Дворецкий Хабарова

Моделирование и оптимизация. Компьютерное моделирование является мощным средством исследования проекти-
рования пищевых технологий и производственного оборудования, допускает выполнение на бумаге основных этапов проек-
тированя, не тратя понапрасну сырьевые ресурсы и готовые изделия. Уровень приближенности модели к реальным условиям 
должен быть математически обоснован. 
Моделирование используют по многим причинам: 
1)
чтобы понять поведение сложных технологических линий, состоящих из множества машин, аппаратов и агрегатов; 
2)
чтобы предсказать результаты работы того или иного оборудования; 
3)
чтобы оптимизировать работу уже имеющейся технологической линии; 
4)
чтобы выбрать систему управления технологическим процессом. 
Компьютерное моделирование широко используется в химической и нефтехимической промышленности – как в проек-
тировании новых технологических процессов, так и в совершенствовании уже имеющихся [8 – 10]. 
Использование компьютерного моделирования ведется с конца 1950-х гг. и в настоящее время приобрело форму паке-
тов универсальных моделирующих программ, из которых можно выделить следующие пакеты программ, занимающие лиди-
рующее положение в мире: ASPEN PLUS, HYSIS, CHEMCAD и PRO/II. 
В пищевой промышленности наибольшее распространение получили пакеты ASPEN PLUS и SPEEDUP [11]. Эти паке-
ты состоят из блока математических моделей работы технологических установок, линий и систем с соответствующими 
уравнениями материальных и тепловых балансов, а также блока физико-химических свойств пищевых продуктов и сырья 
для их получения. Эти два блока взаимосвязаны и описывают изменения, происходящие в ходе технологического процесса. 
Можно выделить два этапа в развитии компьютерного моделирования технологических линий пищевых производств, и 
сейчас мы находимся в преддверии третьего. Этот последний этап отличается от первых двух, в первую очередь, тем, что 
при моделировании учитывается неполнота информации о технологической линии, которой располагаем, и в постановку 
задачи включается требование обеспечения работоспособности (гибкости) технологической линии. 
Технологические линии пищевых производств, как правило, имеют рециклы, их структура является замкнутой. В связи 
с этим расчет материальных и тепловых балансов, без которого не может обойтись ни одно проектирование новой техноло-
гической линии, сводится к решению системы нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений и представляет 
из себя сложную итерационную процедуру, обычно весьма трудоемкую ввиду нелинейности математических моделей физи-
ко-химических и биологических процессов, осуществляемых на различных технологических стадиях пищевого производст-
ва. 
Настоящий расцвет компьютерного моделирования начался с появления персональных компьютеров. На втором этапе 
совершенствования универсальных моделирующих программ было осознано, что наибольшие возможности компьютерного 
моделирования технологических линий связаны не с передачей компьютеру традиционных для проектировщиков функций 

---

по расчету материальных и тепловых балансов, а с реализацией с помощью компьютера других функций и решением новых 
задач. И, прежде всего, функции оптимизации управления действующими технологическими линиями и особенно проекти-
рования новых. Некоторые универсальные моделирующие программы оснащены математическими оптимизационными мо-
дулями, но их использование носит редкий, в основном иллюстративный или исследовательский характер. 
Начало второго этапа в развитии компьютерного моделирования можно условно отнести ко второй половине 1980-х гг., 
когда в вышеназванные универсальные моделирующие программы были введены оптимизационные процедуры. Их (моде-
лирующие программы) стали применять не только для расчета отдельных технологических процессов, но и для оптимизации 
стационарных режимов технологических линий. Но все же, вплоть до настоящего времени, универсальные моделирующие 
программы гораздо чаще применяют для расчета технологических машин и аппаратов и банка физико-химических свойств, 
отвечающего последним достижениям науки. Причина здесь – в значительно математической трудности оптимизационного 
расчета по сравнению с балансовым и в непривычности функции оптимизации для исследователей и проектировщиков. Но 
главное и принципиальное затруднение, на наш взгляд, связано с частичной неопределенностью информации, которой мы 
располагаем, когда должны решать задачу оптимизации. Неопределенность практически всегда имеет место на этапе проек-
тирования и часто – на этапе эксплуатации технологических линий пищевых производств. Учет неопределенности информа-
ции требует как разработки новых математических постановок задач, так и новых подходов и методов их решения. 
Запишем систему уравнений материальных и тепловых балансов технологической линии пищевого производства в об-
щем виде: 
(
)
0
,
,
=