Исследование и разработка системы управления производством листового стекла с учетом экологических аспектов

В эпоху глобализации и сливания национальных рынков в единую общемировую торговую площадку, предприятия открыто сталкиваются друг с другом в конкурентной борьбе. Эта борьба заставляет конкурирующие стороны находить новые методы обеспечения и повышения конкурентоспособности предоставляемых ими продукции и услуг.

В рыночных условиях эффективность деятельности предприятия определяется двумя параметрами: качеством и ценой [1]. Цена, безусловно, отражает качество. Спрос на продукцию и услуги определяется соотношением «цена/качество». В конкурентной борьбе, побеждает тот, у кого при сопоставимой цене выше качество.

В течение последних 5−10 лет в мире наблюдается рост осознания того, что эффективное управление окружающей средой является важным фактором решения основных задач организаций, тесно связанных с системой менеджмента качества. Различные организации становятся все более заинтересованными в том, чтобы добиться достаточной экологической эффективности и демонстрируют воздействие своей деятельности, продукции или услуг на окружающую среду с учетом своей экологической политики и целевых экологических показателей [2].

Переход России к рыночной экономике, конкурентная среда в условиях рынка обязывают руководителей стекольных производств уделять большое внимание проблемам качества, охраны окружающей среды, профессиональной безопасности и охраны труда. Листовое стекло представляет важнейший вид продукции, вырабатываемой стекольной промышленностью. Наибольшую часть листового стекла используют в промышленности, гражданском, жилищном и сельскохозяйственном строительстве. Крупными потребителями являются автомобилестроение, вагоностроение, железнодорожный транспорт.

Решение задач управления качеством и охраной окружающей среды связано с особенностями протекающих технологических процессов.

Стекольное производство относится к числу энергоемких производств, характеризуется непрерывностью процессов и их многотоннажностьюотличается консервативностью. Не смотря на достаточно высокий уровень автоматизации в технологическом процессе, еще преобладают ручные приемы управления. Технологические процессы производства являются многостадийными, характеризуются взаимообусловленностью технологических стадий, динамичностью, изменчивостью во времени, неоперативностью поступления информации о свойствах и качестве выпускаемой продукции [4].

Стекольное производство как объект управления характеризуется обусловленностью поведения окружающей средой (поставка сырьевых материалов, энергетических ресурсов, влияние рынка и др.), характером целевой установки (устойчивостью и эффективностью), что определяет открытость системы и взаимосвязь со средой.

Вопросам управления качеством, охраной окружающей среды посвящены исследования ученых разных стран: Никифорова А. Д., Федюкина В. К., Шухарта В., Дёминга Э. и др. Серьезную основу для развития теории управления качеством и концепции ИСМ, прежде всего применительно к стекольному производству, заложили труды отечественных академиков в области химической технологии и стекольного производства Кафарова В. В., Китайгородского И. И., Саркисова П. Д., академика в области теории систем и управления Прангишвили И.В.

Накоплен значительный опыт в области интеграции систем управления, важность внедрения ИСМ для предприятий России отражена в работах Адлера Ю. П., Бочарова В. В., Василевской C.B., Гусевой Т. В., Кострова A.B., Макарова Р. И., Свиткина М. З., Тарбеева В. В. и др. В текущем году появилась работа Хорошевой Е. Р., посвященная теоретическим основам построения интегрированных систем управления промышленных предприятий (на примере стекольных заводов) [3].

Борский стекольный завод имеет богатые традиции в области управления качеством продукции и природоохранной деятельности.

В последние годы в ОАО «Борский стекольный завод» проделаны большие работы по совершенствованию технологических процессов производства листового стекла, их интенсификации, механизации и автоматизации, расширению ассортимента и повышению качества продукции [5, 6, 7]. 26 сентября 2002 года завершены два крупнейших инвестиционных проекта на сумму более 50 млн. долларов. В рамках проекта проведены холодные ремонты второй (в 2000 г.) и первой (в 2002 г.) флоат-линий. Сегодня ОАО «Борский стекольный завод» имеет самое современное оборудование. Это позволяет значительно улучшить качество продукции и повысить производительность технологических линий. Все технологические переделы завода соответствуют требованиям высокого технического уровня.

Проведены большие мероприятия по охране окружающей среды: введены в эксплуатацию очистные сооружения, позволившие производить очистку воды для производственных нужд в замкнутом цикле, сократив забор и выброс воды в р. Волга, введен в эксплуатацию полигон промышленных отходов, одновременно успешно проведена рекультивация старого полигона. Для использования тепла отходящих газов от стекловаренных печей установлены котлыутилизаторы. В производстве шихты устанавливаются современные высокоэффективные пылеулавливающие установки, проводится реконструкция систем аспирации и т. д. [8].

Целью диссертационной работы является дальнейшее повышение качества вырабатываемого стекла, контролируя воздействия производства на окружающую среду.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ технологического процесса производства листового стекла и идентификацию воздействий производства на окружающую среду.

2. Разработать математические модели, описывающие качество продукции, расход сырьевых материалов, энергетических ресурсов, воздействий производства на окружающую среду.

3. Оценить эффективности использования статистических методов и моделирования для контроля и управления технологическим процессом производства листового стекла и воздействиями производства на окружающую среду.

4. Разработать алгоритмы управления и принятия решений в производстве листового стекла с учетом воздействий на окружающую среду. I I.

Основные обозначения и сокращения, используемые в работе.

БСЗ — Борский стекольный заводBMP — вторичные материальные ресурсыИСМинтегрированная система менеджментаКАФ — кислородно-азотная фракцияКИС — коэффициент использования стеклаЛПС — линия производства стеклаОАО — открытое акционерное обществоОЖЦ — оценка жизненного циклаОПС — окружающая природная средаОЭЖЦ — оценка экологического жизненного циклаПДВ — предельно допустимые выбросыПДКпредельная допустимая концентрацияПДС — предельно допустимое содержаниеСМК — система менеджмента качестваСЭМ — система экологического менеджментаСТП — стандарт предприятияСУОС — система управления окружающей средойХПК — химические поглотители кислорода в сточных водах после прохождения очистных сооружений;

IDEF0 — методология, используемая для моделирования бизнес-процессов.

Выводы по главе 4.

1 Разработан алгоритм управления загрузкой шихты и боя в стекловаренную печь, обеспечивающий высокое качество вырабатываемого стекла и экономию расход газа (до 1,3%) на технологические цели.

2 Предложен алгоритм управления процессом производства стекла по обобщенному показателю: расходу газа на варку стекла и технологическим потерям. Использование алгоритма управления обеспечивает экономию расхода газа до 4,4% при высоком качестве продукции.

3 Разработаны регрессионные модели, описывающие время и потери стекла при технологических переходах. Учет выявленных зависимостей при календарном планировании загрузки технологической линии позволяет уменьшить потери на переходы и повысить КИС.

Заключение

.

1. На основе анализа состояния современных систем управления производством листового стекла показана актуальность проведения теоретических исследований и разработок, направленных на совершенствование систем управления технологическими процессами, учитывающими воздействие производства на окружающую природную среду.

2 Разработана процессная модель производства листового стекла. Проведены анализ технологического процесса и идентификация воздействий производства на окружающую среду.

3 Разработаны математические модели, описывающие качество продукции, расход сырьевых материалов, энергетических ресурсов, потери в технологическом процессе производстве, а также воздействия производства на окружающую природную среду. Выявлены определяющие факторы, используемые при выработке корректирующих действий.

4 Оценена эффективность использования статистических методов и моделирования для контроля и управления технологическим процессом и оценки воздействий производства стекла на окружающую природную среду. Предложена методика выбора целевых и плановых экологических показателей по экономии расхода газа в производстве стекла на основе имитационного моделирования.

5 Разработаны алгоритмы управления и принятия решений в производстве листового стекла с учетом воздействий на окружающую среду. Алгоритм управления загрузкой шихты и боя в стекловаренную печь, управления технологическим процессом производства стекла по расходу газа и технологическим потерям обеспечивают экономию расхода природного газа до 4,4%.

6 Показана эффективность применения морфологического подхода при разработке человеко-машинной процедуры поддержки принятия решений по уменьшению негативных воздействий производства стекла на окружающую среду.

7. Разработанные методики статистического анализа и регулирования технологического процесса использованы в ПО «Полированное стекло» ОАО «Борский стекольный завод» при анализе и выработке корректирующих действий.