- •Предиcловие
- •Лекция № 1. «Человечество и окружающая среда»
- •Основное уравнение
- •Восточная Азия , 3,6 4,6 6,3 5,7
- •Главные цели
- •Цель Экологическая проблема
- •Свя3ь главных целей с экологической наукой
- •Менее важные проблемы
- •Лекция № 2 Концепция промышленной экологии
- •Ключевые вопросы промышленной экологии
- •Часть 1
- •Глава 1. Основополагaющие определения, законы и принципы промышленной экологии
- •1.1. Понятийно-терминологические определения и другие классификационные структуры
- •1.2. Экологизированные (ресурсосберегающие) технологии
- •1.3. Международный контроль и государственное управление качеством окружающей среды
- •1.4. Контроль качества окружающей среды
- •1.5. Стратегия взаимодействия общества и природы Концепции и глобальные модели будущего мира
- •Законы, принципы и правила функционирования техносферы
- •Закон минимума Либиха
- •Закон толерантности Шелфорда
- •Лимитирующие факторы Что такое экологические факторы
- •Ценность концепции лимитирующих экологических факторов
- •Лекция № 4 «Ресурсы» введение
- •Время исчерпания и ограниченные ресурсы
- •Энергоресурсы обмен энергии на минеральное сырье
- •Источники энергии
- •Статус энергетических ресурсов
- •Географическая обусловленность доступности ресурсов
- •Экологически ограниченные ресурсы
- •Кривые кумулятивного предложения
- •Водные ресурсы
- •2. Общие принципы системного анализа организации экологически чистых производственных процессов и аппаратов
- •2.1. Технические и химико-технологические системы (тс и хтс)
- •2.2. Уровни и иерархии организации производственных процессов
- •1. Подсистема подготовки
- •11. Подсистема надежности (обеспечения стабильности подготовки)
- •111. Подсистема оценки качества полупродукта
- •IV. Подсистема переработки
- •V. Подсистема природоохранной стратегии
- •2.3. Алгоритм системной разработки и/или усовершенствования ресурсо- и энергосберегающей техники
- •3. Общие принципы системного анализа и синтеза
- •3.1. Понятие и краткая характеристика систем
- •3.2. Особенности организации и динамики систем
- •3.3. Обобщенная структура системного анализа и синтеза
- •Глава 3
- •3.1. Подсистема подготовки сырья Измельчение
- •Кварцевый песок и карбонатное сырье, измельчают в газоструйных, аэробильных, шapoвыx и валковых мельницах.
- •Дозировка
- •Смешение
- •Компактирование
- •Максимальное давление
- •3.2. Подсистема надежности (обеспечения стабильности подготовки) Структурные характеристики сырья
- •Износостойкость узлов и (или) конструкционных материалов
- •3.3. Подсистема оценки качества полупродукта Активность компонентов и шихты
- •3.4. Подсистема переработки Стекловарение
- •Формование стеклянных нитей
- •3.5. Подсистема природоохранной стратегии Промышленная экология и ресурсосбережение
- •Тепло-, массообменная аппаратура для систем санитарной очистки отходящих газов
- •Лекция № 3 Технологические перемены и изменяющийся риск
- •Подходы к риску
- •Оценка риска
- •Сообщение о наличии риска
- •Управление риском
- •11.1 Энергия и промышленность
- •11.2 Отрасли первичной переработки
- •11.3. Отрасли промежуточной обработки
- •11.5 Общие подходы к минимизации использования энергии
- •11.5.1. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
- •11.5.2. Освещение
- •11.5.3 Производство энергии на местах
- •11.5.4. Энергосберегающее ведение хозяйства
- •11.6 Резюме
- •Лекция № 5
- •Проектирование и разработка
- •Промышленных продуктов
- •Проблема проектирования продуктов
- •Матрица ВblБора пью
- •Дом качества
- •Команды конструкторов
- •Процесс реализации продукта
- •Лекция № 6 Выбор материалов вопросы выбора материалов
- •Источники и основные направления использ0вания материалов
- •Воздействие добычи и
- •Количество материала
- •Выбор материалов
- •14.1 Введение
- •14.2 Общие вопросы окончания жизненного цикла
- •14.3 Переработка
- •14.4 Рециклирование
- •14.4.1 Металлы
- •14.4.2 Пластики
- •14.4.3 Продукты деревообработки
- •14.5 Связывание частей
- •14.6 Планирование возможности рециклирования
- •14.6.1 Проектирование с учетом возможности демонтажа
- •14.6.3 Приоритеты при рециклировании
- •15.1 Жизненный цикл промышленных продуктов
- •15.3 Постановка цели и определение рамок
- •15.4.1 Границы этапов жизни
- •15.4.2 Границы уровня детали3ации
- •15.4.3 Границы природных экосистем
- •15.4.4 Границы в пространстве и во времени
- •15.4.5 Выбор границ
- •15.5 Подходы к получению данных
- •Затем вычисляется с по формуле
- •Системы оборотного водоснабжения
- •Системный подход
- •Краткое содержание доклада “Пределы роста”
- •Итоги реализации Стратегии устойчивого развития. Глобальная экодинамика
- •Приоритетные аспекты социально-экономического развития, условия окружающей среды и соответствующие индикаторы
- •«Устойчивое развитие», или «стратегия переходного периода» ( н.Н. Моисеев)
- •2.2. Основы системного анализа моделей по уровням сложности и уровням абстракции
- •2.3. Ctpуktуpho-функциональный анализ
- •Экологические и экономические принципы оценки инженерной зaщиты биосферы
- •5.1. Экологическая оценка влияния промышленности на природу и человека
- •5.1.1. Экологическая эффективность природоохранных мероприятий
- •5.2. Оценка социальной эффективности природоохранных мероприятий и программ
- •5.3. Экономическая эффективность малоотходных и ресурсосберегающих производств
Матрица ВblБора пью
Матрица выбора Пью (Pugh Selection Matrix) разработана для отражения характеристик возможной конструкции продукта и для оценки того, насколько хорошо этим характеристикам удовлетворяют выпускаемые корпорацией продукты и альтернативные новые проекты. Пример достаточно запутанной диаграммы, используемой в этом процессе, дается на рис. 8.2; в качестве примера продукта рассматривается комнатный кондиционер.
В левой части матрицы приведены реальные и желательные характеристики комнатных кондиционеров воздуха. Этот список может быть настолько обширным, насколько команда конструкторов решит его таким сделать; мы даем здесь только достаточно деталей для того, чтобы показать, как работает этот прибор.
Рисунок 8.2. включает группу характеристик, которые определяют экологические аспекты конструкции; это элемент традиционно не включается в матрицу Пью.
Как только составлен список характеристик, следующим шагом будет разработка целей проектирования для каждой из характеристик, которые команда конструкторов желает учесть, и нескольких альтернативных сценариев. Группу покупателей просят проранжировать характеристики в соответствии с их относительной важностью (по шкале - высокая, средняя, низкая, или 9, З, 1) и оценить предложенную конструкцию и конструкции основных конкурентов по шкале 1-5 их соответствия выбранным характеристикам.
Когда это будет сделано, проектировщики смогут оценить каждую альтернативу. В. каждой точке матрицы рассматриваемая конструкция оценивается знаками «+» (превышает цель), «S» (приблизительно равен цели) или «-» (не достигает цели). Имея эту информацию, команда может перейти к выбору одной альтернативы как цели проектирования и к проектированию в деталях.
Дом качества
Аналитический инструмент, который может послужить альтернативой или дополнением к матрице выбора Пью, - Дом качества. Этот инструмент, показанный на рис. 8.З, так же как и матрица Пью, сфокусирован на покупателе, но пoгружается в процесс проектирования глубже. Вначале открывается «комната покупателя», где указываются нужные покупателям характеристики продукта и их относительная важность. Затем добавляется «экологический фундамент», в котором приводятся желательные экологические атрибуты. Потенциальные инженерные характеристики добавляются в «комнате проектирования».
После того как определены фундамент и характеристики «комнат», важность каждой характеристики оценивается по шкале высоко (Н), средне (М) и низко (L). Затем потенциальные особенности продукта связываются с альтернативным подходом к проектированию, оцениваемым в «комнате взаимоотношений». Здесь указывается степень, в которой инженерный подход соответствует желаемым характеристикам, определенным покупателями по шкале сильно (S), средне (М) и слабо (W) для принятия эффективных проектных решений. Пустые элементы матрицы отражают инженерные характеристики, которые не воздействуют на покупателей, или экологические характеристики.
Дом качества завершается сооружением «матрицы крыши». Записи в этой матрице отражают, где отдельная цель проектирования усиливает другие (Х) или где цели проектирования находятся в конфликте (О). Если «комната проектирования» разработана достаточно детально, «матрица крыши» часто может помочь в выборе подходов к проектированию, способных удовлетворить потребителя, и темам, поднимаемым экологическим фундаментом.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ С УЧЕТОМ Х
Определение продукта - то, для чего продукт будет использоваться, как он будет функционировать, каковы будут его свойства, разброс возможных издержек и (если это возможно) эстетических атрибутов - обеспечивает конструкторов значительным диапазоном характеристик, которые необходимо попытаться оптимизировать одновременно.
Однако современные конструкторы имеют гораздо более длинный список, поскольку им необходимо рассматривать связанные характеристики продуктов, которые в итоге могут определять успех или неудачу продукта. Парадигма такого анализа - «Проектирование с учетом Х» «Designfor Х», DjX), где Х может быть любым из числа атрибутов проектирования, приведенных ниже.
Сборка (А): Собираемость, включая легкость и безошибочность сборки, сборку общих деталей и т.д.
Соответствие (С): Соответствие регулированию, необходимое для производства и использования, например электромагнитная совместимость.
Разборка (D): Эффективность разборки продуктов для починки, рециклирования или утилизации.
Окружающая среда (Е). Этот компонент DfX и философия, на которой он основан, составляют основной предмет этой дисциплины.
Производство (М). Рассмотрение того, насколько хорошо разработку можно интегрировать в такие заводские процессы, как производство и сборка.
Логистика материалов и пригодность деталей (МС). Проблемы касаются передвижения материалопотока и менеджмента, надежных поставок комплектующих и материалов.
Надежность (R). Рассмотрение таких проблем, как электростатические разряды, сопротивление коррозии и работа при переменных условиях окружающей среды.
Безопасность и предотвращение помех (SL). Соблюдение стандартов безопасности и дизайн конструкторских решений для предотвращения неправильного использования.
Сервис (S). Проблемы обеспечения первоначальной установки, а также починки и модификации продуктов на месте или в сервисных центрах.
Тестируемость (T). Разработки для облегчения тестирования на заводе и на местах на всех уровнях сложности систем: устройств, монтажных плат и систем.
Основная характеристика, которая отличает DfE от традиционнoгo соответствия экологическому регулированию, заключается в том, что ее масштаб распространяется гораздо дальше заводских стен. Это учитывается при рассмотрении всего жизненного цикла продуктов и процессов (рис. 8.4). На этапе 1, предпроизводственном, поставщики обеспечивают (обычно) сырьевыми ресурсами, производственными материалами и комплектующими. Этап 2 - производственная деятельность под непосредственным контролем корпорации, выпускающей рассматриваемый продукт. Этап 3, доставка продуктов, обычно находится под контролем производителя, хотя сложные продукты, содержащие много компонентов, могут включать глобальную сеть поставщиков, дилеров и специалистов по установке. Этап 4, этап потребления, подвержен влиянию того, как разрабатываются продукты, и степени продолжающихся производственных взаимoдeйcтвий. На этапе 5 продукт, больше не удовлетворяющий из-за того, что стал ненужным (разрушение компонентов, изменившихся бизнес- или персональных решений), чинится, рециклируется или выбрасывается.
Практика DfX, которая включает все аспекты жизненного циклa, уже осуществляется ведущими производственными фирмами. Легко убедиться в том, что экологические принципы интернализируются в производственную деятельность в краткосрочном периоде, позволяют разработка и использование проектированuя с учетом требований окружающей среды (Desigп for Eпviroпmeпt, DfE) как модуля существующих DfX-систем. Кроме того, то, что DfE должно стать частью существующего процесса проектирования, действует как благотворное ограничение, требующее, чтобы методы DfE и итоговые рекомендации можно было реализовать в реальном мире.
Все более важным аспектом процесса проектирования становится степень, в которой он связан с вычислительной техникой. Большинство современных конструкторских команд используют программное обеспечение CAD/CAМ (Компьютерное проектирование и производство с помощью компьютера), которое может включать в разработку модули стандартных комплектующих, проверять проект на пространственные допуски, выдавать списки материалов и т.д. Поскольку DfE можно интегрировать в эти инструменты проектирования, оно автоматически станет частью процесса физического проектирования. Включение DfE в CAD/CAМ далеко от универсального, и нужно приложить усилия, чтобы довести его до высокого уровня.