására, valamint a modellezés során alkalmazott modellezési feltételezések explicit dokumentálására.
A nyelv alapvet® épít®elemei a következ®k:
- Általános m¶veleti egység (pl. desztillációs oszlop, h®cserél® hálózat, érzékel®, irányító berendezés), amelynek deniálása határainak megadásával történik.
Minden egyes egység magába zártan tartalmazza saját strukturális komponen-seit, modellezési feltételezéseit valamint modell összefüggéseit.
- Portok, amelyek az általános egységek közötti anyag-, energia-, momentum-és információáramokat teszik lehet®vé.
- Áramok, amelyek az input és output portok segítségével általános egységeket kapcsolnak össze, s ezáltal új összetett általános egységek deniálására van lehet®ség.
Az el®z®ekben bemutatott 3 épít®elem egy folyamatrendszer "strukturális jel-lemz®it" deniálja, míg a következ® 3 modell elem a "funkcionális jellemz®ket" írja le.
- A modell érvényesség információt tartalmaz a modell különböz® hierarchia-szinten lev® elemeire alkalmazott modellezési feltételezésekr®l illetve összefüg-gésekr®l.
- A megszorítások a mennyiségek közötti megoldatlan összefüggéseket írják le egyenletek, egyenl®tlenségek, szabályok, stb. formájában, amelyek információt tartalmaznak a relációk érvényességér®l, jelentésér®l valamint alkalmazhatósá-gáról.
- Az általános változók a modell összefüggések leírásának alapvet® épít®elemei,
- Az általános változók a modell összefüggések leírásának alapvet® épít®elemei,