Putkilinjan suunnittelu integroidussa simulointiympäristössä

Abstract

Työn tavoitteena oli määritellä kirjallisuustutkimuksen ja suunnitteluesimerkin avulla vaatimuksia integroidulle simulointiympäristölle, joka sisältää simulointiohjelmien lisäksi prosessilaitteiden mitoitusohjelmia ja prosessilaite- ja mallitietokannan. Lisäksi pohdittiin simulointiympäristön tuomia etuja prosessissuunnitteluun. Esimerkkinä käytettiin yksinkertaista putkilinjaa. Ensin selvitettiin prosessisuunnittelun kulkua, menetelmiä, apuvälineitä ja ajankohtaisia teemoja kirjallisuuden perusteella. Prosessisuunnittelun menetelmistä keskityttiin yksityiskohtaisemmin prosessisimulointiin. Lisäksi etsittiin kirjallisuudesta esimerkkejä integroiduista suunnitteluympäristöistä. Kirjallisuusselvityksen perusteella määriteltiin yleisiä vaatimuksia integroidulle simulointiympäristölle. Seuraavaksi suunniteltiin esimerkkinä käytetty putkilinja ja kuvattiin suunnittelun eteneminen. Suunnitteluesimerkin avulla pyrittiin tunnistamaan suunnitteluprosessista ne kohdat, joissa integroitu simulointiympäristö helpottaisi työskentelyä sekä pohtimaan yksityiskohtaisemmin integroidun simulointiympäristön toimintoja. Lopuksi kuvattiin putkilinjan suunnittelun eteneminen integroidussa simulointiympäristössä ja pohdittiin sen etuja verrattuna perinteiseen putkilinjan suunnitteluun. Tutkimuksen perusteella integroitu simulointiympäristö tehostaa prosessisuunnittelua siten, että simulointimallien määrittelyissä tarvittavat laitetiedot ovat saatavissa helposti ja nopeasti ohjelmien ymmärtämässä muodossa. Simulointiympäristössä tieto eri sovellusten välillä siirtyy osittain automaattisesti, minkä takia ohjelmiin ei erikseen tarvitse syöttää samoja tietoja. Lisäksi integroitu simulointiympäristö tukee rinnakkaista suunnittelua ja automaatio- ja prosessisuunnittelun integrointia.Jatkotutkimusehdotuksena on lisäselvitykset siitä, miten simulointiympäristö sijoittuisi yrityksissä jo olemassa oleviin suunnittelujärjestelmiin, etenkin tiedonhallintajärjestelmiin nähden. Muina jatkotutkimusehdotuksina on integroidun simulointiympäristön tarkasteleminen automaatiosuunnittelijan kannalta sekä vaatimusmäärittelyjen tarkentaminen. Työssä ei juuri ole kiinnitetty huomiota siihen, kuinka helposti ehdotetut simulointiympäristön toiminnot ja vaatimukset ovat toteutettavissa teknisesti tai ylipäätään ovatko toteutettavissa, joten tämäkin vaatinee jatkotutkimuksia.

The objective of this thesis was to define requirements for an integrated simulation environment, which consists of different simulation programs, equipment sizing programs and process equipment and model database. The possible advantages it offers compared to traditional process design tools were also discussed. The study was based on literature survey and an example of a design problem. A simple pipeline was used as an example problem. First, process design in general was discussed, including the stages of design project, design methods, design tools and current issues in process design. Process simulation as a design method was discussed in detailed. Other integrated design environments were also studied. General requirements for an integrated simulation environment were defined based on the literature survey. Then, the pipeline used as an example was designed and the design process was documented. The stages in a design project, where an integrated simulation environment might be useful, were identified with the help of design problem. Also more detailed functionalities and requirements for an integrated simulation environment were defined. Finally, the pipeline design process in an integrated simulation environment was described and compared to traditional pipeline design process, which was documented earlier. Based on this research, it seems that integrated simulation environment, which consists of different simulation programs, equipment sizing programs and process equipment and model database improves the design process by enabling partly automatic data transfer between different programs. The equipment data, which is needed when defining simulation models, is easily available in right format for the simulation programs. That also improves the design process. Integrated simulation environment supports also concurrent engineering and integration of control and process design.Further research could be made on what is the position of the simulation environment in respect to existing design systems, especially in respect to project and data management systems. Other subjects for further research could be to consider the simulation environment from the control designer's perspective and to specify requirements for the environment. In this thesis the environments technical aspects have been left without attention, so naturally they have to be considered also when developing ideas further