Проблемные ситуации

Допустим, что мы согласились с утверждением о том, что в основе любой инженерной деятельности, в том числе и в деятельности инженера-металлурга, лежит методология моделирования, и решили сразу строить модели. Возможно ли это?

Оказывается, что до этого еще далеко. Почему? Мы не имеем пока ни задач, ни проблем, для решения которых целесообразно использовать методологию моделирования.

К сожалению, в своей работе мы не имеем четко поставленных задач или проблем, подобно тому, как это делается в школе или в институте. Там мы привыкли иметь дело с четко сформулированными условиями задачи и твердо знали, что необходимо найти. В реальной жизни мы, как правило, сталкиваемся с ситуациями, т.е. с совокупностями обстоятельств.

Если обстоятельства нас устраивают, то проблемной ситуации перед нами не возникает. Говорят, что даже если они нас не устраивают, но мы твердо знаем путь изменения неблагоприятных обстоятельств в благоприятные, то здесь также нет проблемной ситуации.

К сожалению, большая часть ситуаций, возникающих в производственной деятельности, научных исследованиях, управлении, относится к проблемным. Примем, что проблемная ситуация перед нами возникает тогда, когда «что-то не так или что-то не то» и мы не знаем, что нам делать.

Под задачей мы будем понимать разновидность вопроса, имеющего четко поставленную цель и конкретный путь (несколько путей) ее решения.

Под проблемой будем понимать разновидность вопроса, имеющего четко поставленную цель, но при этом пути достижения этой цели не могут быть установлены достаточно строго в данный момент времени.

Проблема может быть решена (или предполагается ее решение) с помощью нескольких задач, т.е. проблема «больше» задачи.

Анализируя реальные ситуации, мы сами должны ставить задачи или проблемы иникто за нас этого делать не будет.

А теперь рассмотрим ситуацию, которую можно отнести к проблемным.

Предположим, не совсем ясны процессы нагрева слитков перед прокаткой.
Слитки помещаются в нагревательный колодец партиями. Через 6-12 ч они извлекаются оттуда и подаются на прокатный стан. Распределение температуры в слитке неизвестно и нет измерительных средств, позволяющих его контролировать.

Как правило, в ходе нагрева измеряется лишь температура стенок нагревательного колодца. Такая неполнота информации затрудняет регулирование скорости горения топлива и определение момента извлечения того или иного слитка из колодца. Слишком высокая скорость сжигания топлива ускоряет коррозию металла и может привести к оплавлению. Слишком низкая скорость увеличивает время пребывания слитка в колодце. Если слиток извлечен из колодца рано, когда он еще не прогрелся равномерно, будут дефекты при прокатке. Слишком длительный нагрев снижает производительность участка нагревательных колодцев и повышает издержки производства. Что можно предпринять в данном случае?

Очевидно, что таких или аналогичных ситуаций в практике встречается бесконечное множество. Что общего в этих ситуациях? Пожалуй, то, что они относятся в основном к нижнему уровню нашей большой иерархической системы «металлургическое производство».

Давайте попробуем сформулировать задачи или проблемы. Для этого прежде всего надо четко наметить цели.

Какая главная цель ставится в описанной ситуации? Очевидно, что нужно таким образом организовать нагрев, чтобы вынимать слиток из колодца в тот момент, когда он наиболее равномерно прогрелся до заданной температуры.
Какими путями можно этого достичь? Таких путей существует много, но для этого нужно ответить на множество вопросов, решить много задач или проблем. Одна из таких проблем – создание системы автоматического управления нагревом. При этом никак не обойтись без разработки (как говорят, синтеза) модели процесса нагрева слитков и модели устройства управления.

Для достижения поставленных целей практически во всех случаях в той или иной степени необходимо проводить исследования с помощью моделей.

Теперь нам стало более ясно, что модели используются для исследования (изучения) технологических процессов, управления ими и для их проектирования.

При этом в большинстве случаев ставится задача оптимизации, т.е. поиска максимума или минимума какой-либо величины.

Можно, конечно, спросить: а что же раньше, до широкого использования концепции моделирования, исследование, проектирование и управление не осуществлялись? Осуществлялись. Говорят, что в замкнутой технологической системе методом проб и ошибок рана или поздно можно установить оптимальные режимы. К сожалению, значительно чаще это бывает поздно.

Подводя итоги, мы можем сказать, что для любой из реальных ситуаций, непрерывно возникающих на производстве, а также при проведении научных исследований найдутся модели, с помощью которых можно ответить на поставленные вопросы. Существенно, что модели обязательно будут зависеть от поставленных вопросов, или, как говорят, от постановки задачи. Так что для одной и той же ситуации в принципе можно построить много различных моделей.