Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Будівельне матеріалознавство. Т 1

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ПРОГРЕСИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ В Будівельне матеріалознавство

Завжди прагнуть до того, щоб технології на виробництві, в інженерних проектах, наукових розробках та інших аналогічних випадках були найбільш прогресивними, передовими. Однак в даний час відсутня науково-обґрунтована критеріальна оцінка рівня прогресивності технологій будівельних матеріалів. При необхідності оцінку стану технології виробляють по одному з головних її елементів - якості готової продукції, сировини, обладнання, енергетиці, економіці, екології. нерідко

для зіставлення наводиться зарубіжний досвід або досвід передових вітчизняних підприємств аналогічного профілю. В результаті формується порівняльна оцінка технології по одному, двом або більшій кількості показників, що приносить користь у вишукуванні способів подальшого поліпшення технологічних параметрів. І все ж метод порівняльної оцінки показників окремих технологічних переділів (операцій) не може дати повної і науково обґрунтованої характеристики прогресивної технології; тим більше він не може визначити коло заходів, в сукупності з впливом інших факторів, по ефективному вдосконаленню технології в цілому. У цьому методі відсутнє головне - узагальнення, що становлять, як відомо, силу всякої науки і, в тому числі, будівельного матеріалознавства. При наукових узагальненнях метод може виявитися прийнятним як для однотипних, але і розрізняються між собою технологій.

Для досягнення цих цілей спочатку потрібно: а) чітко і досить повно охарактеризувати той стан виробництва, яке правомірно віднести до прогресивної, передової технології як в смисловому, так і в кількісному виразах; б) мати інформацію про рівень світових досягнень у відповідній технології; в) провести необхідні критеріальні обчислення і оцінки технології. Очевидно, що без цих трьох принципових даних проведені дослідження щодо забезпечення прогресивності технологій, хоча і можуть бути корисними, але носять абстрактний характер як в частині оцінки, так і вдосконалення технологій. Нижче більш докладно викладається аналіз кожного з цих трьох вихідних положень.

Смисловий і КІЛЬКІСНІ КРИТЕРІЇ

Детальний аналіз стану технологій будівельних матеріалів показав, що до прогресивних, передових відносяться ті з них, які задовольняють певного комплексу екстремумів обов'язкових показників, виражених як в смисловому, так і кількісних значеннях. До цього певного комплексу відносяться наступні екстремуми: випуск продукції високої гарантованої якості; вища продуктивність на виробництві при мінімумі часу для вироблення одиниці продукції; максимум заощадження природної сировини при можливо більш широкому використанні техногенного і йому аналогічного; мінімум витрат палива, особливо традиційного, при максимальній економії теплової енергії; найвища економія електроенергії (загальною і питомою); максимум забезпечення екологічної чистоти як в технології, так і в матеріалах; максимальне зниження матеріаломісткості, особливо металоємності готової продукції та технологічного обладнання; мінімальні капітальні вкладення в одиницю продукції, тим більш при здійсненні нового або модернізованого виробництва; мінімальні терміни окупності технології при мінімальній собівартості готової продукції; максимум елементів високої культури в технології і на виробництві в цілому; висока і стійка конкурентоспроможність продукції на внутрішньому і зовнішньому ринках.

Вищевказані показники прогресивності технологій складають комплексну систему, в яку можна привнести додаткові або виключити окремі з них, але при неодмінному збереженні її взаємозв'язку і цілісності. Коротко зупинимося на кожному показнику.

Перше місце за питомою значущістю в комплексі показників прогресивності займає вищу якість продукції, що випускається. Під вищою якістю розуміється, по-перше, безумовну відповідність продукції нормативним вимогам стандартів або технічних умов і, по-друге, масова однорідність продукції, що випускається за одним або кількома ключовими параметрами (властивостями, складом, структурою, зовнішніми ознаками і ін.). В якості ключового параметра при визначенні однорідності вельми доцільно приймати оптимальну структуру. Її наявність у ІБК фіксується збігом нормованих показників властивостей з їх екстремальними значеннями, що випливає з зворотної дії закону створу. Тільки при оптимальних структурах і, отже, екстремуму властивостей на рівні заданих (або стандартом обумовлених) з дотриманням статистичної однорідності масової продукції виникає і розвивається найтісніший взаємозв'язок останньої з технологією виробництва, з практичними способами впливати через технологію на якість готової продукції.

При будь-яких позитивних характеристиках технологія не може бути віднесена до прогресивної, якщо продукція не задовольняє заданим вимогам або нижче за якістю аналогічної продукції, що випускається за іншими технологіями. Задані вимоги можуть бути як на рівні світових стандартів (досягнень), так і вище їх. До цих вимог відноситься також довговічність матеріалу (вироби) в конструкції, доданків з трьох її тимчасових елементів. Не завжди високий рівень якості продукції, що фіксується в передексплуатаційний період, служить автоматичним гарантом довговічності матеріалу в конструкціях.

Другий основний показник прогресивної технології - вища продуктивність підприємства з випуску готової продукції, яка адекватна, як правило, найвищої продуктивності праці, що припадає на одного працюючого або одного робітника. Чим більше за одиницю часу випускається продукції вищої якості і, отже, більше доводиться її при розрахунку на одного робітника (або працює), тим прогресивніша технологія за цим показником. В результаті забезпечуються найвища продуктивність і потужність підприємства в цілому. Керівництво та колектив отримують підвищену прибуток і можливість оновлювати обладнання, розвивати виробництво на підприємстві з використанням останніх досягнень в науково-технічному прогресі.

Третій показник прогресивності технологій обумовлений мінімальною витратою природного сировини по відношенню до його загального споживання на даному виробництві будівельних матеріалів і виробів, або на одиницю продукції. Чим в менших кількостях споживається гірських порід і мінералів, включаючи воду, і з мінімальними відходами при переробці їх в готову продукцію, чим більше для цих цілей використовується техногенної сировини, а також попутних продуктів гірничо-збагачувальних комбінатів, нетрадиційного місцевої сировини або синтезованого, тим прогресивніша дана технологія. Сюди ж слід додати і низький відсоток відбракованої продукції, зменшення щільності і розмірів виробів і інші фактори. Необхідність включення всілякої економії природної сировини в комплексний критерій прогресивності випливає з дуже тривожних реалій наростання в ньому гострого дефіциту і неблагополучної екологічної обстановки в районах його розробки. У нашій країні доводиться добувати з надр Землі понад 2 млрд, т природної сировини для виробництва будівельних матеріалів, причому при дуже низькому коефіцієнті його використання. Значно більше половини направляється його у відвали. Особливої ​​турботи потребує природний мінерал з групи оксидів, в рідкому стані іменований водою, а в твердому - льодом. Прісна вода відноситься до найціннішого корисних копалин, до того ж вкрай дефіцитного, так як її кількість на Землі не перевищує двох відсотків від загального обсягу води.

Четвертий показник прогресивності технологій - мінімальне витрачання традиційних палив (нафти, газу, кам'яного вугілля) як найцінніших видів природної сировини для хімічної промисловості та вельми необхідних, і важливих для інших потреб в країні. Цей показник включає також необхідність максимального зниження питомої паливоспоживання і максимальну економію теплової енергії. Показник прогресивності за мінімальним витрачання палива та теплової енергії зростає в міру зниження кількості теплоти, спожитої на одиницю виробленої продукції на підприємстві в одиницю часу без втрати її якості.

П'ятий показник характеризує максимальну економію електроенергії або за загальним витраті, або, що більш наочно, за питомою, віднесеній до одиниці продукції чи іншої одиничної величиною, або за допомогою обох величин. Доводиться враховувати, що електрична енергія продовжує залишатися найголовнішим енергоносієм і завжди потрібно її максимальна економія, зокрема за рахунок всебічного зниження теплових втрат, надлишкового електроосвітлення, електроперегрузок в технологічному обладнанні. Четвертий і п'ятий показники прогресивної технології характеризують рівень ресурсо- та енергозберігаючої технології.

Шостий показник прогресивної технології встановлюється щодо ефективного вирішення в ній дві найголовніші екологічних проблем в будівельному матеріалознавстві. Перша - охорона навколишнього середовища при виробництві будівельних матеріалів і виробів, друга - охорона будівельних матеріалів, виробів та конструкцій, одержуваних за даною прогресивної технології, від негативного впливу на них навколишнього середовища.

Рішення першої проблеми, крім згаданого вище мінімуму витрати природного сировини, мінімуму витрачання води, особливо прісної, запобігання забруднення водойм, передбачає повне виключення виділення шкідливих речовин в атмосферу, стічну воду або грунт. У зв'язку з цим слід зазначити, що в глобальному масштабі в результаті господарської діяльності людини в атмосферу щорічно викидається в усьому світі 25-10 9 т забруднювачів: пилу, газів, аерозолів. У нашій країні в забрудненні атмосфери частка промбудматеріалів становить 12% серед інших галузей промисловості. Таке виділення забруднювачів пов'язано з переробкою деяких різновидів сировини, транспортуванням, зберіганням та застосуванням виготовлених з такої сировини матеріалів. Виділення можливі також на стадії експлуатації виробів і конструкцій в будівлях і спорудах, особливо при великій їх поверхні або протяжності, наприклад, дорожніх покриттів, аеродромів, покрівельних покриттів.

Крім небезпечного забруднення середовища, іншим джерелом екологічних потрясінь виявився, як ми вже відзначали в третьому показнику прогресивності технологій, швидко скорочується резерв природних ресурсів сировини. Проте експлуатація корінних родовищ триває і не в скорочуються розмірах. В даний час в нашій країні зросла небезпека ще й масової появи місцевих кар'єрів з видобутку сировини для потреб малих підприємств. Безліч кар'єрів і ям, що виникають при видобутку піску, гравію, глини, гіпсу та інших корисних копалин відкритим способом, не тільки займають великі родючі земельні площі, але і зосереджують навколо себе великі скупчення порожніх порід (розкриву) і відходів (близько 30%) від камнеобработки. Крім того, є постійна необхідність ретельної і систематичній перевірці інертності використовуваного природного сировини і використовуваних відходів виробництва за допомогою дозиметрів (радіометрів).

Рішення другої екологічної проблеми, нерідко іменується як "екологія матеріалів", полягає в запобіганні впливу навколишнього середовища на матеріали, вироби і конструкції, що знаходяться в експлуатації. Ці негативні впливи завершуються зазвичай або биоповреждения мико-, бактеріологічних, альголіхоно-, гербодесгруктурамі, або корозією від неорганічних і органічних реагентів. Ті і інші реагенти можуть міститися в навколишньому середовищі одночасно. Прикладом служать стічні води багатьох підприємств, особливо хімічної промисловості, причому склад реагентів в часі не залишається постійним, ускладнюючи боротьбу з корозією.

Ефективне вирішення обох екологічних проблем технологічними методами має пріоритетне значення в оцінці показника прогресивності технології виробництва.

Сьомий показник прогресивності технології фіксує мінімальну величину матеріаломісткості, особливо металоємності, чинного основного і допоміжного обладнання (апаратури). Цей показник відображає також загальне зниження витрачання матеріалів, особливо металів, споживаних для виготовлення готової продукції за прийнятою технологією.

Восьмий показник вказує розмір реальних капітальних вкладень при організації нових технологій або модернізації (реорганізації) діючих. Очевидно, що чим нижче обсяг капвкладень в перерахунку на одиницю продукції, тим прогресивніша прийнята технологія, що впливає на рівень підвищення даного показника. У всіх випадках доцільно використовувати спеціалізовану інструкцію з визначення ефективності капітальних вкладень в будівництво або реконструкцію підприємства з виробництва будівельних матеріалів і виробів.

Дев'ятий показник прогресивності характеризує високу культуру технології і виробництва в цілому. Він є комплексним, тому що містить дуже різнорідні компоненти. До них відносяться: стан охорони праці, техніки безпеки і соціального комфорту, санітарно-гігієнічні умови праці, забезпеченість внутризаводской комунікацією і комунальної впорядкованістю, озеленення заводської площадки і перед- заводської території. Кожен компонент цього комплексного показника оцінюють зазвичай окремо і зіставляють з аналогічними технологіями різних виробництв, а частіше - в зіставленні з нормативними вказівками, наприклад, з правилами по техніці безпеки, виробничої санітарії та ін.

Прогресивні підприємства і цеху як нових, так і реконструйованих об'єктів повинні відповідати вимогам діючих Са

тарних норм, Будівельних норм і правил та ін. Освітленість заводів і цехів, виробничих майданчиків і робочих місць регламентується правилами устрою електричних установок. Те ж саме щодо протипожежних вимог з можливою безпечної евакуацією людей через відповідні виходи.

Цей показник важко піддається кількісному вимірюванню. Для цих цілей можуть служити бальна і експертна системи оцінок [1] .

Десятий показник прогресивності виробництва характеризує високу організацію використання сучасних засобів технічного контролю та управління, базується на досягненнях четвертої частини загальної теорії ІБК (див. С. 139), а також служить продовженням і розвитком критерію високої культури технології і в цілому всього виробництва (дев'ятого показника, см. с. 152).

Одинадцятий показник - економічний. Узагальнюючими значеннями його зазвичай служать наведені витрати на одиницю продукції, величина собівартості, показник рентабельності, термін окупності технології. Своєрідним економічним показником є ​​і ставлення вартості до одиниці виміру необхідного ключової властивості, наприклад, міцності. Можливі й інші техніко-економічні показники виробництва. Серед них: питома витрата сировинних матеріалів; то ж - палива технологічного, електроенергії силовий, пара технологічного і т. п. Всі вони можуть співвідноситися з витратою грошових коштів.

Нерідко перебування економічного показника тісно пов'язують із завданням оптимізації технологічного процесу. Математично формалізована задача оптимізації технології полягає зазвичай у визначенні умов екстремуму деякої функції кінцевого числа змінних, доданків в економічну ефективність продукції.

Очевидно, що цей найважливіший показник прогресивності технології, подібно деяким іншим, відображає в собі комплекс чинників, від яких він залежить, - продуктивність праці, матеріаломісткість, термін окупності капітальних вкладень і ін.

Дванадцятий показник характеризує технологію з позицій її здатності забезпечувати конкурентоспроможність готової продукції на внутрішньому і зовнішньому ринках. Цей показник знаходиться в прямій залежності від першого показника - якості, проте, він має і свої важливі особливості, які допомагають забезпечувати конкурентоспроможність готової продукції. Зокрема, він безпосередньо пов'язаний з показником рівня культури виробництва, оскільки тільки при бездоганних технологічних умовах можна досягти надійної конкурентоспроможності.

Таким чином, комплексом показників можливо оцінити стан технологій, хоча природно припустити, що дванадцяти може виявитися недостатньо і потрібні додаткові. Але можливо, що і дванадцяти виявиться занадто багато для характеристики будь-якої конкретної технології; тоді доцільно зменшити їх чисельність.

У такій узагальненій формі виражена смислова характеристика прогресивної технології є необхідною, але важливо ще кожен показник висловити кількісної величиною з дотриманням відповідної йому розмірності, а потім перейти до критеріальною оцінкою. Останнє досягається за допомогою критеріїв оптимальності в їх безрозмірному вираженні, т. Е. Віднесенням реальних числових значень до показників світових досягнень. Якщо відсутні дані про останні, тоді - до аналогічних екстремумам іншого характеру, включаючи розрахунково-теоретичні для деякої "ідеалізованої" технології. Однак необхідно використовувати всі можливості - публікації, патентний аналіз, бюлетені, діловий контакт і т. П. Для отримання інформації про останні досягнення світової практики, включаючи вітчизняну, щодо цієї технології.

Критерій оптимальності з дванадцяти вищевказаних в їх числовому вираженні можна визначити за допомогою симплексних величин. Їх найпростіші значення отримують діленням фактичного досягнення підприємства за даним показником прогресивності технології в його числовому вираженні на аналогічну величину на іншому підприємстві, прийняту обгрунтовано як "рівня світових досягнень". Якщо така симплексна величина є єдиною для досліджуваного показника прогресивності, то вона після її визначення стає числовим безрозмірним критерієм оптимальності. Якщо ж фактичний стан рівня показника прогресивності потрібно оцінювати за кількома симплексним величинам, тоді необхідна їх індексація. І критерій оптимальності буде складатися як сума симплексних величин після визначення їх як приватних поділів числового значення реального рівня підприємства на екстремальне значення рівня світових досягнень, поділена на число симплексів:

де S / - поточний симплекс, п - число симплексів.

Очевидно, що чим ближче кожна симплексна величина до одиниці, тим вище і критерій оптимальності, а, отже, тим ефективніше технологія з даного показника прогресивності. Однак, можливий варіант, коли критерій оптимальності виявиться рівним або вище 1. Частіше все ж потрібно реалізувати оптимізують чинники, які наблизять критерій до 1. Симплекс може бути і більше 1, наприклад, при підвищеній собівартості в порівнянні з передовою технологією, якщо, наприклад, витрата гірських порід і мінералів на одиницю продукції вище в порівнянні з передовими підприємствами, на яких більше вживається техногенної сировини замість природного. Але і тоді потрібно шляхом реалізації відповідних оптимізують факторів забезпечити зниження симплекса до 1 (див. 6.4). Таким чином, можливо, як збільшення позитивних значень, так і зменшення негативних значень симплексів, але з досягненням в обох випадках оптимальних їх величин, рівних 1.

Для прогресивної технології кожен показник прогресивності в кількісному відношенні характеризується критерієм оптимальності максимальної величини, рівної 1. При оцінці технології за допомогою 11 показників прогресивності, т. Е. При одіннадцатібалльной системі, прогресивна технологія оцінюється сумарною величиною, рівною 11. При інших бальних системах потрібні і відповідні їм величини критеріїв оптимальності, наприклад, при 10 показниках - величиною 10, при 12 показниках - величиною 12 і т. д. Якщо ж сумарні значення критерію оптимальності нс досягають гранично високих значень, тоді реальну величину прогресивності обчислюють шляхом ділення фактичної суми на число критеріїв оптимальності. Так, наприклад, якщо при одіннадцатібалльной шкалою оцінок фактична величина критерію оптимальності виявилася рівною 8,7, тоді ступінь прогресивності технології оцінюється величиною 8,7 / 11 = 0,8 (точніше - 0,79), т. З. на 20% нижче рівня світових досягнень в даному виробництві готових виробів (матеріалів). За рекомендованою в теорії ІБК класифікація оцінок технологій виглядає так: непрогрессйвная - 0,01-0,21; малопрогресивну 0,22-0,41; среднепрогрессівная 0,42-0,75; високою прогресивності - 0,76-1,00; суперпрогрессівная, коли критерій оптимальності понад 1,00. Звідси очевидно, що вищеописана технологія відноситься до технології високої прогресивності. Відносно се можуть бути знайдені додаткові резерви оптимізують чинників, здатних підняти технологію на наступний, більш високий рівень прогресивності.

Вищевикладений метод оцінки ступеня прогресивності технологій дозволяє перейти від описово-смисловий характеристики з екстремальних значень відповідних показників до числової оцінкою з урахуванням повного комплексу показників прогресивності. Але в цьому методі є і певний недолік, що впливає на точність оцінки в сторону, як правило, заниження ефективності впливу оптимізують чинників при їх реалізації. Цей недолік пов'язаний з тим, що, приймаючи для спрощення розрахунків середньоарифметичне значення симплексних величин,

передбачалося послідовне вплив факторів на технологію. У реальних же умовах на виробництві чинники найчастіше діють непослідовно, а сумісно один з одним. Одночасне ж вплив декількох або всіх факторів призводить до синергізму з посиленням (дуже рідко з ослабленням) кінцевого ефекту в порівнянні з простим підсумовуванням ефектів від факторів, що впливали окремо, в послідовному порядку їх чергування. Синергетичний ефект важко встановити аналітично, але він може бути визначений емпірично з наступною математичною обробкою дослідних даних, користуючись зокрема, методом математичного планування експерименту. У ньому за нижню межу варіювання може бути прийнятий кількісний ефект від реалізації фактора без урахування синергізму, за верхню межу - одиниця; їй дорівнює симплекс при найвищому значенні чисельника, рівного знаменника, як рівню світових досягнень. Його результати зазвичай виражаються складною функцією у вигляді багаточленних полиномов або рівнянь регресії. В останньому коефіцієнти непрямим чином відображають пріоритетність того чи іншого фактора або декількох факторів перед усіма іншими, що приймалися для вдосконалення технології.

При розрахунку коефіцієнтів рівнянь регресії деякі з них приймають настільки малі числові значення, що вони не здатні, як правило, помітно вплинути на величину узагальненого критерію оптимальності. Тоді їх можна опустити і рішення рівняння регресії спрощується. Важливо, однак, провести попередню перевірку за критеріями Фішера і Стиодента.

  • [1] Єфименко А.З. Застосування методу експертних оцінок в будівельній індустрії. М: МГСУ, 2001..
 
<<   ЗМІСТ   >>