2.3. Некоторые экспериментальные данные в работоспособности химических установок.

2.3.1. Для многих технологических систем типична кривая зависимости интенсивности отказов (число отказов в единицу времени) от времени, изображенна на рис. 2.

Кривая зависимости интенсивности отказов технологической системы от времени.

Рис. 2. Типичная кривая зависимости интенсивности отказов технологической системы от времени. Отсчет времени ведется от начала пусковых работ.

На интервале времени (0а) для кривой 1 проводятся пусковые работы, здесь высока интенсивность отказов, так как выходит из строя все, что может и не может ломаться. На интервале времени (аb) интенсивность отказов стабилизируется, это период нормальной эксплуатации технологической установки. На интервале (bc) начинается рост интенсивности отказов, вызванный физическим износом оборудования. Где-то на отрезке (bc) пора демонтировать технологическую установку с помощью бульдозера и автогена.

Если n1 достаточно мала (малые затраты на ремонт и штрафы за простой), а длительность (аb) достаточно велика, то работа химико-технологической системы позволяет вернуть кредит с процентами на создание этой системы и обеспечить владельца установки некоторой прибылью. В противном случае (см. кривую 2 на рис. 2) владелец установки не сможет ни вернуть кредит, ни, тем более, получить прибыль.

2.3.2. Оказывается, надежность систем - очень дорогое «удовольствие». На рис. 3 представлена зависимость затрат на разработку и создание технологической системы от вероятности работоспособности (об это чуть далее).

Зависимость затрат при разработке и создании технологической системы от вероятности работоспособности.

Рис. 3. Зависимость затрат при разработке и создании технологической системы от вероятности работоспособности.

Оказывается, при Р < 0,7 затраты увеличиваются примерно линейно, затем начинается быстрый рост и при Р→1 эти затраты→∞. Интересно, что при Р < 0,7 затраты обусловлены преимущественно с материальными ресурсами, при 0,9 < Р < 1 затраты связаны с наукоемкостью и чем ближе Р к 1, тем больше и больше роль затрат на научные исследования.

Продукция ВПК по определению должна иметь Р→1, и потому она так дорого стоит для налогоплательщика, потому в дореформенное время в СССР просто не хватало ни людских, ни материальных, ни финансовых ресурсов для создания надежных технологических систем вне ВПК. Действительно, опыт расчета вероятности работоспособности (а он очень невелик - 2-3 технологические установки) для гражданских отраслей промышленности показывает, что отечественные технологические установки имели вероятность работоспособности в худшем случае Р = 0,22 (линии в отрасли строительных материалов) и Р = 0,62 в лучшем (установки в тяжелой химии). Иными словами, при тиражировании таких систем работоспособной будет лишь какая-то 5-я установка в первом случае, и чуть больше половины - во втором.

В настоящее время состояние экономики Японии таково, что инвесторы этой страны не дают денег на создание технологических линий, если Р < 0,7. Их опыт и понимание ситуации в макроэкономике показывает, что тогда слишком велик риск невозврата кредита, не говоря уж о процентах за него. Интересно, а какова минимальная вероятность работоспособности системы, еще достойная инвестиций на ее создание, в наших сегодняшних расхристанных условиях?

2.3.3. Примерно 20 лет назад в Московском институте химического машиностроения на кафедре «Химическое аппаратостроение» под руководством ныне покойного И.Б. Жилинского была сделана интересная кандидатская диссертация. В ней рассматривались 9 одинаковых производств супераммофосного удобрения большой единичной мощности. Одинаковой - это означает, что все они создавались по одному технологическому регламенту, по одному проекту, по одному комплекту рабочей документации, были одни и те же заводы-изготовители оборудования. Разными были только географические точки и время создания. Аспирант исследовал число простоев и их причины для каждой установки, а потом эти данные усреднялись по множеству этих 9 производств.

Результат таков. Если все остановки обозначить за 100%, то, оказалось, что 50% - 75% всех остановок производств и последующих простоев установок обусловлены социально-организационными причинами. А именно: отсутствие сырья, хотя бы одного вида энергии, оборотной воды, переполнение емкостей с готовой продукцией из-за отсутствия транспорта для вывоза готовой продукции, поломки оборудования из-за монтажа его с явными и скрытыми дефектами и из-за люмпенизированности обслуживающего персонала, отсутствия материалов и запчастей для планового ремонта, т.к. не было ни одного рубля амортизационных отчислений (только давай, давай план, а там хоть трава не расти). Попросту говоря, эти 50% - 75% остановок и простоев вызваны хаосом и беспорядком во всей системе производства страны и некоторыми оригинальными особенностями регионального характера.

Остальные 25% - 50% остановок производств и следующих за ними простоев обусловлены объективными обстоятельствами. К ним, как мы теперь понимаем, относится:

  1. Неточность изготовления узлов и деталей нестандартного оборудования, особенно тех, которые влияют на гидродинамику потоков, авторский надзор конструкторов за изготовлением или был формальным, или не проводился вообще. Кроме того, конструктор не был вооружен методом, инструментом обнаружения наиболее вредоносных неточностей.
  2. Неопределенность, неточность научно-исследовательской информации, которая использовалась разработчиками технологической системы. Сюда относится выбор набора маршрутов химических реакций из числа возможных, неточность определения констант равновесия и скоростей реакций, тепловых эффектов реакций.
    Разработчики тепло-массообменной аппаратуры и реакторов вынуждены пользоваться критериальными уравнениями, дающими малую точность определения коэффициентов интенсивности переноса. Например, точность определения коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции не лучше 30%, при кипении и конденсации - не лучше 50% - 100%, гидравлических местных сопротивлений и коэффициентов трения не лучше 50%. Может быть, эти цифры будут неожиданным откровением, но это так! Физико-химические «постоянные», оказывается, зависят от всего на свете и тоже имеют какую-то точность.
  3. Колебания расхода сырья (энергии) и его (ее) параметров на входе в технологическую установку, которые определяются точностью дозирующей аппаратуры и качеством работы сырьевого цеха. Далее оказалось, что эти колебания наиболее вредоносны для надежности технологической системы, и до сих пор нет метода определения допустимой амплитуды этих колебаний около номинального значения.
  4. Организация обратных связей частей технологической установки во имя экономической и экологической эффективности. Эти связи резко уменьшают надежность системы, а эффективность становится чисто бумажным явлением. Вообще, создается впечатление, что надежность и эффективность подчинены своеобразному принципу Гейзенберга: их произведение равно постоянной величине.

350 лет существования капитализма в Европе и 200 лет в США показали, что капиталист, частный собственник вполне смог навести порядок на своем предприятии, следовательно, 50% - 75% простоев капитал решительно ликвидировал, а «социализм» плодил, почему и пришла «перестройка». Но вот остальные 25% - 50% остановок остаются нашей общей головной болью.

Подведем некоторые итоги.

  1. По существу инвестор (государство, финансово-промышленный концерн, группа коммерческих банков, пенсионные и страховые фонды) и владельцы промышленного капитала совершенно беззащитны против неопределенности меры риска вложений капитала в промышленность. Дело в том, что они вынуждены принимать ответственные финансовые решения на основании ТЭО (см. рис. 1), в котором нет учета надежности будущей технологической линии.
  2. Попытка инвесторов уменьшить степень риска вложений капитала путем организации конкурсов - безуспешна, т.к. у жюри нет количественного естественно-научного метода, инструмента отбора наилучшей технологической системы. Кумовство и взятки в таких делах не проходят.
  3. Современным отечественным инвесторам досталось тяжкое наследство, которое связано не только с гримасами «социализма», сколько с тем, что темп роста требований к качеству технологических установок много больше темпа изменения сознания и мышления разработчиков этих установок, ну а о темпе релаксации высшего образования в России и говорить не приходится.

По существу совершенно необходим метод анализа, экспертизы, исследования, проверки работоспособности и надежности технологических систем. Это стало понятно еще в 1980 году, когда в рамках Министерства химического и нефтяного машиностроения встала проблема, какие технологические установки надо создавать, какие технологии можно «одевать в железо», не опасаясь их низкого качества. В следующей нашей статье мы предложим такой метод, нисколько не претендуя на исключительность, а просто в качестве прецедента.

Наверх

Скачать статью в формате Word