- •Н.Н. Прохоренко. Надежность химико-технологических систем.
- •Аннотация
- •Оглавление
- •Вместо предисловия или философские излияния автора
- •«Товарность» монографии
- •1 Введение. Термины и определения
- •1.5 Предмет изучения
- •1.6 Случайность и мера работоспособности
- •1.7 Смысл вероятности работоспособности
- •1.8 Научная новизна
- •1.9 Актуальность
- •2. Состояние проблемы
- •2.1 Выводы из анализа литературы
- •2.2 Концепция исследования работоспособности хтс
- •2.3 Состояние макросистемы и проблема надежности хтс(«кадры решают все»).
- •3 Метод исследования работоспособности хтс
- •3.2 Цели исследования (анализа, экспертизы):
- •3.3 Место исследования работоспособности хтс:
- •3.4 Метод исследования работоспособности хтс
- •3.4.1Гипотезы и предпосылки метода
- •3.4.2.Блок-схема алгоритма метода
- •3.4.3Анализ каждого блока в алгоритме метода
- •3.4.3.1Исходные данные
- •3.4.3.2Установление множества заданных параметров
- •3.4.3.3Разработка физико-химико-процессно-математической модели хтс
- •3.4.3.4Разветвление: “Хватает ли количественной информации?”
- •3.4.3.5Установление множества внешних воздействий
- •3.4.3.6Разработка алгоритма расчета каждого заданного параметра в функции от всех внешних воздействий
- •3.4.3.7Проверка адекватности модели хтс и программы расчета
- •3.5 Методика, организация и инструментарий проведения численного эксперимента
- •3.5.1 Расчет оценки вероятности работоспособности хтс и ее частей
- •3.5.2Поиск наиболее влиятельных, вредоносных для работоспособности внешних воздействий
- •3.5.3 Поиск наиболее чувствительных заданных параметров к изменению внешних воздействий
- •3.5.4 Расчет вероятности отказов и их классификация по последствиям
- •4 Практика применения метода исследования работоспособности хтс
- •4.1 Линия производства керамзитового песка в двухзонных печах псевдоожиженного слоя мощностью 50 тыс. М3 / год [55]
- •4.1.2 Результаты исследования работоспособности
- •4.1.3 Разработка рекомендаций по увеличению вероятности работоспособности установки производства керамзитового песка
- •4.1.4 Экспериментальная проверка рекомендаций
- •4.1.5 Повторное исследование работоспособности установки
- •4.2 Линия производства концентрированной серной кислоты под единым давлением из природной серы мощностью 700 тыс. Т. / год [50,60]
- •4.2.1 Комментарий к результатам исследования работоспособности к-700
- •4.3 Линия производства серной кислоты методом двойного контактирования и двойной абсорбции (дкда) из природного серного колчедана мощностью 360 тыс. Т. / год [60, 62]
- •4.3.1 Комментарии к результатам исследования работоспособности линии дкда
- •4.4 Работоспособность установки пиролиза бытовых отходов
- •5 Типичные причины низкой работоспособности хтс
- •5.1 Последовательность разработки и создания хтс
- •5.2 Обсуждение последовательности разработки хтс и выводы
- •5.3 Тенденции развития хтс и их влияние на работоспособность
- •5.4 Общие выводы из анализа причин малой работоспособности хтс
- •6 Предложения и рекомендации по увеличению работоспособности хтс
- •6.1 Взаимоотношение категорий надежности и эффективности хтс
- •6.2 Взаимосвязь процесса разработки хтс и контроля ее работоспособности
- •6.3 Замечания к расчету экономической эффективности хтс
- •7 Тактические предложения и рекомендации по увеличению работоспособности хтс [73]
- •7.1 Децентрализация управления расходом технологического потока в системе
- •7.2 Подгонка теплообменных поверхностей
- •7.3 Выборочный отказ от использования стандартного оборудования
- •7.4 Обрыв обратных положительных связей
- •7.5 Исключение параллельной запитки нескольких потребителей массоовыми потоками
- •7.6 Применение «ненужной» аппаратуры
- •7.7 Применение «ненужных» химических превращений
- •7.8 Ограничение величин отклонений заданных параметров
- •7.9 Надежность хтс и ее асу тп
- •7.10 Решение проблемы оптимальной работоспособности хтс
- •8 Ограничения в использовании метода анализа работоспособности хтс
- •9 Перспектива работ по исследованию работоспособности хтс
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Перечень используемых определений понятий
- •Библиографический список
2.1 Выводы из анализа литературы
1. Проблема работоспособности (а, значит, и надежности) решается преимущественно с позиции деградации и деструкции материи при эксплуатации химических производств. И это естественно, т.к. надежностью занимались преимущественно машиностроители. Теория процессов и аппаратов химической технологии, как правило, не применяется в решении этой проблемы.
2. Традиционный, классический подход к определению вероятности отказа системы основан на утверждении о взаимной независимости отказов элементов системы, что представляется некорректной гипотезой.
3. Мышление и сознание разработчиков ХТС не освящено системностью, т.е. пониманием того, что свойства частей системы во многом диктуются самой системой. Поэтому разработка и создание ХТС по частям взаимно независимыми разработчиками не корректна. Надежды на высокое качество разработки системы – иллюзорны. Практика пусковых работ подтверждает этот вывод.
4. Надо честно признать, что теория систем, системотехника сейчас находятся в зачаточном, эмбриональном состоянии: предлагаются различные концепции, устанавливается понятийный аппарат и терминология, проводятся различные классификации систем и предлагаются разные взгляды и точки зрения на систему. Однако, есть и достижения, экспериментальные данные.
5. Анализ древних, старых и современных учебников по Общей Химической Технологии показывает, что студенту химику-технологу клишируется в сознание то, что надежность ХТС – не дело разработчика-технолога, что ему разрешаются любые фантазии, а установки обязательно будут работоспособны с высокой вероятностью.
6. Обилие работ по оптимизации химических установок вполне закономерно. Однако, получаемые рекомендации и предложения не рассматриваются с позиции реализуемости на практике, т.е. с позиции работоспособности. Здесь отсутствует концепция: сначала надежность, и только потом оптимум. Без первого нет второго.
2.2 Концепция исследования работоспособности хтс
Система производства сырья, полупродуктов, предметов потребления в сочетании с системой распределения, системой финансов и культурой трудовых ресурсов страны (региона) образует ту макросистему, внутри которой функционирует химико-технологическая установка (ХТС).
Макросистема возмущаетХТС на всех ее жизненных стадиях: от создания до демонтажа. И эти возмущения рассматриваются какполеэлементарных, случайных событий.
Количественные параметрыкачества ХТС (работоспособность, себестоимость, прибыль, норма прибыли, экологическая безопасность и т.д.) объявляютсясложными случайнымисобытиями над полем элементарных.
Химико-технологическая установка рассматривается как система.Системные свойства ее, их влияние на поведение частей, характер взаимодействия самих частей установки будем распознавать путеммоделирования и численного эксперимента.
2.3 Состояние макросистемы и проблема надежности хтс(«кадры решают все»).
Попробуем рассмотреть состояние проблемы надежности систем не глазами разработчиков и надежников ХТС, а с позиции состояния самой макросистемы. Причем, это состояние будем анализировать с точки зрения подготовки кадров, людей, специалистов. Ведь никто не будет сомневаться, что состояние кадров есть результат системного влияния на людей.
Великая Отечественная Война унесла жизни огромного количества людей. Первыми, как всегда, погибали лучшие. После войны встала проблема с кадрами преподавателей в системе образования и, в частности, в высшей школе. Эта проблема была решена путем привлечения специалистов производств, начальников цехов, главных технологов и энергетиков заводов, заведующих лабораториями и ведущих специалистов в НИИ и проектных организациях. Работа «и там, и там» всячески поощрялась и дикретировалась.
Такой прием формирования кадров преподавателей оказался чрезвычайно продуктивным, так как такие преподаватели технических вузов знали, ЧТО надо преподавать, они знали потребности производства и эти потребности определяли содержание студенческих курсов дисциплин и сами дисциплины. Проблема методическая, т.е. КАК преподавать, решалась по ходу дела преподавания. Личное наблюдение автора этой монографии показало, что ведомства и предприятия записывались в очередь, чтобы получить себе выпускников технических вузов. И это совершенно понятно: такой выпускник сразу включался в процесс созидания, его не надо долго переучивать и приспосабливать к потребностям завода, НИИ или проектной организации. Знания такого выпускника соответствовали переднему фронту науки и техники, позволяли сразу идти вперед в научном плане.
Качество подготовки научно-технических специалистов было таково, что страна успешно решала военно-космические проблемы, задачи военного паритета с потенциальным противником. Именно поэтому тогдашний генсек мог распоясаться и стучать ботинком по трибуне в ООН, именно поэтому тогда никто даже в страшном сне не мог представить себе бомбардировку Югославии и оккупацию Ирака.
Но вот грянул системный удар: кто-то где-то очень наверху решил, что это просто возмутительно, что специалист работает и на производстве и в высшей школе. Таким специалистам «предложили» выбрать: или – или. Конечно, лучшие предпочли остаться на производстве, в НИИ, в проектной организации. Начался необратимый процесс камерализации профессорско-преподавательского состава высшей школы.Живая, органическая связь производства и преподавания искусственно и насильственно оборвалась.
Строгости ради надо упомянуть, что далее при зачислении в штат преподавателей стали требовать хотя бы трехгодичный стаж работы на производстве. При перевыборах преподавателя на следующий 5-ти летний срок работы стали учитывать участие в хоздоговорах с производством. Но все это являлось бесплодной попыткой сохранить связь преподавания с производством. Теперь преподавателя волнуют кафедральные проблемы, методическая работа, борьба с бюрократией учебной части, модернизация лабораторной базы, кураторство над студентами, работа в студенческом общежитии. От аспирантов и докторантов стали требовать внедрения результатов своей научной работы в производство и экономического эффекта (справки от бухгалтерии завода с указанием суммы эффекта). Какой-то чиновник министерства высшего и среднего специального образования СССР просуммировал этот годовой эффект от диссертаций и с ужасом увидел, что он превосходит ВВП страны.
В настоящее время чиновников министерства образования волнует стандартизация дисциплин, четкое перечисление содержания курсов лекций и семинаров. Все это делается чиновниками и группой экспертов из высшей школы с большой оглядкой на «вашингтонский обком» и «брюссельский райком». А выпускники вузов работают не по специальности или самые подготовленные уезжают на Запад.
Самое главное, что процесс необратим: некого снова позвать на преподавание в высшую школу из-за шоковой вивисекции отечественной экономики и промышленности, специалисты ушли из производства и дружно деградировали.
В 70-х годах руководство страной совершило следующий системный удар по своей промышленности (и когда оно кончит избиение?). Дело в том, что химическая промышленность СССР за все время своего существования ни разу не выполнила, ни годового, ни пятилетнего плана выпуска продукции (кроме нефтепереработки). Тогдашний министр химической промышленности обвинил во всем отечественных разработчиков технологий и особенно машиностроителей в малой надежности оборудования производящих систем, в большом числе внезапных остановок ХТС и длительных простоях. Этот министр предложил руководству страны закупать производства за рубежом. Так нефте-газовые доллары от продажи нефти и газа из заволжского месторождения пошли на закупку импортного оборудования и технологий.
Системные последствия:
1. Запад, естественно, не продавал высоко-технологичные установки, на продажу шли только морально старые технологии. Естественно потому, что Западу не нужны конкуренты на мировом рынке химической продукции.
2. Саму закупку оборудования делали не специалисты, а чиновники. Поездка на Запад рассматривалась как возможность прибарахлиться: «Я подпишу контракт на закупку, а ты мне «подаришь» телевизор, джинсовые штаны и колготки для жены». Качество покупки во внимание не бралось.
3. Иногда покупалось просто не доработанное производство, но зато дешевое. И эта дешевизна считалась большой торговой победой. Но основное требование по контракту – результаты доработки становились интеллектуальной собственностью фирмы-продавца. Здесь из СССР просто делался химический полигон: сырье и энергия советское, рабочая сила – тоже, экологическая грязь – наша. А результаты отработки современной технологии – отдай фирме.
4. Импортные установки попали в новую макросистему, которая стала воздействовать на них иначе, чем на родине. Внезапные остановки и последующие простои, обусловленные социально-организационными обстоятельствами (просто хаос и беспорядок) в отечественной экономике, стали нормой эксплуатации импортных производств.
5. Трата денег на покупку импортных технологий означала конец финансирования отечественных разработок, остановлены все НИР и НИОКР и научный поиск в отрасли химической промышленности. Химики-технологи стали не нужны, появились толпы безработных химиков. Им пришлось деградировать и сменить специальность.
6. Вместе с химиками и проектировщиками стала не нужной отрасль химического машиностроения. Машиностроительные заводы стандартного оборудования встали. Специалисты в области химического машиностроения стали тоже не нужны. Пришлось деградировать и менять специальность.
7. Западные фирмы продавали нам установки вплоть до последней балки металлопроката, до последнего болта и шайбы. Это означало уменьшение заказов металлургам, далее горной промышленности, добыче угля для домен и мартенов.
Г. министр выбрал в качестве подсистемы – химическую промышленность, оставив всю макросистему – отечественную промышленность и экономику страны вне своего внимания. Масштаб времени рассмотрения – не более пяти лет. Истратив 30-40 миллиардов валютных рублей, в старую и изношенную макросистему поместили импортное «железо», обеспечив работой и доходами промышленность Запада. Основная цель оказалась недостижимой из-за императивного влияния макросистемы на свою часть – химическую промышленность. Сама макросистема стала еще более болезненной.
Самая опасная черта управленца – стремление получать гигантские результаты при ничтожности затрат усилий и ресурсов. Это стремление порочно с позиции термодинамики и ее второго закона. Более того, та же термодинамика утверждает, что коэффициент полезного действия любого мероприятия всегда меньше 1 из-за необратимости процесса перехода в новое состояние.
Системное недоумие руководителей страны много опаснее хана Мамая, Наполеона и Гитлера. Отсутствие системного мышления у руководителя получило широко известную в народе словесную формулировку: «Хотели как лучше, а получилось как всегда!» (автор этой формулировки – премьер министр эпохи реформ г. Черномырдин, который вдруг стал мультимиллиардером в результате своих реформ).
С точки зрения проблемы надежности разрабатываемых производящих систем ситуация просто отчаянная: КТО будет заниматься надежностью систем? Эта ситуация отягощается еще и разрушением преемственности: учителя деградировали и молодежи просто нет. Огромный интеллектуальный и информационный капитал профессионалов в области химической технологии, процессов и аппаратов химической технологии и оборудования химических производств аннигилировал. Придется все начинать сначала, как в 20-е годы прошлого века.
При этом будем помнить, что человеческий мозг погибает за 5–7 минут после прекращения кровоснабжения, что профессионал необратимо деградирует за год без работы по специальности, а хороший специалист вызревает в составе научной школы замечательного ученого за 20-25 лет. Таковы уж натуральные масштабы процесса производства специалистов.