Содержание к диссертации
Введение
1. Постановка целей и задач исследования 12
1.1.Основные положения кодификации знаний 12
1.2. Продуктивные знания и их применимость в нефтегазопереработке. 25
1.3. Методики оперирования продуктивными знаниями. Уточнение целей и задач исследования 49
2. Разработка методологических основ кодификации и использования продуктивных знаний 68
2.1 .Сравнительный анализ способов выявления продуктивных знаний и выбор наиболее эффективного способа 68
2.2. Адаптация методики проведения функционально-физического анализа к предметной области нефтегазопереработки 70
2.3.Обоснование выбора способа систематизации продуктивных знаний и разработка структуры компьютерного инструментария кодификации знаний 73
2.4.Разработка ориентировочной функциональной структуры системы кодификации знаний 93
2.5.Основные положения методологии кодификации и использования продуктивных знаний о технологиях и оборудовании нефгегазопереработки 96
3. Апробация методики кодификации продуктивных знаний при анализе переработки 100
3.1.Кодификация продуктивных знаний при анализе кожухотрубчатого теплообменника 101
3.2.Кодификации продуктивных знаний при анализе отстойника 120
3.3. Кодификация продуктивных знаний при анализе ректификационной колонны 136
3.4.Кодификация продуктивных знаний при анализе циклона 157
4. Использование результатов кодификации знаний 169
4.1. .Использование результатов кодификации знаний в проектной деятельности 169
4.2. Оценка потенциальной эффективности использования методологии кодификации и продуктивных знаний о технологиях и оборудовании нефтегазопереработки 182
Заключение 187
Список использованной литературы 194
- Методики оперирования продуктивными знаниями. Уточнение целей и задач исследования
- Адаптация методики проведения функционально-физического анализа к предметной области нефтегазопереработки
- Кодификация продуктивных знаний при анализе ректификационной колонны
- Оценка потенциальной эффективности использования методологии кодификации и продуктивных знаний о технологиях и оборудовании нефтегазопереработки
Введение к работе
Развитие мировой экономики движется в направлении увеличения интеллектуальной составляющей в реализуемых продуктах и оказываемых услугах. По оценкам специалистов [105J на долю наукоемкой продукции и услуг п развитых странах приходится 70 - 85 % прироста валового внутреннего продукта, в России этот показатель составляет 0,3-0.5 %. Одной из причин этого является недостаточная эффективность технологий накопления, систематизации и использования знаний при разработке технологий, техники, изделий, реализации наукоемких услуг во всей научно-технической сфере, в том числе в области ігефтегазопереработки.
Следует отметить. что в настоящее время в системах автоматизированного проектирования оборудования нефтегазопереработки слабо реализованы механизмы, обеспечивающие синтез качественно новых проектных решений.
Одной из ключевых причин этого является недостаточная эффективность способов представления отраслевых научных знаний и методов оперирования этими знаниями.
В качестве одной из мер повышения эффективности использования знаний в «Основах политики Российской Федерации в области развития науки и технологий до 2010 года и дальнейшую перспективу», утвержденных Президентом Российской Федерации 30 марта 2002 г. указана кодификация научных знаний и технологий (п. 13.8 «Основ политики...»).
Необходимость вовлечения знаний в активный хозяйственный оборот была осознана раньше, поэтому с 2000 т. в России началась разработка методологических основ кодификации научных знаний и технологий.
В результате за этот период проведен анализ потребностей различных отраслей в использовании знаний отдельных научных направлений,
7 обосновано применение для кодификации репродуктивных знаний стандартов информационного сопровождения технологий, техники и изделий на протяжении их жизненного цикла, обоснована возможность повышения инновационного качества научно-технической информации за счет использования продуктивных знаний, обладающих повышенной способностью генерировать новые знания и др.
Однако научно-методологические подходы по кодификации продуктивных научных знаний и технологий и их использованию в системах проектирования оборудования нефтегазопереработки пока не определены. Это и определило актуальность данной работы.
Цель данной работы - создание научно-методологического обеспечения кодификации продуктивных знаний и его апробация в проектной деятельности в нефтегазопереработкс.
Для достижения поставленной цели в данной работе необходимо было решить следующие основные задачи:
Провести сравнительный анализ способов выявления продуктивных знаний.
Разработать методологию кодификации продуктивных знаний для предметной области иефтегазоперсработки.
Апробировать разработанную методику кодификации продуктивных знаний при концептуальном проектировании технологий и оборудования нефтег азопереработки.
Работа состой г из четырех глав.
В первой главе представлены основные положения кодификации знаний, включающие этимологию термина «кодификация знаний», обзор видов знаний (втом числе продуктивных знаний), сформулированы факторы, обусловливающие необходимость повышения эффективности использования знаний, приведен обзор видов знаний, а также способов оперирования продуктивными знаниями. Кроме того, в первой главе припеден перечень
направлений работ по формированию унифицированной системы кодификации знаний, а также сформулированы задами исследования.
Во второй главе формируются методологических основ кодификации и использования продуктивных знаний. Приведены результаты сравнительного анализа способов выявления продуктивных знаний, обосновано показано, что методика проведения функционально-физического анализа (ФФА) научной школы проф. В.В. Попова может использоваться в качестве базовой для выявления и систематизации продуктивных знаний в предметной области нефтегазопереработки. Проведена адаптация методики ФФА для анализа технологий и оборудования нефтегазопереработки. Обобщение полученных в данной главе методических и инструктивных материалов позволило разработать основные положения методологии кодификации и использования продуктивных знаний о технологиях и оборудовании нефтегазопереработки., а также разработать примерную функциональную структуру отраслевой системы кодификации знаний и сформировать функциональные требования к компьютерному инструментарию, обеспечивающему кодификацию отраслевых продуктивных знаний.
В третьей главе представлены результаты апробации разработанной во второй главе методики выявления и кодификации продуктивных знаний при анализе технологий и оборудования нефтегазопереработки.
В процессе апробации методики была проведена кодификация продуктивных знаний наиболее распространенных технологий и оборудования нефтегазопереработки. В работе приведены результаты кодификации продуктивных знаний, реализованных в кожу хотру б чатом теплообменнике, отстойнике, ректификационной колонне, циклоне.
В четвертой главе приведены примеры практического применения в концептуальном проектировании технических систем нефтегазопереработки.
По каждой из рассмотренных в третьей главе ТС на основе использования продуктивных знаний (эвристических стратегий, тактик,
9 методов и приемов) было сформировано 2-3 новые концептуальные модели. Под концептуальной моделью понимается описание объекта проектирования, отражающее основную идею процесса его функционирования, которое (согласно системной методологии проектной деятельности) может быть представлено па различных уровнях абстракции: выполняемых функций, реализуемых потребительских свойств, функциональной структуры, принципа действия или конструктивно-технологического решения. Положения, выносимые на защиту:
Создаваемые в ходе выполнения НИОКР научно-технические знания, реализуемые в технологиях, технике и изделиях используются недостаточно эффективно по следующим причинам: затруднена возможность сохранения, поиска, получения информации; недостаточна эффективность информационного обеспечения на протяжении жизненного цикла научно-технических объектов и изделий. недостаточная эвристичность репродуктивных описаний научно-технических объектов для их использования в проектировании технических систем; увеличивающийся разрыв между поколениями специалистов.
Повышение эффективности использования знаний и активности их вовлечения в хозяйственный оборот может быть достигнуто за счет кодификации знаний.
Наибольший эффект от кодификации научно-технических знаний может быть подучен при выявлении, формулировании и кодификации продуктивных знаний, в неявном виде реализованных в технологиях, технике и изделиях и их описаниях.
Наиболее эффективными методами выявления продуктивных знаний являются различные виды функционально-физического анализа (ФФА), лучший из которых может быть принят за основу методического инструментария кодификации продуктивных знаний в нефтегазопереработке.
Повышение эффективности использования базового ФФА может быть достигнуто за счет его адаптации к технологиям и оборудованию нефтегазопереработки, заключающейся в расширении и корректировке терминологии методики применительно к нефтегазопереработке, формировании базы примеров из нефтегазопереработки, иллюстрирующих процесс выявления и использования продуктивных знаний, а также формировании нового дидактического представление информации о продуктивных знаниях, способствующего более глубокому пониманию функционирования кодифицируемых технологий и оборудования нефтегазопереработки.
Выявленные в результате экспериментальной кодификации продуктивные знания, реализованные в наиболее распространенных технологиях и оборудовании нефтегазопереработки обеспечивают повышение эффективности проектной и учебной деятельности, заключающейся в логическом формировании новых концептуальных моделей технологий и оборудования нефтегазопереработки. включающих потенциально более эффективное (по сравнению с существующими аналогами) новые функции и свойства, а также в повышении мотиваций и результативности обучения проектной деятельности в нефтегазопереработке.
Научная новизна работы:
1, Разработан и апробирован новый подход в проектировании
оборудования нефтегазопереработки, основанный на разработанной
методологии кодификации отраслевых продуктивных знаний, а также их
использовании в проектной и учебной деятельности.
2. Выявлены и сформулированы в едином информационном базисе
более 20 видов продуктивных знаний, реализованных в наиболее
распространенном оборудовании нефтегазопереработки: циклоне,
теплообменнике кожухотрубчатом, ректификационной колонне, отстойнике.
3. Разработаны новые концептуальные модели оборудования
нефтегазопереработки (контактного устройства. циклона,
электродегидратора), отличающиеся от известных аналогов потенциально более эффективными новыми функциями и свойствами.
Работа выполнялась на кафедре оборудования нефтегазопереработки Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина, в ЦИАН Минобразования России и в ЗАО «Корпорация «Университетские сети знаний».
Автор благодарит научного руководителя - к.т.п., доцента кафедры оборудования нефтегазопереработки РГУ нефти и газа им. Й.М. Губкина. Лукьянова В.А., научного консультанта - директора ЦИАН Минобразования России д.т.н., проф. Попова В.В. за научно-методическую поддержку, оказанную в ходе выполнения работы, а также руководителя Департамента развития технологий Минпромнауки России, д.т.н., проф. Путилова А.В. за предоставленные данные о степени использования знаний отдельных научных направлений федеральными органами исполнительной власти.
Методики оперирования продуктивными знаниями. Уточнение целей и задач исследования
Примеры производных ресурсов, которые приобрели новые свойства после изменения готовых ресурсов, могут быть следующие: вода - готовый вещественный ресурс после изменения ее фазового состояния превращается в лсд - производный вещественный ресурс с новыми своисгвами, а воздух (готовый вещественный ресурс) после его сжатия может быть использован как производный энергетический ресурс.
Аналогии технических систем в живой и неживой природе. Для осуществления задач концептуального проектирования могут быть использоьаны следующие виды аналогии: функциональной; структурной; внешней формы; субстратных: отношений. Известно несколько десятков г госту лагов, выражающих условия эвристичности аналогии. Наибольшее практическое значение из них [55] имеют два постулата: - чем более полна аналогия между сравниваемыми объектами, тем более оригинальный является вывод; - чем более близка аналогия между сравниваемыми объектами, тем более тривиален вывод, чем более отдалена аналогия между сравниваемыми объектами, тем более оригинален вывод. Например, с обывательской точки зрения нет ничего похожего между животным и конвейером, однако именно функциональная и структурная аналогии перистальтического механизма животного (или человека) дали идею может быть самого перспективного перистальтического конвейера, а также насосов, движителей и др. Поэтому создание отраслевого фонда аналогов ТС (или их элементов) в живой и неживой природе имеет важное научное и практическое значение. Однако многие проектировщики выявляют аналогии лишь на основе чувственного ассоциативного представления, возникающего в подсознании, что ограничивает возможное метода аналогий. Функциональный подход в проектировании (творчестве) позволяет существенно повысить эффективность использования метода аналогий. На основе этого подхода формируются и используются фонды (базы данных) аналогий ТС в живой и неживой природе. Следует отметить, что все вышеперечисленные продуктивные знания в целом, как методические подходы универсальны (т.е. не имеют отраслевой окраски). И могут применяться в проектной деятельности в любой отрасли экономики и промышленности. [55], в том числе и в области нефтегазопереработки. Так как целью данной работы является создание научно-методологического обеспечения кодификации продуктивных знаний и его апробация в проектной деятельности в области нефтегазопереработки, то на первом этапе необходимо выявить наиболее эффективную методику выявления и оперирования продуктивными знаниями. Следующий раздел работы посвящен обзору комплексных методик выявления и оперирования продуктивными знаниями. Методики оперирования продуктивными знаниями. Уточнение целей и задач исследования На основании проведенных исследований [53, 116, 153, 154, 156] сформулированы основные принципы, на которых должны базироваться методы выявления продуктивных знаний применительно для области нефтегазопереработки. 1. Системный принцип, согласно которому: - технологии и оборудование нефтегазопереработки должны рассматриваться как ТС. в которых вес виділ процессов, а также формы и методы их выполнения взаимосвязаны и являются следствием системообразующих факторов; - каждый процесс в ТС рассматривается как ее подсистема, в которой действуют аналогичные системообразующие факторы; - любая ТС рассматривается в рамках се жизненного цикла; под жизненным циклом (ЖЦ) ТС будем понимать совокупность фаз или последовательный ряд состояний, которые проходит в своем развитии эта ТС от зарождения идеи о необходимости ее создания до ее утилизации: - на каждой стадии ЖЦ ТС может рассматриваться как совокупность процессов, каждый из которых преобразует некоторый входной продукт в выходной продукт; этот момент определяет взаимосвязь между системным и технологическим принципами. Технологический принцип., согласно которому: - ТС рассматривается как объект, выполняющий ряд технологических процессов; каждый процесс, преобразуя некоторый объект труда, имеет вход и выход; выход - это продукция, материальная и нематериальная, которая является результатом процесса: -работа ТС рассматриваются как сеть процессов, каждый из которых имеет вход и выход; входом и выходом процесса является продукция, в качестве которой может выступать, например, управленческий документ, конструкторская и технологическая документация, программный продукт, химическое вещество, услуга, изделие или промежуточная продукция (полуфабрикат); - процесс имеет субподрядчика, поставляющего входную продукцию и потребителя; в их качестве также может выступать другой процесс; - процессы допускают последовательное деление на операции, переходы и технологические действия. Когнитивный принцип, согласно которому процесс .воплощения требований потребителя к ТС в технические требования, отраженные в конструкторско-технологической документации, рассматривается как процесс описания условий существования ТС. В соответствии с этим подходом процесс существования ТС можно рассматривать как совокупность трех процессов (173] (рисунок 1.З.1.), в которых ТС выступает: - как продукт, предназначенный для удовлетворения определенных потребностей человека; - как товар, существующий на рынке и подчиняющийся закономерностям этого рынка; - как ТС, существующая среди других ТС и находящаяся в определенных отношениях к этим ТС как с точки зрения своих параметров, так и с точки зрения происхождения и развития тех технических решений, на основе которых она создана; здесь изделие выступает как элемент технической культуры общества.
Адаптация методики проведения функционально-физического анализа к предметной области нефтегазопереработки
Изначально методика проведения ФФА научной школы проф. В.В.Попова [53, 55, 116, 152, J53, 154, 155, 156, 158, 182] создавалась для использования в горной отрасли, авиастроении и машиностроении. Напрямую ее использование в нефтегазопереработке затруднялось по следующим обстоятельствам: 1. Анализ публикаций по данной тематике выявил различную интерпретацию некоторых понятий, используемых в методике проведения функционально-физического анализа. Терминология методики была ориентирована на специалистов высокого уровня горкой отрасли, авиастроения и машиностроения, и, как показала практика ее пробного применения, иногда не однозначно интерпретировалась специалистами неф гегазопереработки. 2. Примеры, иллюстрирующие процесс выявления отдельных видов продуктивных знаний были взяты из горной отрасли, машиностроения и авиастроения. Очевидно, что технологии и оборудование этих отраслей основаны на использовании физических эффектов и физических принципов действия нераспространенных или малораспространенных в нефтегазопереработке, что затрудняло необходимое понимание иллюстраций. 3. В предыдущих вариантах методики отдельные виды продуктивных знаний изложены по-разному, в различном информационном и методическом базисе, чго, в свою очередь создавало трудности для интерпретации получаемой информации специалистом. В процессе ее адаптации к предметной области нефтегазонереработки в методику были внесены следующие изменения: 1. Расширена и скорректирована терминология методики применительно к области нефтегазопереработки. 2. Сформирована база примеров из области нефтегазопереработки, иллюстрирующих процесс выявления и использования отдельных видов продуктивных знаний. 3. Сформировано новое дидактическое представление информации об отдельных видах продуктивных знаний, в общем случае включающее: основные понятия и определения, методические указания по выявлению продуктивного знания, методические рекомендации по представлению и кодификации продуктивного знания, пример выполнения, замечания. Предлагаемая структура изложения информации об отдельных видах продуктивных знании, реализующая принципы «развертывания информации» позволила: - четко определить последовательность изложения методической информации; - систематизировать накопленный методический материал в соответствии с последовательностью изложения информации; - обобщить методические подходы по выявлению и кодификации продуктивных знаний. В результате вышеописанных преобразований была сформирована методика проведения ФФА (полный вариант методики приведен в приложении 1), включающая следующие основные разделы: 1. Репродуктивное описание ТС (краткое описание, область применения, принцип действия, принципиальная схема, спецификация). 2. Выявление функций ТС (главной, основных, вспомогательных, вредных и нейтральных). 3. Выявление характеристик ТС (внешних, внутренних, экономических, эргономических, экологических). 4. Выявление КПР ТС. 5. Выявление Т.П. в ТС. 6. Выявление ФПв ТС. 7. Выявление физических, химических, биологических, геометрических и других эффектов и явлений, реализованных в ТС. 8. Выявление следствий из закона стадийного развития ТС. 9. Выявление следствий из закона прогрессивной эволюции ТС. 10. Выявление следствий из закона соответствия между функциями и функциональной структурой ТС. 11. Выявление частных закономерностей развития ТС. 12. Выявление ресурсов ТС и рекомендаций по их использованию. 1 3. Выявление эвристических приемов. 14. Выявление аналогий ТС в природе и технике. Разработка методики проведения функционально-физического анализа (см, приложение 1) позволило автору сформулировагь подходы к ф ор м и ро паи ию коми ьютерн о го ин етр у мен гари я. обеспечив аюи іего функционирование Унифицированной системы кодификации научных знаний и технологий в части оперирования продуктивными знаниями. Данные подходы приведены в следующем разделе.
Обоснование выбора способа систематизации продуктивных знаний и разработка структуры компьютерного инструментария кодификации знаний
Принципиальным отличием выбранного подхода к оперированию продуктивными знаниями, является его изначальная ориентация на компьютерную реализацию [79]. При этом информационный и методический инструментарий инновационной проектной деятельности представляется в виде продуктивных знаний.
Автоматизированная система кодификации и ведения баз продуктивных знаний (АСКВ БПЗ) предназначена для обеспечения интеллектуальной информационной поддержки профессиональной деятельности специалистов, разрабатывающих технику и технологии. Применение такой системы особенно эффективно на начальных стадиях проектирования (т.е. при концептуальном проектировании), когда формируется облик создаваемого технического объекта (технологии), определяются его потребительские свойства и основные качественные параметры. Возможность оперативного обращения к информационным фондам, содержащим продуктивные знания о законах и закономерностях развития техники и технологий, перспективных направлениях их совершенствования, эвристических приемах и методах выработки оригинальных проектных решений; а также научных стратегиях технического творчества и современных методиках их изучения позволяет значительно повысить эффективность и качество проектирования новых поколений техники и технологий.
Кодификация продуктивных знаний при анализе ректификационной колонны
Формирование нового облика ТС на этапах концептуального проектирования (см. рисунок 1.2.1.) происходит при использовании методов неформальной логики [55].
Например, при построении систем искусственного интеллекта, в большинстве своем используются принципы использования процедурных знаний (например: «Вели истинно А, сделайте В. Если истинно С, сделайте D»). Такие системы значительно повысили качество информационного обеспечения, сильно облегчили выполнение ряда сложных и трудоемких процессов, в том числе - принятие решений.
Кроме использования процедурных знаний, в мировой научной практике известны примеры получения ярких новых решений (и даже открытий) на основе интуиции, инсайда (внезапных озарений, приходящих, иногда, даже во сне), ассоциаций и случайностей.
Наибольшее количество решений в мире получают с использованием так называемого метода «проб и ошибок», который характеризуется непредсказуемыми по времени и качеству результатами (известно, например, что Эдисон при создании щелочного аккумулятора апробирован несколько десятков тысяч вариантов). При этом в современных условиях использование таких подходов к проектированию не может являться базисным инструментарием проектной деятельности специалистов.
В данной работе обобщены и адаптированы для технологий и оборудования нефтегазопереработки подходы по концептуальному проектированию технологий, техники и изделий, оперирующие эвристическими стратегиями, тактиками, методами и приемами.
Ниже приведены примеры использования отдельных видов продуктивных знаний, выявленных в главе 3, в качестве инструментария для формирования направлений качественного совершенствования отдельных технологий и оборудования нефтегазопереработки и/или поиска новых концептуальных моделей по их реализации. Пример выявления и разрешения противоречий Противоречие - проявление несоответствия между разными требованиями, предъявляемыми к системе, и (или) ограничениями, налагаемыми на нее законами природы, социальными, юридическими и экономическими законами, уровнем развития науки и техники, конкретными условиями применения и т.п. В качестве продуктивных знаний используются следующие виды противоречий (см. приложение 2): Технические противоречия (ТТЛ) - ситуации, когда попытка улучшить одну характеристику приводит к ухудшению другой характеристики. Физические противоречия (ФП) - ситуации, когда к технической системе, ее части или рабочей зоне предъявляются два взаимоисключающих требования. Иногда противоречие можно разрешить, изменив параметры процесса, но когда противоречие обостряется, то чаще всего для его разрешения требуется качественный скачок - создание нового облика ТС, Существуют стандарты на разрешение физических противоречий. Для отделения катализатора от продуктов реакции па установках каталитического крекинга используются циклоны. Стандартный циклон [8, 9, 10, 15, 38, 40, 102, 117, 118, 120, 135, 137, 138, 139, 145, 146, 147, 148, 172, 177, 185, 188, 190] функционирует следующим образом (рисунок 4.1.1.): исходная взвесь I тангенциально входит внутрь циклона, закручивается, создавая при этом центробежную силу. За счет центробежной силы частицы катализатора оседают на внутренней поверхности циклона, и под действием силы тяжести возвращаются в реактор, образуя поток II, очищенные продукты реакции выводятся через центральный патрубок, образуя поток III. Эффективностью работы циклона определяются такие характеристики установки каталитического крекинга, как унос катализатора и загруженность колонны К201 катализатором. В ходе проведения функционально-физического анализа циклона в нем было выявлено несколько ТП и ФП, в том числе: ТП: при увеличении параметра «скорость потока на входе в циклон», параметр «эрозионный износ» увеличится. При этом данное ТП можно обострить до ФП. ФП: с точки зрения увеличения центробежной силы, скорость потока в рабочей зоне ииклона должна быть максимальной, а с точки зрения уменьшения уноса каталтаторной пыли, скорость потока в рабочей зоне циклона должна быть минимальной. На основе стандартов на разрешение ФП, разработано несколько новых концептуальных моделей реализации циклона: Стандарт 1: Разнесение противоречивых свойств в пространстве. Например, применительно к циклону (рисунок 4.1.2.), реализация данного стандарта предусматривает введение условной поверхности, которая разделяет рабочую зону циклона на две составляющие. При этом одновременно скорость потока на введенной условной поверхности должна быть гарантированно максимальной, а на внутренней поверхности циклона -гарантированно минимальной (или равной пулю). Конструктишю это можно реализовать в двух вариантах (см. рисунок 4.1.2.): - введением тангенциально расположенных щелевых загородок, которые не касаются стенок циклона (для «влажных» частиц); - введением тангенциально расположенных щелевых загородок, которые касаются стенок циклона (для «сухих» частиц). При этом, твердые частицы, получая тангенциальное ускорение в зоне с повышенной скоростью движения потока попадают в зону с пониженной скоростью движения потока, где оседают на стенке циклона и осыпаются в реактор. При этом щелевые загородки могут быть динамичпыми (поворотными или с возможностью радиального смещения), что может послужить для регулирования параметров функционирования циклона. Введение таких щелевых перегородок позволит понизить сопротивление циклона за счет возникновения эффекта «акульей шкуры». Анализ патентов выявил аналог сформированной концептуальной модели U 27, 145]. При этом предварительный анализ показал, что разработанные концептуальные модели циклона обладают повышенными потребительскими качествами по сравнению с выявленным аналогом. Стандарт 2: Использование системных переходов Применение данного стандарта предусматривает введение в систему дополнительных функциональных элементов, позволяющих интенсифицировать реализацию главной функции и/или нивелировать действие вредной функции. В ходе проведения функционально-физического анализа циклона, выявлена вредная функция «уносить частицы потоком газа (на выходе из аппарата)». Проведенный патентный анализ выявил следующие способы нивелирования данного вредного воздействия; 1. Повышение массы улавливаемых частиц за счет введения в циклон распылителей [128] или испарителей [130] жидкости. 2. Введением в систему фильтрующего элемента [127, 129].
Оценка потенциальной эффективности использования методологии кодификации и продуктивных знаний о технологиях и оборудовании нефтегазопереработки
Развитие рыночной экономики в России требует модернизации отечественной промышленности с использованием передовых научно-технических разработок и системного применения накопленных и создаваемых научно-технических знаний. При этом в настоя [цеє время в России слабо механизмы, обеспечивающие непрерывную актуализацию научно-технических знаний и научно-технических разработок. В данной работе представлены результаты анализа проблем информационного обеспечения научно-технической сферы, причин их возникновения и возможных путей решения этих проблем.
Переход на качественно новый уровень научно-технологического обеспечения промышленности в России осуществляется за счет кодификации научных знаний и технологий.
Кодификация научно-технических знаний - наиболее эффективная, высшая форма систематизации результатов научно-технической деятельности, имеющих овеществленные качественные и (или) количественные характеристики, отражающие уровень их достаточности для решения практических задач по производству наукоемкой конкурентоспособной продукции (товаров, услуг). Целью кодификации научно-технических знаний является активизация вовлечения знаний в хозяйственный оборот,
Анализ подходов по решению проблем информационного обеспечения научно-технической сферы показал, что научно-методологические подходы по кодификации и оперированию отраслевыми продуктивными знаниями пока не сформированы. Это и определило актуальность данной работы.
Так как объектами кодификации являются знания, то в данной работе приведены типология знаний, обзор видов продуктивных знаний, систематика языков и способов представления знаний, результаты анализа услуг информационных хранилищ, а также систематика способов приобретения знаний, в том числе обзор методик выявления продуктивных знаний.
Сравнительный анализ методик выявления продуктивных знаний показал, что наибольшей эффективностью обладает методика проведения функционально-физического анализа (ФФА) научной школы проф. В.В.Попова, которая изначально была ориентирована на ТС горной отрасли и машиностроения. В работе выполнена адаптация методики проведения ФФЛ к ТС нефтегазопереработки. На основе сформированных механизмов оперирования продуктивными знаниями сформулированы основные требования к компьютерному инструментарию кодификации продуктивных знаний, разработаЕШ примерная функциональная структура унифицированной системы кодификации научных знаний и технологий. На основе полученных методических разработок автором сформирована методология кодификации продуктивных знаний, реализованных в технологиях и оборудовании нефтегазопереработки. В ходе апробации разработанной методологии на первом этапе выявлялись и кодифицировались продуктивные знания, реализованные в технологиях и оборудовании нефтегазопереработки (в работе представлены результаты выявления и кодификации продуктивных знаний, реализованных в кожу хотрубч атом теплообменнике, отстойнике, ректификационной колонне, циклоне). При этом выявлялись и кодифицировались следующие ВИДЕ,] продуктивных знаний: 1. Функции ТС (главная, основные, вспомогательные, вредные и. нейтральные). 2. Характеристики ТС (внешние, внутренние, экономические, эргономические, экологические). 3. Критерии прогрессивного развития ТС. 4. Технические противоречия в ТС. 5. Физические противоречия в ТС. 6. Физические, химические, биологические, геометрические и другие эффекты и явления, реализованные в ТС. 7. Следствия из закона стадийного развития ТС. 8. Следствия из закона прогрессивной эволюции ТС. 9. Следствия из закона соответствия между функциями и функциональной структурой ТС. 10. Частные закономерности развития ТС. 11. Ресурсы ТС и рекомендации по их использованию. 12. Эвристические приемы. 13. Аналогии ТС в природе и технике. На втором этапе выявленные и кодифицированные продуктивные знания применялись при концептуальном проектировании технологий и оборудования нефтегазо пере работки. При этом сформулированы направления совершенствования и разработаны новые концептуальные модели следующих технологий и оборудования нефтегазопереработки: ректификационная колонна, контактное устройство ректификационной колонны, электродегидратор, циклон. Автором планируется подача заявок на изобретение для защиты разработанных концептуальных моделей. В целом, в данной работе достигнуты следующие основные результаты: 1. Разработаны методологические основы выявления, кодификации и использования продуктивных знаний в нефтегазоперсработке, включающие следующее. 1.1. Методику проведения функционально-физическою анализа, позволяющую комплексно выявлять, систематизировать и кодифицировать продуктивные знания, реализованные в технических системах нефтегазопереработки. 1.2. Нач&тьные требования к компьютерному инструментарию кодификации продуктивных знаний, которые могут быть использованы для разработки технических заданий на создание программных средств, обеспечивающих повышение эффективности процесса кодификации знаний. 1.3. Функциональную структуру Унифицированной системы кодификации научных знаний и технологий, позволяющую определить место системы кодификации в структуре существующей системы научно-технической информации, направления работ по кодификации научных знаний и технологий, категории специалистов для организации и проведения этих работ. 2. В результате проведения функционально-физического анализа наиболее распространенных технических систем нефтегазопереработки сформированы в едином информационно-методологическом базисе начальные фонды отраслевых продуктивных знаний, позволяющие, при их использовании интенсифицировать проектную деятельность в нефтегазопереработке и повысить эффективность обучения отраслевых специалистов. 3. Разработан и апробирован новый подход в проектировании оборудования нефтегазопереработки, базирующийся на продуктивных знаниях и позволяющий повысить эффективность этапов концептуального проектирования. В результате апробации получены новые концептуальные модели оборудования нефтегазопереработки: циклона, контактного устройства, элсктродегидратора, отличающиеся от известных аналогов реализацией новых функций и свойств. Разработанные новые концептуальные модели могут быть использованы для аппаратурного оформления новых процессов и модернизации существующего оборудования.
