Все прожекты зело исправны быть должны,
дабы казну зряшно не разорять.
Кто прожекты станет абы как ляпать,
того чина лишу и кнутом драть велю.
Петр 1.

Сразу отметим, что эта статья навеяна ознакомлением с обширной литературой из «Библиотеки концептуальных знаний» и, в частности, попыткой освоения Достаточно Общей Теории Управления (ДОТУ) [1].

§1. Почему надо управлять разработкой технологической системы?

И дореформенный практический опыт участия в создании химико-технологических систем (ХТС), промышленных установок и редкие случаи такого участия в настоящее время показывают следующую технологию созидания. Оказывается, начинают разработку будущей технологической линии химики-технологи. Они проводят комплекс исследований химических и фазовых превращений сначала на пробирочном уровне, далее укрупняют масштаб рассмотрения до пилотной установки. Последняя представляет собой микрообраз будущей промышленной установки: предлагается технологическая схема, набор необходимого оборудования, образуются зачатки системы контрольно-измерительных приборов и автоматизации (КИПиА). Одновременно, химики-технологи указывают набор параметров (их номинальные значения) и разрешенный с их точки зрения диапазон отклонения этих параметров от номинала (эти параметры будем далее называть заданными параметрами ХТС). Здесь химики-технологи гарантируют «жесткую» предсказуемость течения процессов химического и фазового превращений в желательном направлении.

Заметим сразу, что элементы множества заданных параметров химико-технологического плана взаимно независимы по своему происхождению. Действительно, стадия подготовки сырья, стадии смешения, нагрева или охлаждения технологического потока, стадия катализа, стадия разделения – все это разные технологические переделы, их разрабатывают разные коллективы специалистов без всякой взаимосвязи друг с другом.

Далее наступает этап дальнейшего увеличения масштаба рассмотрения: начинается создание опытно-промышленной установки. Ее единичная производительность на порядки больше мощности пилотной установки химиков и в разы меньше производительности будущей химической установки. Глубокая подоплека этого этапа создания установки состоит в том, что никто не умеет предсказывать, прогнозировать течение процессов тепло-массообмена и химических превращений при увеличении производительности и линейных размеров аппаратов и реакторов. Среди разработчиков химических установок что-то Кассандр не наблюдается, просто все знают, что, увеличив масштаб установки, в ней все будет не так, как в маленькой пилотной установке.

На этапе создания опытно-промышленной установки первый раз подключаются машиностроители. Теплофизики и специалисты по процессам и аппаратам химической технологии начинают заниматься процессами переноса количества движения (гидродинамикой), массы и теплоты, разрабатывают физико-математические модели этих процессов, проводят необходимые экспериментальные исследования с целью разработки нестандартных аппаратов технологической системы. При этом в своей работе специалисты по процессам руководствуются императивами химико-технологического регламента, разработанного химиками-технологами. Здесь информация перешла от химиков к «процесщикам» как эстафетная палочка. Специалисты по процессам даже не обсуждают повеления их величеств химиков-технологов, их требования и условия. Их задача при разработке нестандартного оборудования (реактора, агрегата) обеспечить место и время для протекания химических и фазовых превращений при условиях, определенных химиками-технологами.

Естественно, что специалист по процессам генерируют свои элементы множества заданных параметров. Как правило, это параметры гидродинамической природы, т.к. приходится добиваться равномерности потоков по сечению, сражаться с обратными потоками (продольным перемешиванием), исключать даже намеки на застойные зоны в реакторе (бывает, что это чревато аварией) и т.д. Одновременно, «процесщик» определяет условия ламинарности или, напротив, развитой турбулентности при движении технологического потока в реакторе.

В конце концов, специалист по процессам выдает свой специфический «товар»: расчетно-пояснительную записку, где указаны процессные заданные параметры, и эскизный проект. Заметим здесь же, что этот специалист знать не знает об амплитуде заданных параметров химиков-технологов, он работал по номиналам, указанных в химико-технологическом регламенте.

Этот «товар» по эстафете передается в конструкторское бюро, где главный конструктор приступает к разработке сборочного чертежа и подсборок для нестандартного аппарата будущей химико-технологической системы. Здесь господствуют такие науки как теоретическая механика, сопротивление материалов, теория циклических нагрузок и усталостных явлений и т.д. Одновременно, главный конструктор решает, где расположить опоры, как расставить штуцера, чтобы слесарю было удобно крутить гайки, где поставит смотровой люк, чтобы обслуживающий персона мог легко забраться внутрь реактора, где расположить взрывной клапан, чтобы энергию взрыва направить не в людей. Короче говоря, конструирование – это свое машиностроительное действо, и, конечно, конструктор производит свое подмножество заданных параметров и, конечно, он знать не знает об амплитудах заданных параметров химиков и специалистов по процессам и аппаратам, у него своя головная боль, тем более, что почему-то он первый претендент на тюремные нары в случае аварии с человеческими жертвами.

«Товаром» конструкторского бюро являются сборочные чертежи, чертежи деталей (все это будет передано заводам-изготовителям), одновременно, указываются габаритные размеры для опор, общий вес аппарата.

Наконец, технологический регламент на проектирование и «товар» конструкторов, опять-таки, по эстафете передается в проектную организацию. Здесь производится огромное количество расчетов, чтобы определить весь набор стандартного оборудования. Но предложить проектный набор оборудования, означает, по неведению проектировщиков, добавить новое подмножество заданных параметров. Действительно, каждый завод-изготовитель стандартного оборудования в своих технических условиях указывает те параметры эксплуатации, при которых он гарантирует работоспособность своего изделия. Эти-то параметры и становятся заданными. Причем, опять-таки амплитуды отклонения этих параметров от номинала никак не согласованы с амплитудами других заданных параметров.

Далее, разрабатывается схема пространственного расположения всего оборудования, обвязка газоходами и трубопроводами, определяется местоположение запорной и регулирующей аппаратуры, наконец, гидравлические расчеты позволяют подобрать насосное и тяго-дутьевое оборудование, рассчитываются мощности электродвигателей.

Проектная организация в своей экономической части проекта устанавливает штатный состав обслуживающего и вспомогательного персонала. По существующей в настоящий момент системе цен и прейскурантов заводов-изготовителей определяется стоимость будущей технологической установки (капитальные затраты), а, зная стоимость потребляемого сырья, энергии, воды, зарплату обслуги, находится годовая себестоимость готовой продукции этой химической установки. При этом экспертно определяется длительность плановых остановок и также экспертно – неплановых. Далее проектировщики считают, что остальное время календарного года будущая установка будет работать как швейцарские часы. Так рассчитывается годовая себестоимость и отсюда, зная сегодняшние цены на готовую продукцию технологической установки, находится срок окупаемости капиталовложений, т.е. кредитных денег, инвестиций на создание этой установки.

«Бумажный» этап создания технологической системы здесь завершается, все мины замедленного действия против надежности установлены и ждут пусковых работ. Наступает пора самых мощных материальных и финансовых затрат: заводы-изготовители делают стандартное и нестандартное оборудование и присылают его на монтажную площадку; строители и монтажники делают фундаменты, проводят подземные коммуникации, возводят здания промышленных цехов и помещений, создают «этажерку» металлоконструкций, устанавливают тяжелое оборудование, делают обвязку его газоходами и трубопроводами; здесь же суетятся электрики, монтируя систему силового и осветительного электроснабжения; сантехники занимаются водоснабжением и вентиляцией; последними приходят «аристократы»- специалисты по КИПиА, создают в операторной главный щит управления и контроля за технологическим процессом, соединяют его с датчиками и исполнительной аппаратурой.

И вот стоит она, красавица химико-технологическая установка, вся, как елочная игрушка, блестит алюминиевой фольгой теплоизоляции, строгие ряды газоходов и трубопроводов покрашены в яркие цвета, арматура сияет дизайном и ярким цветом покраски, все кажется таким умным и целесообразным. Можно даже в душе слегка надуться от гордости (конечно, до пуска этой установки).

Заранее создается пусковая бригада. Прежде всех в нее входят будущие операторы созданной технологической устанровки, которые прошли теоретическое обучение у разработчиков и даже сдали экзамены. В пусковую бригаду включаются представители разработчиков: химик-технолог, специалист по процессам и аппаратам, проектировщик, конструктор, заводской технолог. Завод-жертва, на территории которого установлено «это достижение науки и техники», выделяет для трехсменной работы бригады слесарей, газо-электросварщиков, киповцев.

Начались пусковые работы. И если все, что делалось до того, назвать преступлением, то пусковые работы естественно назвать наказанием. Действительно, начинает ломаться и выходить из строя все, что может и не должно ломаться, технологический режим никак не удается «загнать» в регламентные нормы. По ночам пуско-наладочные бригады организуют мозговые атаки с целью решения некорректной задачи: как по следствию установить причину события. Когда намечается некий вариант решения, то начинают заменять оборудование, переделывают обвязку газоходов и трубопроводов, меняют сгоревшие электродвигатели на более мощные и т.д. Изменили, результат тот же, снова мозговая атака, новый вариант решения нерешабельной задачи и т.д. В дореформенные времена новые химико-технологические системы запускались долго (1 – 1,5 года) и трудно. В конце концов, оказывалось, что или систему не удается запустить вообще хоть в какой-то устойчивый режим, или установка «соглашалась» работать, производя продукт плохого качества и не проектного количества. Но все так измучались, что и этому были рады! Технологическая установка сдана в эксплуатацию, ура-а-а!

А вообще-то «и скучно, и грустно, и некому руку подать в минуту душевной невзгоды»: истрачен (профукан) труд многих специалистов, истрачено время (разработка мощных химических установок ведется не один десяток лет), истрачены материальные ресурсы и энергия, а создали установку-урода. Лучше бы и не брались, а ресурсы истратили бы на удовольствия.

Читать далее:
§2. Необходимость управления процессом разработки и создания технологий

Наверх

Скачать статью в формате Word