Wat is een systeem?

(1)

Systeemdenken: balansen - Leerdoelen

• Vraagstuk analyseren m.b.v. systeemdenken

• Behoudswetten massa en energie

• Procedure voor opstellen balans

• Voorbeelden:

• het aardgastransportnetwerk

• het elektriciteitsnet

• de chemische industrie

• huisvuilverwerking in Nederland

• een WKK-installatie

• een Ferrari

• etc.

• Literatuur/stof: hoofdstuk (elektronische) reader “De Systeembenadering”

(2)

Wat is een systeem?

(3)

Wat is een systeem?

• A system may be defined as “a structured assemblage of

elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment” (Asbjørnsen 1992)

• systeemgrens = de interface tussen systeem en omgeving

• systeemelementen = de componenten/ bouwstenen

• interne links = verbindingen tussen de systeemelementen (structuur)

• inputs/outputs = extern; gaan over de systeemgrens heen

(4)

Alles is te zien als een systeem!

• Een elektriciteitscentrale • Het elektriciteitsnet

Warmte-Kracht Centrale Rijnmond Energie

http://www.hoogvliet.org/00-meer2004/01-januari/19-energiecentr.htm Hoogspanningsleidingen voor de skyline van Frankfurt.

http://vorige.nrc.nl/economie/article2409822.ece/TenneT_koopt_Duits_elektriciteitsnet

(5)

Alles is te zien als een systeem!

• Een elektriciteitscentrale • Het elektriciteitsnet

HP-steam generation

Air supply

Power generation

Air

E

Water

Fuel

Water Power Exhaust

T

Systeem... ...grens, ...elementen, verbindingen?

(6)

De (Chemische) Industrie?

www.portofrotterdam.com • PortIndustry

www.shell.com

(7)

De (Chemische) Industrie?

De chemische industrie Inputs

Outputs Chemische

Fabriek

Outputs Inputs Uitwisseling

>>

Systeem Element

Systeem Grens

Flow

Categorie Info Chemische

Fabriek

Chemische Fabriek

Chemische Fabriek Chemische

Fabriek Chemische

Fabriek

Dijkema, G.P.J. (2004) , “Process System Innovation by Design”.

(8)

Wat is een systeem?

• A system may be defined as “a

structured assemblage of elements and subsystems, which interact through

interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment” (Asbjørnsen 1992)

• systeemgrens?

• systeemelementen?

• verbindingen?

• inputs, outputs?

De chemische industrie Inputs

Outputs Chemische

Fabriek

Outputs Inputs Uitwisseling

>>

Systeem Element

Systeem Grens

Flow

Categorie Info Chemische

Fabriek

Chemische Fabriek

Chemische Fabriek Chemische

Fabriek Chemische

Fabriek

Dijkema, G.P.J. (2004) , “Process System Innovation by Design”.

(9)

Systeem?

• A system may be defined as

“a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment”

(Asbjørnsen 1992)

• systeemgrens?

• verbindingen? (structuur)

• inputs, outputs

http://aardling.com/ferrari-458-italia/

(10)

Systeem?

• A system may be defined as

“a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment”

(Asbjørnsen 1992)

• systeemgrens?

• verbindingen? (structuur)

• inputs, outputs

http://www.mocpages.com/moc.php/11547

(11)

Wat is een systeem?

• A system may be defined as “a structured assemblage of

elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its environment” (Asbjørnsen 1992)

• systeemgrens (interface tussen systeem en omgeving)

• systeemelementen

• verbindingen tussen systeemelementen (structuur)

• inputs, outputs

• combinatie leidt tot prestatie, gedrag van het systeem

• het systeem vervult een FUNCTIE

(12)

Systeem?

• A system may be defined as “a structured assemblage of elements and subsystems, which interact through interfaces. The interaction occurs between system elements and between the system and its

environment” (Asbjørnsen 1992)

• systeemgrens (interface tussen systeem en omgeving)

• systeemelementen

• verbindingen tussen

systeemelementen (structuur)

• inputs, outputs

• combinatie leidt tot prestatie, gedrag van het systeem

• het systeem vervult een FUNCTIE

http://aardling.com/ferrari-458-italia/

(13)

Waarom systeemdenken (1)?

• Basisregels hoe systemen werken zijn toepasbaar voor…

• natuurlijke, technologische, economische, ecologische, fysische, maatschappelijke en politieke systemen.

• productie processes, producten, informatiesystemen

• Systeembenadering is de basis voor analyse van industriële installaties:

• economie: kosten/baten analyse; schatting investeringen;

• ecologie: input/outputs “wieg-tot-graf” ketenanalyse

• technologie: dimensie, grootte van het systeem analyse inrichting van het systeem ontwerp

(14)

Aardgas en CO

₂

• Tot hoeveel CO

₂

uitstoot leidt de Nederlandse

aardgaswinning?

(15)

Aardgas – stand van zaken

• Velden raken uitgeput

• horizon nog 20-25 jaar

• Infrastructuur:

• 50 jaar opbouw, miljarden €

• “Ageing assets”

• Ontwikkelingen:

• Nieuwe pijpleidingen

• Aardgasopslag

• LNG-Terminal

• Contractering “remote” gas: Trinidad &

Tobago, Qatar, North-West Shelf etc.

• Van “producent”

• naar “gashub”

• Herkomst: Nederland 73

• Bestemming:

• Nederland 34,4

• Duitsland 18,8

• Ver. Koninkrijk 10,6

• Italië 7,1

• Frankrijk 6,7

• België 4,7

• Zwitserland 0.7

Miljard Nm³ 48,6

(16)

Waarom systeemdenken (2)?

• Gedrag van een systeem is afhankelijk van zijn structuur (interactie van

systeemelementen) en de relatie met zijn omgeving

• Elk systeem is meer dan de optelling van het gedrag van zijn afzonderlijke elementen!

• Op elk aggregatie niveau:

• Systeem is te decomponeren in subsystemen

• Deze (sub)systemen zijn weer te decomponeren in (sub)-

subsystemen

• etc.

http://rummage.typepad.com/rummage/2007/11/index.html

(17)

Waarom systeemdenken (2)?

• Systeemdecompositie:

• systemen bestaan uit subsystemen

• subsystemen bestaan uit sub- subsystemen

• sub...systemen bestaan uit systeemelementen

• Systeemanalyse:

• wat is een geschikte systeemdecompositie??

• Keuze van aggregatieniveaus

• Bijv. locaal, regionaal, nationaal

• Industriële economie / Industriegebied / Industrieel complex / Fabriek?

• Fabriek / -Sectie / Apparaat / Onderdeel?

http://rummage.typepad.com/rummage/2007/11/index.html

(18)

Waarom Systeemdenken (4)

Randstad 380 kV

(19)

Voorbeeld: de Aarde als systeem

•Aarde

• open systeem voor energie

• gesloten systeem voor materie

•Aarde als milieusysteem

• open

• zwakke integratie

• zeer complex

(20)

de Aarde als systeem:

veel gebruikte systeemdecompositie

•Aarde

•open systeem voor energie

•gesloten systeem voor materie

•Aarde als milieusysteem

•open

•zwakke integratie

•zeer complex

(21)

Systeemdenken: industrie en milieu

• Milieu als bron en put

(22)

Systeemdenken: industrie en milieu

• Milieu als bron en put

• “Society” als systeem decompositie t.b.v. analyse

Industry

(23)

Systeemdenken: industrie en milieu

• Milieu als bron en put

• “Society” als systeem decompositie t.b.v. analyse

HP-steam generation

Air supply

Power generation

Air

E Water

Fuel

Water Power Exhaust

T

E-centrale

(24)

Food Textile Paper Fertilizer Oth. chemical Building material Basic metal Oth. metal Oth. industry

Transport Homes Cokes factories

Refineries

Power plants Winning

Import

Export The Netherlands

Import

Export

Systeemdecompositie Nederlandse Economie

Winningsbedrijven Energie-bedrijven Eindgebruikers

(25)

Black-box systeem-model

• “Black-box” model:

• elk systeem wordt

gekarakteriseerd door zijn inputs en outputs.

HP-steam generation

Air supply

Power generation

Air

E

Water

Fuel

Water Power Exhaust

T

(26)

Process systems engineering:

Open the Black-box

• “Black-box” openen:

• elk systeem wordt gekarakteriseerd door zijn inputs en outputs

• we zien wat er in het systeem zit

Dijkema, G.P.J., Process System Innovation by Design, 2004

HP-steam generation

Air supply

Power generation

Air

E

Water

Fuel

Water Power Exhaust

T

(27)

Systeemdenken: industrie en milieu

• Industriële productie:

• onttrekking van grondstoffen aan de aardkorst

• industriële bewerkingen tot gereed product

• sommige bewerkingen: emissies, afval

• producten: na gebruiksfase afval

• Voorafgaand aan gebruik milieu als put treffen we voorzieningen die we

verantwoord vinden en die betrouwbaar worden geacht

http://antwerpdiamondsblog.com/the-victor-mine/

(28)

Systeemdenken

• Voorafgaand aan gebruik van het milieu als put treffen we voorzieningen die we verantwoord vinden en die betrouwbaar worden geacht

• Voorbeelden?

(29)

Systeemdenken

• Voorafgaand aan gebruik milieu als put treffen we voorzieningen die we verantwoord vinden en die betrouwbaar worden geacht

• Voorbeelden?

• onttrekking: boorspoeling; mijnafval; ganggesteente

• industriële bewerking: end-of-pipe; procesgeïntegreerde maatregelen; schone/groene grondstoffen & processen

• afgedankte produkten: recycling; afvalverwerking

• Huishoudens: afvalinzameling en -verwerking

(30)

Waarom systeemdenken (3)

• … geeft je de mogelijkheid complexe, ongestructureerde informatie te ordenen, en methoden voor oplossing te overwegen.

• … een gevonden oplossing kan vrij indirect en moeilijk te

begrijpen zijn voor niet-systeem-denkers, maar het werkt beter

• … de oplossing geeft betere resultaten geïntegreerd in plaats en tijd

• systeemdenken: krachtig hulpmiddel/denkwijze in combinatie met inhoudelijke kennis (waar gaat het over).