Исследование и разработка системы управления производством листового стекла с учетом экологических аспектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Щукин, Михаил Владимирович

• Щукин, Михаил Владимирович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Щукин, Михаил Владимирович

Введение

Глава 1. Производство листового стекла и его воздействие на окружающую среду

1.1 Процессная модель производства листового стекла и идентификация процессов /с

1.2 Анализ экологического жизненного цикла листового стекла и негативных воздействий производства на окружающую среду

1.3. Постановка задачи управления производством листового стекла с учетом воздействий на окружающую среду го

Выводы по главе

Глава 2. Анализ технологического процесса производства листового стекла и обеспечение выработки качественной продукци при экономном использовании сырьевых и энергетических ресурсов ^

2.1 Анализ зависимости отходов производства от режима работы технологического оборудования

2.2 Анализ зависимости расхода газа на варку стекла от состава шихты и режима варки - ^

2.3 Анализ влияния режима варки-выработки стекла и состава шихты на коэффициент использования стекла в технологическом процессе

2.4 Методика выработки целевых и плановых экологических показателей по экономии расхода газа в производстве листового стекла

Выводы по главе

Глава 3 Анализ и выработка предложений по уменьшению негативных воздействий технологического процесса производства стекла на окружающую среду

3.1 Анализ и моделирование негативных воздействий производства листового стекло на окружающую среду - ^

3.2 Прогнозирование будущих значений негативных воздействий производства на ОПС с использованием моделей одномерных временных рядов

3.3 Исследование и разработка процедуры поддержки принятия решений по уменьшению негативных воздействий производства стекла на окружающую среду

Выводы по главе

Глава 4 Исследование и разработка алгоритмов управления производством листового стекла 7й

4.1 Исследование и разработка алгоритмов управления загрузкой шихты и боя в стекловаренную печь

4.2 Исследование и разработка алгоритмов управления расходом сырьевых и энергетических ресурсов в процессе варки-выработки листового стекла

4.3 Идентификация потерь при технологических переходах и пути повышения КИС в производстве листового стекла

Выводы по главе 4 1 os

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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 многотоннажностью; отличается 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 котлы- утилизаторы. 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 завод; BMP - вторичные материальные ресурсы; ИСМ- интегрированная система менеджмента; КАФ - кислородно-азотная фракция; КИС - коэффициент использования стекла; ЛПС - линия производства стекла; ОАО - открытое акционерное общество; ОЖЦ - оценка жизненного цикла; ОПС - окружающая природная среда; ОЭЖЦ - оценка экологического жизненного цикла; ПДВ - предельно допустимые выбросы; ПДК- предельная допустимая концентрация; ПДС - предельно допустимое содержание; СМК - система менеджмента качества; СЭМ - система экологического менеджмента; СТП - стандарт предприятия; СУОС - система управления окружающей средой; ХПК - химические поглотители кислорода в сточных водах после прохождения очистных сооружений;

IDEF0 - методология, используемая для моделирования бизнес-процессов.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Щукин, Михаил Владимирович

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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Щукин, Михаил Владимирович, 2007 год

1. Фатхутдинов Р. А. Организация производства: Учебник. Краткий курс. М.: Инфра-М, 2001. - 304 с.

2. ГОСТ Р ИСО 14001-98. Системы управления окружающей средой. Требования и руководство по применению. М.: Госстандарт России, 1998. -19 с.

3. Хорошева Е.Р. Теоретические основы построения интегрированных систем управления промышленных предприятий (на примере стекольных заводов). Автореферат докторской диссертации, Владимир 2007,- 32 с.

4. Макаров Р.И., Хорошева Е.Р., Лукашин С.А. Автоматизация производства листового стекла (флоат-способ): Учебное пособие. М: Ассоциация строительных вузов, 2002. -192 с.

5. Тарбеев В.В. Прогрессивные технологические процессы при производстве полированного стекла на Борском стекольном заводе / Учебное пособие. Нижний Новгород, 1997. 115 с.

6. Тарбеев В.В. Основы разработки системы менеджмента качества на стекольных завод. Автореферат докторской диссертации, Бор. 2005г.-37 с.

7. Тарбеев В.В., Шепелев Д.Н., Бутняков А.И., Цепелева Т.Г. Производство стекла. Н. Новгород: ФГУИПП «Нижполиграф», 2002. 224 с.

8. Попов Ю.М. Автореферат диссертации. Исследование и разработка системы управление при производстве листового стекла. Владимир, 2004. -21с.

9. Солинов Ф.Г. Производство листового стекла. М.: Стройиздат, 1976. 288 с.

10. Давид Марка, Клемент МакГоуэн. Методология структурного анализа и проектирования: Пер. с англ. М.: 1993, 240 с.

11. Молодкин А. В. Анализ и управление производством листового стекла. Автореферат кандидатской диссертации, Бор, 2005. -19 с.

12. Зворыкин Н.М. Реализация процессного подхода на промышленном предприятии /Методы менеджмента качества. -2004. -№1. -С.35-40.

13. Системы экологического менеджмента для практиков / С.Ю. Дайман, Т.В. Островкова, Е.А. Заика, Т.В. Сокорнова; Под ред. С.Ю. Даймана. —М.: Издво РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. — 248 с.

14. Экологический менеджмент / Н. Пахомова, А. Эндрес, К. Рихтер.-СПБ. Литер, 2003.-544 с.

15. Отчет о функционировании систем менеджмента качества, экологического менеджмента и менеджмента в области профессиональной безопасности и охраны труда ОАО «Борский стекольный завод» за 2005 год. Бор, 2006. -78 с.

16. Отчет о функционировании систем менеджмента качества, экологического менеджмента и менеджмента в области профессиональной безопасности и охраны труда ОАО «Борский стекольный завод» за 2006 год. Бор, 2007. -83 с.

17. Ефременков В.В Анализ и управление технологическим процессом приготовления стекольной шихты. Автореферат кандидатской диссертации. Нижний Новгород, 2006.-19 с.

18. Салман Д.А. Исследование и разработка системы управления охраной окружающей среды промышленного предприятия на примере стекольного завода. Автореферат кандидатской диссертации. Владимир, 2007.-16 с.

19. Дубров А.М., Мхитарян B.C., Трошин Л.И. Многомерные статистические методы: Учебник. -М.: Финансы и статистика, 2003. -352 с.

20. Мокляченко A.B., Щукин М.В. Моделирование отходов стекла в процессе производства. Математические методы в технике и технологиях-ММТТ-20. Сб. тр. XX Междунар. Науч. конф.Том5, Ярославль, 2007. -С. 168170.

21. Макаров Р.И., Тарбеев В.В., Хорошева Е.Р., Попов Ю.М., Чуплыгин В.Н. Управление качеством листового стекла (флоат-способ): Учебное пособие. -М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2004.-152 с.

22. Васильев A.B., Хорошева Е.Р., Щукин М.В. Использование моделирования для управления качеством вырабатываемого стекла // Стекло и керамика 2006, №10. С.22-24.

23. ГОСТ Р ИСО 14004-98. Система управления окружающей средой. Общие руководящие указания по принципам, системам и средствам обеспечения функционирования. М.: изд. Стандартов, 1998. -24 с.

24. Пчеляков К.А. Основные конструктивные, эксплуатационные и технико-экономические характеристики стекловаренных печей: Учеб. пособие. -Владимир: ВПИ, 1981. -93 с.

25. Макаров Р.И. Программный комплекс «Технолог стекольного производства» //Стекло и керамика, 1993. -№11-12. -С.29-31.

26. Макаров Р.И., Салман Д.А., М., Щукин М.В., Нагибин Г.С. Моделирование негативных воздействий стекольного производства на окружающую среду/ Вестник филиала ВЗФЭИ в г. Владимире, Выпуск 1-Владимир, 2006.-С. 64-67.

27. Эконометрика. Учебник / Под редакцией И.И. Елисеевой. -M.: Финансы и статистика, 2002.-344 с.

28. Антонов A.B. Системный анализ. Учеб. для вузов / A.B. Антонов.-М.: Высш. шк., 2004. -454 с.

29. Бережная Е.В., Бережной В.И. Математические методы моделирования экономических систем: Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2002. -368 с.

30. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.Н. Волковой, В.Н. Козлова. -М.: Высш. шк., 2004 -616 с.

31. Макаров Р.И., Чебыкин C.B., Нагибин Г.С., Щукин М.В. Моделирование потока заказов в производстве листового стекла./ Межвуз сб. науч. трудов. Формирование социально-ориентированной экономики: вопросы теории и практики. Владимир, 2007. -С.222-228.

32. Лукашин С.А. Автоматизация процесса отжига полированного листового стекла. Автореферат канд. дис. Владимир, 2001г.-14с

33. Хорошева Е.Р. Автоматизация процесса стекловарения в производстве листового стекла флоат-способом: Автореферат канд. дисс. Владимир, 1999.-20с.

34. Шориков A.B. Автоматизация технологического процесса формования ленты стекла на расплаве олова. Автореферат канд. дис. по специальности 05.13.06 автоматизация и управление технологическими процессами и производствами. Владимир, 2003.

35. Макаров Р.И. Автоматизация технологического процесса производства листового стекла на основе математических моделей / Автореферат докторской диссертации. Владимир, 1998.

36. Пантелеева М.А. Управление соотношением шихта-бой на основе математических моделей / Межвуз сб. науч. трудов. Формирование социально-ориентированной экономики: вопросы теории и практики. Владимир, 2007. -С.234-235.

37. Москаленко И.О. Прогнозирование отходов варки в производстве листового стекла нейронными сетями / Межвуз сб. науч. трудов. Формирование социально-ориентированной экономики: вопросы теории и практики. Владимир, 2007. -С.229-234.

38. Тарбеев В.В. Прогрессивные технологические процессы при производстве полированного стекла на Борском стекольном заводе / Учеб. пособие. Нижний Новгород, 1997. 115 с.

39. Ефременков В.В., Рыбин В.И. Совершенствование загрузки шихты встекловаренную печь/Стекло и керамика, №3 -1990 . -С.4-6.

40. Ефременков В.В. и др. Автоматизация загрузки шихты в стекловаренную печь // Стекло и керамика - 1987 - № 3.

41. Ефременков В.В., Субботин К.Ю., Чуплыгин В.Н. и др. Способ управления загрузкой сырьевых материалов в стекловаренную печь // Патент РФ - № 2172722 - Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 27.08.2001.

42. Ефременков В.В. и др. Способ загрузки шихты и боя в стекловаренную печь // Авторское свидетельство - № 1518312 -Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 01.07.89.

43. Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: Наука,1980.-256 с.