Концептуальные основы и научное обеспечение технологической утилизации сельскохозяйственной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, доктор технических наук Конкин, Михаил Юрьевич

• Конкин, Михаил Юрьевич
• доктор технических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор технических наук Конкин, Михаил Юрьевич

Введение, обоснование цели исследования

Глава 1 Закономерности движения ресурсов при

§ использовании технических средств производства

1.1 Состояние изученности проблемы

1.2 Машина как генерирующее звено совокупности функ- 23 ционирующих ресурсов

1.3 Длительность жизненного цикла - функция распределения 37 ресурсов машины

1.4 Тенденции совершенствования техники, ее приспособ- 45 ленности к утилизации

1.5 Выводы по главе

Глава 2 Формула утилизации технических 70 средств производства

2.1 Направления технологической утилизации

2.2 Фазы производственного процесса утилизации

2.3 Динамика ресурсов, подлежащих утилизации

2.4 Материальный состав утилизируемых ресурсов

2.5 Выводы по главе

Глава 3 Основы технологий утилизации техниче- 120 ских средств производства

3.1 Методическая направленность исследования технологий 120 и организации процессов утилизации

3.2 Технологические направления утилизации резинотехни- 129 ческих изделий

Методика обоснования рациональной технологии

3.4 Методы восстановления и утилизации картерных масел

3.5 Предложения к формированию концепции технологиче- 155 ского блока утилизации

3.6 Выводы по главе

Глава 4 Роль «Комплексной системы техпическо- 170 го обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве» в формировании инфраструктуры предприятий сферы утилизации

4.1 Теоретические основы и нормативный характер «Ком- 170 плексной системы технического обслуживания и ремонта машин д сельском хозяйстве» в системе утилизации

4.2 Ремонт и модернизация как специфические формы нача- 1 ла утилизации

4.3 Ремонтно-обслуживающая база АПК - основа инфра- 200 структуры индустриальной утилизации сельскохозяйственной техники 4.4 Выводы по главе

Глава 5 Организационно-экономические, эколо- 222 гические и правовые рамки утилизации

5.1 Издержки утилизации и источники их покрытия

5.2 Альтернативные концептуальные подходы к правовому 233 обеспечению утилизации

5.3 Рециклинг и экологизация технических средств

5.4 Рамочные блоки «Концепции утилизации технических 259 средств производства»

5.5 Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Концептуальные основы и научное обеспечение технологической утилизации сельскохозяйственной техники»

Актуальность проблемы. Россия - богатейшая страна мира по запасам ресурсов. Обеспеченность ресурсами России в 35 раз выше, чем США, потребляет ресурсов в 10 раз меньше, чем США; на душу населения — в 6 раз меньше, чем США и практически не перерабатывает потребленные ресурсы во вторичное сырье за исключением металлических компонентов. Резинотехнические изделия и масла перерабатываются всего лишь 5.6% от объемов потребления. Машины и сопровождающие их ресурсы в век глобальной индустриализации становятся главным предметом ресурсосбережения, в том числе и в результате ресурсосберегающей утилизации.

Проблема утилизации технических средств производства, завершивших свой жизненный цикл, является составной частью глобальной проблемы рационального использования ресурсов, вовлекаемых в процессы производства и потребления. Глобальность проблемы проистекает из ее комплексности. Она объединяет, по меньшей мере, такие направления как экологическое, технологическое, организационно-экономическое и правовое. На современном этапе развития общества проблемы охраны окружающей среды, экологизации технических средств приобретают основополагающее значение, определяют требования к созданию, использованию и утилизации машин и потребляемых ими ресурсов.

Научная проблема утилизации большей частью находится в сфере технических наук, связана с созданием машин, приспособленных к технологической утилизации, их эксплуатацией и ремонтом, определяющим начальную стадию утилизации выбраковываемых конструктивных элементов машин и технологических жидкостей.

Проблема технологической утилизации автотракторной техники и многочисленной номенклатуры сельскохозяйственных машин и оборудования является малоизученной. Ранее она сводилась к списанию машин, плановой сдаче металлолома. В русле современных требований к использованию ресурсов проблема утилизации должна быть рассмотрена по-иному, нежели списание техники.

Поскольку первоисточником всех ресурсов является природа, недра земли, само производство ресурсов нарушает экологическое равновесие, которое рано или поздно необходимо восстанавливать.

Технология производства и использования ресурсов, по мере совершенствования обеспечивает многократный возврат (после переработки) ресурсов, их повторное использование. Рециклинг становится одним из направлений ресурсосберегающей утилизации и стимулом для совершенствования технологий восстановления отдельных конструктивных элементов, полнокомплектных машин, переработки утилизируемой техники и ее материальных компонентов во вторичные ресурсы.

Утилизация автотракторной и другой сельскохозяйственной ♦ техники связана с разработкой инфраструктуры системы утилизирующих предприятий, с использованием мощностей ремонтно-обслуживающей базы АПК.

Актуальность исследования, теоретическая и практическая значимость подчеркиваются необходимостью формирования концептуальных основ утилизации технических средств с последующим их правовым оформлением в виде дополнения к «Комплексной системе технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве», формирования проекта федерального закона об утилизации техниче-%. ских средств производства, его раздела, касающегося утилизации техники АПК.

Развитие технологий восстановления ресурсов для их многократного использования по основному или иному назначению соизмеряются с экономической целесообразностью, которая меняется, отражая рыночную ситуацию. Такое сочетание направлений определяет комплексный характер исследования: технологические процессы утилизации рассматриваются с учетом экологических, экономических требований и последствий, формирующих их концептуальность.

Утилизация технических средств производства как практически важная проблема всегда присутствовала в деятельности предприятий АПК, была предметом исследований, проводимых учеными ГОСНИТИ, МИИСП (ФГОУ ВПО МГАУ) и других научных структур. В научном отчете «Разработать новые формы технического сервиса в условиях рыночных отношений и многоукладного ведения хозяйства:», выполненном при участии автора в МИИСП в 1993 году по договору с Главмехэлектро МСХ РФ, сделан вывод, что проблема утилизации машин, сохранившихся как сырье для дальнейшего использования, требует глубокого теоретического обобщения, методической проработки и обоснований путей практической реализации. Эта проблема должна быть рассмотрена по-иному, нежели списание техники, учитывая ее огромное народнохозяйственное и практическое значение для АПК, так как списываемая машина представляет собой концентрат ремонтного фонда запасных частей. Система списания отомрет, на ее место встанет система утилизации техники, включающая многократное возобновление и использование ресурсов. Концептуальность этого утверждения требует более глубокого исследования проблемы утилизации отработавших ресурсов.

Разработки этой проблемы учеными, занятыми технологическим восстановлением деталей машин, оборотом металлоресурсов давали возможность обосновать выбраковку сборочных единиц и направление их на утилизацию, позволяли проследить металлооборот при воестановлении деталей и при списании техники. Глубокие исследования выполнены по экологической безопасности, подготовке к утилизации моющих растворов и отработавших нефтесодержащих жидкостей; выявлены факторы влияния на окружающую среду отработавших газов и неутилизируемых компонентов технических средств, раскрыты другие стороны утилизации ресурсов.

Однако в целом как комплексная, проблема утилизации технических средств не раскрыта в полной мере, нет концепции, определяющей ее основные блоки, отсутствуют разработки требований к утилизации технических средств производства и требований к машинам по их приспособленности к утилизации, закладываемых в период проектирования.

Многогранность проблемы, необходимость и целесообразность выбора подходов для ее комплексного решения обусловлены многообразием технических средств производства, используемых в сельском хозяйстве, обслуживающих его отраслях, рассосредоточенно-стью техники по территории, определяющей специфические условия сбора ремонтного фонда и условий концентрации машин, подлежащих утилизации.

От масштабов концентрации зависит целесообразная производственная программа предприятий по утилизации и, в свою очередь, целесообразная технология утилизации, определяющая параметры применяемого оборудования, его загрузку.

Утилизация технических средств производства агропромышленного комплекса связана с разработкой инфраструктуры совокупности предприятий, выстраиваемой в соответствии с технологической цепочкой, использованием ранее созданной сети ремонтных технических предприятий и предприятий службы материально-технического обеспечения.

Утилизация как научная проблема охватывает закономерности движения ресурсов, потребляемых машиной за жизненный цикл. Эти ресурсы с более коротким сроком функционирования подлежат утилизации по технологиям, отражающим их материальный состав, возможность повторного использования и особенностей локализации.

Все эти и многие другие проблемы должна определить «Концепция утилизации технических средств производства АПК», согласованные основные положения которой закрепляются соответствующим федеральным законом. Законом должны быть подтверждены основные блоки Концепции, которая начинает действовать в правовом поле с зафиксированными целями и направлениями технологической утилизации и природоохранными мерами.

Проблемы индустриальной утилизации технических средств не имеют отраслевого или местного локального характера проявления. Это проблемы общей народнохозяйственной значимости; с этих позиций должны выстраиваться технологические подходы, организационно-экономический и экологический механизмы их реализации, исходящие из единой концептуальной посылки. Практика уже выявила интересы сельских и городских территорий, интересы отдельных коммерческих и государственных структур. Эти интересы не всегда сочетаются, чаще находятся в сфере некоторых противоречий, которые будут возникать, если проблеме утилизации не придать всеохватывающий ореол распространения в рамках единой концепции.

Город и село, располагая техническими средствами производства и используя огромные массы потребляемой продукции производственно-технического и бытового назначения, являются двуедиными поставщиками использованных ресурсов, подлежащих технологической утилизации. В силу сложившихся обстоятельств концентрации промышленного производства в городах и отсутствия свободных территорий для переработки и утилизации отходов производственной деятельности, город перекладывает эту нагрузку на пригородные зоны, сельские территории. Индустриальные страны мира также стараются вынести часть процессов утилизации за пределы национальных границ.

Сельскохозяйственное производство, связанное с использованием значительных объемов технических средств, товаров производственного назначения, является поставщиком бывших в употреблении ресурсов в виде подлежащих утилизации машин и оборудования, предметов бытового назначения. Село имеет территорию, но не имеет технологического опыта утилизации. Предоставляя свою территорию, село должно получить возможность кооперироваться, объединиться с индустриальной инфраструктурой сферы утилизации города, формирующейся в городской и пригородных зонах, для участия в совместном равнонеобходимом процессе переработки бывших в употреблении ресурсов.

Значительным по объему поставок технических средств, подлежащих утилизации являются воинские части, дислоцирующиеся в сельской местности, располагающие большим парком разномарочных машин и механизмов, конструктивно аналогичных изделиям народнохозяйственного назначения; формальное отличие лишь подчеркивает возможность их утилизации по технологиям, разработанным и применяемым на практике. Предприятия Министерства обороны, такие как механический завод №149, утилизируют продукцию, например шины автомобилей и другие резинотехнические изделия независимо от источника поступления.

Выдвинутая и реализуемая странами Евросоюза Концепция в этом случае однонаправлено воспринимается, что процессы утилизации должны выполнять (или организовать выполнение) фирмыизготовители продукции, которая в части оставшейся после ее потребления подлежит утилизации.

Исходя из этого концептуального условия, сельские товаропроизводители наряду со всеми другими имеют полное право передать на утилизацию все, что они сами не производили. Это право необходимо реализовать с обоснованной технологической целесообразностью и возможностями создания общей инфраструктуры утилизации на условиях равной заинтересованности экономически самостоятельных хозяйствующих субъектов в процессе утилизации отходов производственной деятельности и извлечении возможной прибыли при этом.

Результативность, положительный эффект рационально организованной технологической утилизации проявляется в виде реальной экономии ресурсов за счет многократного использования конструктивных и неконструктивных элементов утилизируемых машин, производства и использования вторичного сырья, получаемого при переработке утилизируемых объектов; обеспечения экологического равновесия в результате своевременного освобождения территории от отработавших ресурсов.

Научная проблема утилизации охватывает разработку подходов к технологии утилизации материалов, из которых изготовлена машина. В то же время эта проблема может быть решена при ее правовом и экономическом оформлении с учетом требований экологии в системе «человек - машина - окружающая среда».

Актуальность проблемы настолько велика, что над решением вопросов утилизации работают ученые многих индустриально развитых стран мира, создавая технологии и технологическую оснастку крупных, перерабатывающих выбывающую технику, центров по утилизации. Однако специфические проблемы утилизации автотранспортных средств и тракторов, комбайнов и многочисленной сельскохозяйственной техники нуждаются в своем решении применительно к оптимальной загрузке имеющейся технической базы ремонтного производства.

Актуальность темы исследования, теоретическая и практическая значимость определяется необходимостью научного обеспечения разрабатываемых концептуальных основ технологической утилизации завершивших жизненный цикл технических средств производства агропромышленного комплекса.

Концепция (от латинского сопсерНо) - это система взглядов, определенный способ понимания и трактовки явлений, принципиальный подход к различным видам деятельности.

Применительно к рассматриваемым вопросам концепция включает в себя систему взглядов на проблемы утилизации отработавших ресурсов с позиций ресурсосбережения, систему технологических, экологических, организационно-экономических и правовых подходов к утилизации.

Лишь после разработки концепции и ее апробации начнется формирование стратегических основ и технологий осуществления намеченных мероприятий по утилизации ресурсов, отслуживших свой срок. В то же время, разрабатываемые концептуальные основы базируются на обобщении многочисленных подходов к утилизации и технологиях переработки ресурсов, зарубежном и отечественном опыте организации индустриальной утилизации.

Объект исследования. Сельскохозяйственная техника, автотранспортные средства (АТС), потребляемые ими ресурсы в стадии предельного состояния, предназначаемые к утилизации и повторному использованию конструктивных элементов с остаточной годностью.

Предмет исследования. Закономерности становления технологической утилизации, проистекающие из свойств современной ремонтопригодной машины - генерирующего звена совокупности сопутствующих ресурсов. В предмет исследования органически входят экологические, организационно-экономические и правовые проблемы, связанные с функционированием ресурсов (применительно к утилизации), концептуальные основы и научное обеспечение технологической утилизации.

Цель исследования: теоретически обосновать, что машина является генерирующим звеном совокупности параллельно функционирующих ресурсов, обладает свойством перемещения функций ресурсов, обеспечивающим приспособленность к утилизации; обосновать концептуальные проблемы и закономерности становления процесса технологической утилизации сельскохозяйственной техники, обеспечить научно-методическое сопровождение выводов и рекомендаций.

Методологическую основу исследования составляют теоретические разработки академика Селиванова А.И. по теории старения машин, теоретические обобщения научных положений других ученых, составляющие содержание теории машин. Использованы методы ретроспективного анализа и прогнозных аналитических расчетов, определяющих тенденции становления утилизации; статистические обобщения, проектирование и моделирование процессов; восхождения от абстрактного к конкретному, формализации и адаптации.

Достоверность результатов исследования обеспечивается проверкой теоретических обобщений аналитическими расчетами с использованием статистических данных; многоканальностью доказательств, подтверждающих выдвинутые теоретические положения, концептуальные посылки и практические рекомендации; сопоставлением зарубежного и отечественного подходов к утилизации; широкой апробацией результатов исследования в печати и на научнопрактических конференциях.

Научная новизна исследования состоит в разработке теоретических положений о машине как генерирующем звене совокупности параллельно функционирующих ресурсов. Теоретически обоснована возможность перемещения функций параллельно функционирующих ресурсов в ресурс машины (Ям)', на этой основе доказана целесообразность формирования фонда утилизации и его включение в ресурс машины (Ям), что обеспечивает продление жизненного цикла машины.

Сформулированы и рассмотрены некоторые концептуальные проблемы теории утилизации в системе знаний, составляющих содержание теории машин. Предложены показатели оценки процесса технологической утилизации, определено место и значение теории утилизации в виде завершающего блока теории машин.

Обоснованы концептуальные позиции завершения «Комплексной системы технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве» блоком «Утилизация», раскрыто его технологическое, организационно-экономическое и правовое содержание применительно к утилизации сельскохозяйственной техники.

Практическая значимость и реализация результатов исследования. Рекомендовано дополнить «Комплексную систему технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве», содержащую блоки: «Техническое обслуживание», «Текущий ремонт», «Капитальный ремонт», блоком «Утилизация». Это дает основание включить ремонтную базу сельского хозяйства в состав инфраструктуры предприятий сферы утилизации, что позволяет обеспечить значительное снижение инвестиций на создание новых предприятий по утилизации, повысить загрузку ремонтных предприятий, снизить издержки на ремонт машин за счет использования изъятых узлов и деталей списанной техники.

Рекомендовано нормативной документацией определить технологию утилизации полнокомплектных машин: «растворять» их в общем процессе ремонта на ремонтных предприятиях, выбраковывать и утилизировать конструктивные элементы не подлежащие восстановлению и использованию.

Технология механического измельчения шин для получения резиновой крошки, построенная по принципу поточного производства (модульная технология), обеспечивающая из сравниваемых технологий наименьшие энергозатраты на тонну исходного сырья, рекомендуется для широкого распространения.

Результаты исследований и рекомендации рассмотрены и одобрены секцией «Техническая политика» НТС Минсельхоза России (протокол №6 от 28.01.2004.) и разосланы для использования.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях:

- в Московском государственном агроинженерном университете имени В.П. Горячкина (ФГОУ ВПО МГАУ) 2002,2003,2004 гг.;

- во Всероссийском научно-исследовательском технологическом институте ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГНУ ГОСНИТИ) 2003,2004 гг.;

- на научной сессии Россельхозакадемии «Научно-технический прогресс в АПК России - стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года» 2003г.;

- на кафедре ремонта и надежности машин МГАУ 2003,2004гг.;

- на кафедре войскового ремонта ФВО МГАУ 2004г.;

- на механическом заводе №149 2003г.

Основные положения диссертации опубликованы в рекомендуемых ВАК РФ журналах, двух монографиях (6 п.л. и 12,5 п.л.), а также в статьях, опубликованных в других изданиях.

Исследование выполнялось в соответствии с научными планами и программами по ресурсосбережению Россельхозакадемии, Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина, Всероссийского научно-исследовательского технологического института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка, Правительства Московской области «Развитие сети организаций по сбору, утилизации и переработке автомобильной техники на территории Московской области на период 2004.2007 годов»; «Сбор и переработка свинцово-кислотных аккумуляторов и свинцовосодер-жащих отходов на территории Московской области на период 2004.2010 годов». «Стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции на период до 2010 года» и «Концепция научного обеспечения развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2010 года» использованы как документы, формирующие концептуальные основы ресурсосберегающей технологической утилизации.

На защиту выносятся: некоторые проблемы теории утилизации как составной части общей теории машин, завершающей цикл знаний о машинах; теоретические основы передислокации ресурсов при совершенствовании техники и ее приспособленности к утилизации; практическое использование знаний о машине как генерирующем звене совокупности совместно функционирующих ресурсов; предложение о включении в «Комплексную систему технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве» блока «Утилизация», замыкающего технический сервис и жизненный цикл машины; рециклинг, ремонт и модернизация машин как специфические формы утилизации; теоретическое обоснование источников формирования фонда утилизации.