Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям

На правах рукописи

ХЕКСЕЛЬ Людомир Конрад

МЕТОДОЛОГИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (химическая технология) А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре информационных технологий в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования УМосковская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. ЛомоносоваФ (МИТХТ), в ЗАО УРусская Содовая КомпанияФ, ОАО УБерезниковский содовый завод (БСЗ)Ф и компании УBH Industries Polska Sp. z o.o.Ф (г. Варшава, Польша).

Научный консультант доктор технических наук, профессор Корнюшко Валерий Федорович Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Кузин Рудольф Евгеньевич доктор технических наук, профессор Лабутин Александр Николаевич доктор технических наук, профессор Филаретов Геннадий Федорович Ведущая организация ГОУ ВПО Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева

Защита состоится " 14 " " октября " 2008 года в 12.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.120.08 при Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова по адресу: 119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат диссертации размещен на сайте www.vak.ed.gov.ru Автореферат разослан " " " " 2008 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Бурляева Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Кальцинированная сода (Soda Ash) - один из важнейших продуктов неорганического синтеза, она широко используется в разных отраслях промышленности. Основными рынками, на которых развернется конкуренция между основными игроками в 2010-2015 гг., будут рынки Китая, Азии и России в отношении как потребления, так и производства. На этом основании перед содовыми предприятиями Восточной Европы, России и СНГ стоят серьезные проблемы повышения конкурентоспособности, удержания и расширения рынков сбыта, совершенствования производства и повышения экономической эффективности при соблюдении все ужесточающихся экологических требований.

Химические технологии оказывают негативное техногенное воздействие на природную среду (ПС). Так, в США даже закрывались некоторые содовые заводы из-за их неспособности выполнить выдвигаемые законами требования по вопросам охраны окружающей ПС, для выполнения которых необходимы значительные затраты. Во всех странах ужесточается законодательство по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов. В связи с этим, а также в связи с необходимостью общего повышения эффективности содового производства возникает потребность в разработке новых более совершенных технологий получения соды, обеспечивающих комплексное использование сырья и эффективную утилизацию промышленных отходов, то есть совершенствование технологии производства соды на основе экологических требований с учетом экономических показателей.

Вместе с тем, отрицательные последствия хозяйственной деятельности не являются неизбежными при планомерном учете возможных воздействий и своевременной и эффективной их компенсации. В условиях, когда не обеспечивается полной компенсации воздействия на ПС, разрешается некоторый ограниченный и контролируемый уровень их наличия, не приводящий к необратимым последствиям.

Природоохранные отношения регулируются нормативными актами, устанавливающими степень и меру ответственности хозяйствующих субъектов за воздействие на ПС. Для корректного применения норм этих актов необходима актуальная, полная и достоверная информация о хозяйственной деятельности и технологии предприятия. В связи с этим в корпоративном менеджменте предприятий содовой промышленности возрастает значимость экологического контроллинга, или эко-контроллинга (ЭК), представляющего собой комплекс специальных средств, обеспечивающих планомерное получение, анализ и обобщение информации о состоянии технологического оборудования (ТО) и ПС.

Вместе с тем, основой любого производства является технология: именно от ее эффективности зависят основные показатели процесса производства как хозяйственной деятельности. В связи с этим основным направлением совершенствования производства соды должно являться совершенствование его химической технологии; тем не менее, при этом должны учитываться экологические требования, или ограничения, а ведущую роль, как в любом бизнесе, играют экономические показатели, условия и требования.

До настоящего времени наиболее распространенным способом производства соды кальцинированной является аммиачный способ Сольве (Solvay) - до 70% мирового производства. Базирующееся на использовании дешевого и доступного сырья (поваренной соли и известняка) производство соды по аммиачному способу имеет высокий уровень организации технологических процессов (непрерывность, комплексная автоматизация) и сравнительно высокую экономическую эффективность. В то же время технология получения соды аммиачным способом весьма несовершенна по степени использования сырья, наличию значительного количества жидких, твердых и газообразных отходов, а также потерь тепловой энергии. Для получения 1 тонны кальцинированной соды (т.с.) расходуется 1,5 т хлорида натрия и столько же карбоната кальция. При этом в качестве отхода образуется 10 м3/т.с. так называемой дистиллерной жидкости, выводимой из процесса при температуре около 1000С и содержащей в растворе около 1500 кг хлоридов кальция и натрия и около 250 кг твердых взвесей. Со сбросами теряется около 30% сырья (30% натрия и весь хлор). Поэтому перед содовой промышленностью стоят серьезные задачи по повышению эффективности ее технологической основы.

Кроме того, нужно учитывать и то, что производство соды достаточно часто является частью много профильного химического производства, выпускающего иногда десятки различных продуктов. Иногда это обусловлено особенностями сырьевой базы, иногда - структурой рынков сбыта, организацией народно-хозяйственной инфраструктуры или просто историческими причинами. Как в таких, так и в относительно автономных предприятиях необходимо обеспечивать экономическую эффективность бизнеса. Особую остроту эти проблемы приобретают в странах с переходной экономикой. Однако и в странах, уже вступивших на путь рыночных отношений, проблема эффективности является весьма острой из-за постоянно ужесточающейся конкуренции. В связи с этим актуальными становятся проблемы совершенствования управления производственными системами, в которых представлено производство соды, с позиций повышения их эффективности и конкурентоспособности.

Таким образом, круг проблем, стоящих перед содовой промышленностью, состоящей из таких масштабных объектов, какими являются современные содовые заводы, включает большое число важных и сложных задач, решение которых невозможно без серьезного научно-методического обоснования.

Исследованию технологии, процессов и аппаратов содового производства посвящены работы Асеева Г.Г., Гольдштейна А.Р., Зайцева И.Д., Зеликина М.Б., Зозули А.Ф., Зубахиной З.К., Крашенникова С.А., Микулина Г.И., Ткача Г.А. и др.;

применению системного подхода при создании информационных систем предприятий химического профиля,включая системы экологической безопасности, посвящены работы Б.В. Гидаспова,Л.С.Гордеева, С. Гуаро,И.Н.Дорохова, А.Ф. Егорова, В.В.

Кафарова, В.Ф. Корнюшко, Р.Е. Кузина, Х. Кумамото, В.П.Мешалкина,, Н.В.

Пахомовой, К. Рихтера,Т.В.Савицкой,А.И.Соболева,В.С.Тимофеева и др. Вместе с тем, непосредственное применение результатов известных работ в условиях конкретного предприятия не всегда эффективно и даже не всегда возможно.

Поскольку для совершенствования производства соды необходимо согласованное решение многих разных задач, при этом необходимо учитывать разнородные факторы;

эффективной основой таких исследований является системный анализ (СА). Таким образом, целенаправленные исследования в области совершенствования производства кальцинированной соды на основе системного подхода являются актуальными.

Объектом исследования является производство кальцинированной соды, рассматриваемое с позиций системного подхода.

Предметом исследования являются направления совершенствования производства кальцинированной соды.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является разработка методологии совершенствования производства кальцинированной соды как сложной производственной системы, включающей научно-методические основы развития организации управления с учетом экономических условий и требований экологии, обоснование теоретических и методических основ циклической технологии производства соды в условиях промышленного предприятия на основе системного подхода.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.

1. Формирование концепции совершенствования организации содового производства как производственной системы, верификации продуктового ряда многопрофильного предприятия и состава компании.

2. Исследование технологических особенностей, условий и характеристик различных способов производства кальцинированной соды и направлений совершенствования технологии производства соды на основе системного подхода.

3. Формирование математических моделей, физико-химических основ и обоснование характеристик основных стадий циклической технологии производства соды применительно к основным технологическим процессам.

4. Разработка интегрированной системы управления предприятием, включающей системы управления качеством, окружающей средой и профессиональным здоровьем и охраной труда, а также их информационного обеспечения.

5. Разработка эффективной системы управления, развитие базовой технологии производства соды и формирования системы экологического контроллинга и менеджмента применительно к условиям реальных промышленных предприятий с позиций системного подхода.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем.

1. Разработано комплексное теоретическое и научно-методическое обеспечение, учитывающее технологические особенности, организационно-экономические условия и требования экологии и последовательно опирающееся на системный подход, в совокупности представляющее собой теоретические основы, или методологию, совершенствования производства кальцинированной соды.

2. Обосновано сохранение свойств управляемости и наблюдаемости при реорганизации управления предприятием, предложена методика диверсификации продуктового ряда и состава компании, сформирована обобщенная системная модель циклического способа производства в виде рециркуляционной системы, замкнутой по жидкости, на основе которой разработана промышленная технология производства соды.

3. Выявлены, исследованы и систематизированы условия для всех основных стадий циклического способа производства; проведены экспериментальные исследования их физико-химических свойств и характеристик, позволившие уточнить и конкретизировать физико-химические параметры соответствующих процессов.

4. Сформирована математическая модель одного из основных технологических аппаратов - реактора-смесителя; разработаны алгоритм и методика его расчета как по материальному балансу, так и по температурному режиму.

5. Предложены концепция, методика, системные модели и алгоритмы построения интегрированной системы управления предприятием, включающей управление качеством, окружающей средой и профессиональным здоровьем и безопасностью, и ее информационно-технологического обеспечения, а также подход к оценке вклада информационной системы в основную деятельность компании и обоснован критерий оценки ее эффективности, основанный на сопоставлении объема работ и услуг, выполняемых системой, и полной стоимости владения - совокупных издержек.

Теоретическая значимость результатов работы состоит в том, что разработанная на основе системного подхода методология вносит существенный вклад в совершенствование содового производства, в развитие его химической технологии и научно-методических и технологических основ.

Практическая значимость работы заключаются в том, что все ее основные результаты использованы в промышленных масштабах в реальных компаниях, их использование осуществлено при участии автора.

Основные результаты организационно-экономического характера и соответствующие методические рекомендации иллюстрируются мероприятиями, проведенными при реорганизации структуры и системы управления в холдинге по импорту, экспорту и производству химикатов "CIECH Group" (г. Варшава, Польша).

Детальный технико-экономический анализ с использованием разработанной методики позволил выявить существенные преимущества циклического способа производства перед традиционным аммиачным способом в условиях промышленного предприятия и позволил обосновать использование в промышленных масштабах рекомендуемого способа во всех его основных стадиях и составляющих и соответствующую модернизацию в основных составляющих производства кальцинированной соды на ОАО БСЗ.

В структуре ОАО БСЗ также обоснована с использованием предложенной системной модели организации, разработана и создана система контроля воздействия производства на природную среду - экологическая служба предприятия. Разработана архитектура системы ЭК на основе организационной структуры управления. Разработан и принят к использованию комплекс методических материалов ЭК.

Теоретические положения и практические результаты диссертации вошли в содержание специальных дисциплин, читаемых для студентов и магистрантов по кафедре информационных технологий МИТХТ. Результаты работы могут также непосредственно использоваться в научно-исследовательских работах в этой области и оказании консультационных услуг по данному профилю.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях семинара Информационные технологии в Международной Академии информатизации (Минск, 2005); семинара Информационные технологии МИТХТ им.

М.В. Ломоносова (2007, 2008); семинара Системный анализ, управление и обработка информации ВГУ (Владимир, 2007, 2008); межвузовской научно-практической конференции Социально-экономические системы и процессы: методы изучения и проблемы развития (Владимир, 2006); межвузовской научно-практической конференции Формирование социально-ориентированной экономики: вопросы теории и практики (Владимир, 2007); международной научно-технической конференции Автоматизированная подготовка производства (Вологда, 2005, 2006); World Soda Ash Conference (Beijing, China, 2005); World Soda Ash Conference (Nice, French, 2007).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 26 печатных работах, в т.ч. 7 статей в изданиях, включенных в перечень ВАК и 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 6 глав, заключение, список литературы (185 наименований) и 1 приложение. Основной текст изложен на 2страницах и содержит 31 таблицу и 51 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования, дана характеристика предмета и объекта исследования, сформулированы элементы научной новизны результатов данной работы, показана научная и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе Общая характеристика производства соды приведены основные показатели мирового и европейского производства соды кальцинированной, а также ее производства в странах СНГ и России.

Использование кальцинированной соды в разных отраслях промышленности:

Х стекольное производство - до 53% (в России - 38%);

Х производство мыла и чистящих средств - 14%;

Х химическая промышленность - 9%;

Х цветная металлургия - 4%;

Х целлюлозно-бумажная промышленность - 1%;

Х прочие отрасли - 19%.

Общий объем потребления соды в мире примерно 42 млн. т. в год. Тройка мировых лидеров производства: Китай - США - концерн Solvay (Бельгия). Мировая экономика демонстрирует устойчивую тенденцию роста потребления кальцинированной соды. При этом по разным причинам все основные продуценты недоиспользуют имеющиеся производственные мощности. Так, потенциал Китая 15 млн. т. в год, а произведено (Китай стал мировым лидером); потенциал США 18 млн. т. в год, а произведено 12;

Россия соответственно 3,5 и 2,6 млн. т. в год; основной продуцент Восточной Европы - многопрофильный холдинг CIECH Group (Польша) - производит порядка 1,1 млн. т. в год.

В настоящее время в развивающихся странах ожидается существенный рост потребления соды, аналогичная ситуация - в странах Восточной Европы, России и СНГ.

Объем производства в этих регионах не может удовлетворить растущей потребности, что приведет к экспансии ведущих продуцентов на эти рынки; здесь ожидается острая конкуренция в 2010-2015 гг. На этом основании перед содовыми предприятиями Восточной Европы, России и СНГ стоят серьезные проблемы повышения конкурентоспособности, удержания и расширения рынков сбыта. При этом сдерживающими факторами будут себестоимость и проблемы экологии, поэтому необходимо совершенствование технологии производства и повышения экономической эффективности при соблюдении все ужесточающихся экологических требований.

Во второй главе Системные основы совершенствования производства соды приводится методология применения системного подхода в условиях совершенствования производства соды как гетерогенной системы, включающей организационно-экономические, химико-технологические и экологические подсистемы;

представленная методология обеспечивает согласованное решение разнородных задач, отражающих обозначенные аспекты - экономический, технологический и экологический.

Основой производства является технология: современные химические производства развиваются по пути освоения все более гигантских объемов и сосредоточения огромных мощностей. Это обеспечивает высокую эффективность как отношение произведенных затрат к полезному результату. Однако при этом должны учитываться экологические требования, или ограничения, поскольку крупнотоннажные производства сопровождаются массовыми промышленными отходами. При этом ведущую роль, как в любом бизнесе, играют экономические показатели, условия и требования. Таким образом, круг проблем, стоящих перед содовой промышленностью, состоящей из таких масштабных объектов, какими являются современные содовые заводы, включает большое число важных и сложных задач, решение которых невозможно без серьезного научно-методического обоснования. Обозначенный круг проблем отражает рис. 1.

Экология Производство Экономика Технология Рисунок 1 - Круг проблем Применительно к сформулированным условиям предложен обобщенный системный алгоритм, с использованием которого предлагается единообразно ставить и решать различные задачи совершенствования производства соды. В основе алгоритма - следующая системная модель.

Производство как организация представляется в виде кортежа Организация = { Цели, Ресурсы }, (1) на основе общей теории систем и теории организаций, где множество Цели включает как цели, задаваемые директивно извне, так и цели, формируемые внутри системы;

множество Ресурсы обобщенно представляется в виде кортежа, состоящего из следующих подмножеств:

Ресурсы = { ОР, ТР, ФР, КР }, (2) где ОР - организационный, ТР - технологический, ФР - финансовый и КР - кадровый ресурсы. В настоящей работе предлагается единообразная модель, обеспечивающая планомерное и согласованное управление использованием разнородных ресурсов. Так, организационный ресурс ОР представляется в виде множества ОР = {ОС, ОП, ОК}, (3) где ОС - организационная структура, ОП - процессы управления; ОК - организационная культура. Аналогично предлагается представлять и другие ресурсы в (2).

Обобщенный системный алгоритм построен по двум уровням: первый уровень обеспечивает декомпозицию предприятия как организации, второй - расчет подсистемы. Следует отметить, что при расчете подсистемы во второй уровень алгоритма может встраиваться снова алгоритм первого уровня и т.д.

На основании предложенного алгоритма исследованы условия обеспечения наблюдаемости и управляемости в типовых вариантах организации управления. Так, для систем управления корпораций и холдингов характерно сосредоточение стратегического управления в штаб-квартире и передача значительных полномочий предприятиям, входящим в корпорацию или холдинг; в этих условиях система имеет топологию звезда. Показано, что в системах с топологией звезда можно обеспечить наблюдаемость и управляемость системы в целом на основе наблюдения состояния только центрального элемента и воздействия на него, то есть собственник и topменеджмент могут эффективно контролировать бизнес на основании совокупной информации, поставляемой штаб-квартирой, и управлять им через штаб-квартиру.

Наличие отношений подчиненности между соседними элементами линии характерно для моноиерархических систем. Здесь вопрос о наблюдаемости и управляемости возникает при управлении дочерней компанией со стороны менеджмента корпорации: руководство корпорации не должно вмешиваться непосредственно в работу на нижних уровнях, однако должно иметь полное представление о бизнесе и целенаправленно управлять им. Показано, что иерархическая система полностью наблюдаема при измерении параметров состояния ее верхнего уровня и полностью управляема при подаче управления на ее верхний уровень.

Эти условия представляют собой системную основу такой реорганизации сложных бизнес-структур, при которой сохраняются их полная наблюдаемость и управляемость;

примером реорганизации системы управления с использованием этих условий являются изменения в структуре управления холдингом CIECH Group (Польша).

С целью повышения конкурентоспособности многопрофильного предприятия в условиях рынка предложена методика диверсификации производства. Результатом ее применения будут следующие решения в отношении продуктов, выпускаемых фирмой, и соответствующих подразделений или компаний-производителей:

Х включение/не включение продукта в целевой портфель;

Х включение/не включение подразделения или компании-производителя продукта в целевой состав фирмы;

Х приведение организации управления в соответствие с целевым составом фирмы;

Х планомерное сокращение или полный отказ от инвестиций - то есть дезинвестиции - в неперспективные подразделения и компании-производители и в производство продуктов, признанных не перспективными.

В основу методики оценки продукта положены критерии привлекательности рынка продукта (3) и оценки конкурентных позиций (5); в основе оценки подразделения или компании-производителя продукта лежат критерии оценки стратегического приспособления (4) и привлекательности компании (4). Примером применения методики является оценка продуктов и компаний по профилю холдинга CIECH Group (Польша).

Основой совершенствования производства соды является модернизация технологии, поэтому в работе рассматривается ТР в соответствии с (2).

В работе проведен анализ как способов производства, основанных на традиционном аммиачном способе Сольве, так и различных улучшенных способов, в которых преодолеваются некоторые из недостатков аммиачного способа. На основе этого анализа предложен в качестве базового новый способ производства (рис. 2).

Способ имеет циклический характер. Сущность его заключается в аммонизации бикарбонатного маточника (после отделения бикарбоната натрия), насыщении его твердой поваренной солью с выделением путем вакуумной кристаллизации твердого хлорида аммония с последующей регенерацией из него аммиака. Нашатырный маточник направляется на карбонизацию, и цикл повторяется. Эта технологическая схема отличается от существующей типовой тем, что за счет обогащения соли в буртах при механизированной ее уборке не требуется очистка рассола, за счет чего увеличивается выпуск товарной соды, упрощается аппаратурное оформление дистилляции.

Рисунок 2 - Схема производства кальцинированной соды циклическим способом Сравнение основных параметров предлагаемого способа и производства по способу Сольве представлено в табл. 1.

Таблица Сравнение характеристик способов производства Способ Циклический № Показатель Сольве способ п/п 1 Расход соли (100% NaCl) т/т 1,5 1,2 Расход известняка (100% СаСО3) т/т 1,3 1,3 Расход угля (20,9МДж/кг) т/т 0,15 0,4 Расход аммиака (100% NH3) т/т 0,003-0,0054 0,05 Пар среднего давления (2,5-3,0МПа) т/т 1,35-1,4 1,35-1,6 Пар низкого давления (0,25-0,55МПа) т/т 1,3-1,5 0,6-0,7 Расход соды (100% Na2СО3) на рассолоочистку т/т 0,024-0,0275 8 Степень утилизации натрия % 68-70 97-9 Объем дистиллерной суспензии м3/т.с. 9-10 2,10 Концентрация СаС12 в дистиллерной суспензии % 10 11 Концентрация NaCl в дистиллерной суспензии % 4-5 Как видно, в предложенном способе повышается степень использования натрия до 100%, сокращаются расход материальных и энергетических ресурсов и объем жидких отходов (на 70%), что обеспечивает снижение нагрузки на окружающую среду.

я Ед.

из мерени Однако для осуществления разработанной технологической схемы, в отличие от аммиачной, необходимы следующие стадии процесса: получение твердого хлорида натрия; солерастворение; фильтрация хлорида аммония; кристаллизация хлорида аммония; усовершенствованная дистилляция, требующие дополнительных исследований. В связи с этим проведены исследования массообменных процессов регенерации аммиака из твердого хлорида аммония как одного из основных процессов в циклической технологической схеме; разработана модернизированная схема отделения регенерации. Кроме того, требуются дополнительные затраты; в главе 6 приводится технико-экономическое обоснование предлагаемого способа в условиях реального предприятия.

Третья глава Физико-химические основы циклической технологии производства соды посвящена исследованию основных стадий циклического процесса производства соды. Прежде всего, исследовано равновесие реакции NaCL+ NH4HCO3 NaHCO3+ NH4Cl. (4) с различных точек зрения. Выявлено влияние избытка аммиака и температуры на равновесие, построены характерные области на диаграммах равновесия. Показано, что в аммиачно-содовом процессе может быть осуществлен непрерывный циклический процесс с высоким выходом NaHCO3 и NH4CL при условии тщательного выбора составов конечных растворов и солей, добавляемых в каждую из двух стадий процесса в соответствии с равновесными состояниями, имеющими место при выбранных температурах. Проведенные исследования послужили основой для разработки методики расчета составов и величин материальных потоков в техническом процессе получения NaHCO3 и NH4CL.

Исследованы особенности процесса разложения твердого хлорида аммония в связи с отсутствием в литературе данных об этом процессе, в качестве варианта смешения твердого хлорида аммония с известковым молоком предлагается предварительная репульпация хлорида аммония дистиллерной суспензией. При этом исследованы растворение хлорида аммония в растворе хлорида кальция, а также равновесия в системе СaCL2ЦCa(OH)2ЦH2O и определена оптимальная концентрация известкового молока, подаваемого в смеситель; она определяет концентрацию СаСL2 в растворе на выходе из дистиллера и скорость реакции разложения хлорида аммония.

Проведены также лабораторные исследования с целью определения физикохимических параметров - текучести и скорости отстоя - суспензии, получаемой в процессе репульпации твердого хлорида аммония дистиллерной суспензией. Для определения необходимого времени пребывания суспензии в смесителе, уточнения температурного режима работы реактора-смесителя и количества аммиака, которое перейдет в газовую фазу от разложения хлорида аммония, проведено исследование кинетики реакции взаимодействия известкового молока и репульпированного дистиллерной суспензией твердого хлорида аммония.

Взаимодействие твердого хлорида аммония и известкового молока происходит в реакторе-смесителе, являющемся одним из основных аппаратов в схеме. Регенерация аммиака из твердого хлорида аммония сопровождается сложным комплексом физикохимических и термодинамических условий, влияющих на протекание массообменных процессов. Эти процессы исследованы с применением математических моделей, позволивших установить количественные связи между параметрами входящих в смеситель потоков и параметрами выходящих из смесителя суспензий и парогазовой фазы.

При этом в реактореЦсмесителе имеют место следующие реакции:

Са (OH)2 (тв) Ca (OH)2(p); (5) NH4CL (тв) NH4CL (p); (6) 2NH4CL (p)+ Ca (OH)2 (p) 2NH4OH (p) + CaCL2 (p)+24,4КДЖ; (7) NH4OH (p) NH3 (г)+ Н2О(ж) - 37,0 КДЖ. (8) Ввиду того, что твердый хлорид аммония не промывается (массовая доля воды до 5%), в нем содержится незначительное количество примесей из маточника, которые также вступают в реакцию обменного разложения (NH4)2CO3(p)+ Ca (OH)2(p) 2NH4OH(p) +CaCO3(тв)- 8,0 КДЖ; (9) Na2SO4(p) + CaCL2(p) Ca SO4(тв)+ 2NaCL - 34,8 КДЖ. (10) Энтальпия, масса и состав образующихся твердой, жидкой и газовой фаз в многокомпонентной системе будут определяться соотношением термодинамических и кинетических параметров трех основных процессов, описываемых (5)-(8), а также массой, составом и энтальпией входных материальных потоков.

Известные математические модели реактора-смесителя основаны на заданных значениях характеристик и потому не могут быть непосредственно использованы для расчетов применения в циклической схеме содового производства, поскольку не позволяют точно рассчитывать материальные и тепловые балансы и степень отгонки NH3 из-за существенных изменений технологических параметров входных материальных потоков,. В связи с этим предложена математическая модель реакторасмесителя, которая включает систему уравнений покомпонентного материального и теплового балансов.

Покомпонентный материальный баланс смесителя приведен в табл. 2. В работе получены детальные расчетные выражения для определения всех составляющих данного материального баланса на основе параметров поступающих в смеситель материальных потоков (NH4CL(тв) и известкового молока). Они позволяют рассчитать количественный состав парогазовой фазы на выходе из смесителя. На основе этих данных становится возможным более точное определение температуры жидкости в смесителе, которое основано на уравнении теплового баланса и по существу является итерационным.

В работе приводятся выражения для расчета всех составляющих потоков тепла как приносимого в реактор-смеситель, так и уносимого из него, а также выделяемого при протекании в нем химических реакций. При этом уточнены некоторые значения теплоемкостей; так, для теплоемкости жидкой фазы суспензии получена ее зависимость от температуры в диапазоне 60-80С для растворов с содержанием СаCL2 31,5 % (вес).

Таблица Покомпонентный материальный баланс Приход Результаты Расход Всег реакции Всего Итого Компоненты с с твердым о израс полу в ди- в известко хлоридом ходов чено стилл ХГДС вым аммония ано ер молоком 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ca(OH)2 m1 - m1 m2 - m1-m2 m1-m2 - m1-mCaCO3 m3 - m3 - - m3 m3 - m(инерты и твердые примеси) NH4Cl - M1 M1 M1 - - - - - CaCl2 - - - - m4 m4 m4 - mNH3 - - - - m5 m5 m6 F1 m6+ +FH2O m7 M2 m7+ - m8 m7+M2+ m9 F2 m9+ +F+M2 +m(m1--- (F1+ (m1- Итого (m1+ (M1+ (m1+ (m2 (m4+ (m1-- +m3+ +M2) +m3+ + +m5+ m2+ m2+ +F2) -m2+ +m7) +M1+ +M1) +m8) +m3+ +m3+ +m3+ +m7+ +m4+ +m4+ +m4+ +M2) +m5+ +m6+ +m6+ +m7+ +m9) +F1+ +M2+ +m9+ +m8) +F2) Здесь обозначено:

m1 - общее количество Ca(OH)2, поступившее в смеситель с известковым молоком, кг/т.с.;

m2 - количество Ca(OH)2, израсходованного на разложение NH4Clтв, кг/ т.с.;

m3 - количество CaCO3, инертов и твердых примесей, поступившее с молоком, кг/ т.с.;

m4 - количество CaCl2, полученного в смесителе в результате реакции, кг/ т.с.;

m5 - количество NH3, полученного в смесителе в результате реакции, кг/ т.с.;

m6 - количество NH3 в жидкой фазе на выходе из смесителя, кг/ т.с.;

m7 - количество H2O, поступившего в смеситель с известковым молоком, кг/ т.с.;

m8 - количество H2O, полученного в смесителе в результате реакции, кг/ т.с.;

m9 - количество H2O в жидкой фазе на выходе из смесителя, кг/ т.с.;

M1 - количество NH4Clтв, поступившего в смеситель, кг/ т.с.;

M2 - количество H2O, поступившей в смеситель с NH4Clтв, кг/ т.с.;

F1 - количество NH3, поступившее в холодильник газа дистилляции с парогазовой смесью из смесителя, кг/ т.с.;

F2 - количество H2O, поступившее в холодильник газа дистилляции с парогазовой смесью из смесителя, кг/ т.с.

На базе предложенной математической модели реактора-смесителя разработана методика его расчета и реализующий ее алгоритм; он состоит из двух субалгоритмов:

один реализует расчет всех основных компонентов материального баланса реакторасмесителя по приведенным выражениям, другой - итерационную процедуру определения температуры жидкости в смесителе. Итерации продолжаются до тех пор, пока разность между полученными значениями температур жидкости в смесителе в n и n-1 приближениях не станет меньше заданной величины F. В этом случае расчет заканчивается, и на печать выносятся численные значения параметров выходящих из смесителя суспензии и парогазового потока. С использованием этих субалгоритмов выполнены расчеты параметров выходящих из смесителя потоков, а также расчеты покомпонентных материальных балансов смесителя при различных массовых долях аммиака, переходящих в газовую фазу из жидкой фазы смесителя (различных степенях отгонки аммиака).

Поскольку твердый хлорид аммония в циклической схеме получения соды не промывается на центрифугах и загрязнен примесями, примеси накапливаются в маточнике, так как схема замкнута по жидкости. В связи с этим возникла необходимость выяснить влияние повышения массовой доли хлорида кальция в жидкости смесителя на побочный процесс - кристаллизацию сульфата кальция, который является основным компонентом отложений на стенках дистилляционной аппаратуры. В работе получены условия, при которых снижается уровень отложений на конструкционных элементах.

Исследовано также использование поверхностно-активных веществ (ПАВ) в различных стадиях содового производства. Выявлен положительный эффект их использования при промывке бикарбоната натрия с целью снижения содержания воды.

Эффективная утилизация отходов содового производства может быть обеспечена путем модификации шламов полимерными суспензиями, содержащими на поверхности частиц функциональные группы различной природы. При этом обеспечивается диспергирование частиц шлама, их уплотнение за счет химического взаимодействия между функциональными группами и гидрофобного взаимодействия, а также стабилизации, т.к. частицы полимерных суспензий можно рассматривать как твердые стабилизаторы.

Модифицированные шламы могут эффективно использоваться в дорожном строительстве при формировании дорожного полотна, а также в качестве компонента для закрепления грунта.

Четвертая глава Интегрированная система поддержки менеджмента предприятия в условиях совершенствования управления производством соды должно обеспечивать согласованное решение экономических, технологических и экологических задач. При этом должны соблюдаться международные стандарты верхнего уровня - стандарты управления качеством (ISO 9000), окружающей средой (ISO 14000), профессиональной безопасностью и охраной труда (OHSAS 18000). На этом основании целесообразно создание интегрированной системы менеджмента (ИСМ), представляющей собой совокупность систем управления качеством, окружающей средой, охраной здоровья и безопасностью персонала и рассматриваемой как единое целое (рис.3).

Сис тема менеджмента Процесс интеграции системы качес тва (ISO 9000) Сис тема управления управления может быть различным:

проф ес с иональ ным здоровь ем и интегрированная система может безопас нос тью (OHSAS 18000) создаваться в целом и с нуля;

Сис тема управления окружающей с редой составляющие системы могут (ISO 14000) развиваться независимо, а затем интегрироваться. Система менеджмента качества (СМК) может Рисунок 3 - Интегрированная система менеджмента быть основой повышения удовлетворенности как потребителей, так и других заинтересованных сторон. Системы управления окружающей средой (СУОС) предназначены для обеспечения эффективного управления окружающей средой. Стандарт управления профессиональной безопасностью и охраной труда OHSAS 18001 является основой формирования системы управления охраной труда (СУОТ) в организации.

Стандарты ИСО предусматривают процессный подход при разработке, внедрении и использовании систем управления, в основе которого лежит выделение бизнеспроцессов. Адекватное описание процессов достигается на основе моделирования. В работе использована IDEF0Цметодология, для моделирования данных использована DFD-технология (Data Flow Diagrams - диаграммы потоков данных). С их помощью система представляется в виде сети компонентов (процессов), связанных потоками данных.

Процессная модель ИСМ в соответствии с DFD-технологией описывается набором диаграмм, имеющих иерархическую структуру; состав диаграмм и их декомпозиция в значительной степени опираются на модели составляющих ИСМ подсистем.

Контекстная модель ИСМ А0 представлена на рис. 4. Входящие в ее состав модели СМК, СУОС и СУОТ в работе детализированы до уровня подпроцессов. Во всех моделях выделяются следующие макропроцессы:

А1. Осуществлять менеджмент ресурсов А2. Реализовывать ответственность руководства А3. Управлять документацией А4. Реализовывать процессы жизненного цикла продукции А5. Измерять, анализировать и улучшать На основе каждого из них разработаны соответствующие алгоритмы поддержки принятия управленческих решений.

При моделировании ИСМ ОАО Березниковский содовый завод сначала промоделированы автономно СМК (ГОСТ Р ИСО 9001-2001), СУОС (ГОСТ Р ИСО 14001-98) и СУОТ (ГОСТ Р 12.0.006-2002); затем промоделирована ИСМ завода. Такая последовательность обусловлена принятым порядком внедрения систем на заводе.

1 5 Окружающая Рынок Госстандарт РФ Законодательные органы РФ среда ГОСТ Р ИСО ГОСТ Р ИСО OHSAS Законодательство 9001-2001 14001-98 18001:Информация о качестве, окружающей Стратегическая среде и охране информация труда Воздействие на Управлять качеством, Внешняя окружающей средой окружающую среду документация и охраной труда (ИСМ) Качественная Воздействие и экологичная на внешние продукция организации Документы Информация претензионного от внешних Потребитель характера организаций Внешние организации Рисунок 4 - Контекстная модель ИСМ АДля реализации информационной поддержки ИСМ необходимо создавать интегрированную информационную систему (ИИС), они имеют существенные преимущества перед автономными. Проблема создания ИИС является весьма многогранной, она решается на основе системного подхода; на рис. 5. показаны аспекты интеграции обработки информации (ОИ). Особый интерес представляет аспект направление интеграции, который отражает типовые уровни формирования системы ОИ, а также горизонтальную интеграцию по этапам формирования добавочной стоимости. Представляет интерес также формирование комплексных систем ОИ, область применения которых выходит за рамки одного подразделения, одной подсистемы или даже одного предприятия.

Одним из самых требовательных к информационной поддержке макропроцессов ИСМ является А1-Осуществлять менеджмент ресурсов, для формирования его поддержки необходима адекватная модель. Для совместного формального и единообразного представления всех разнородных ресурсов, включенных в (2.2), здесь предлагается использовать математическую модель в виде матрицы ресурсов, или ресурсной матрицы, которая в общем случае имеет следующий вид:

Рисунок 5 - Интеграция систем обработки информации R11 R12 Е R1n R21 R22 Е R2n = Е Е Е Е. (11) R Rn-1,1 Rn-1,2 Е Rn-1,n Rn1 Rn2 Е Rnn Диагональные элементы Rii отражают ресурсы элементов системы, недиагональные Rij - ресурсы интерфейсов между этими элементами, или коммуникационных компонентов системы, в соответствии с топологией системы. В них можно учесть направление связей, то есть характер отношений между элементами; это могут быть отношения подчиненности или координации. Таким образом, ресурсная матрица обеспечивает отражение декомпозиции ресурсов.

При формировании системы управления на основе процессного подхода необходимо ввести в структуру владельца, или менеджера, бизнес-процесса, причем нужно отразить также и отношения стадий процесса между собой. В этих условиях предлагается ввести специальную топологию системы вида бизнес-процесс, ресурсная матрица для которой выглядит следующим образом:

R11 R12 R13 R14 R1, n-3 R1, n-2 R1, n-1 R1, n R21 RR31 R32 R= ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ RОСбп. (12) Rn-2,1 Rn-2,n-3 Rn-2,n-Rn-1,1 Rn-1,n-2 Rn-1,n-Rn,1 Rn,n-1 Rnn Как видно, топология бизнес-процесс - это звезда, центральный элемент - владелец процесса; все этапы процесса соединены между собой в линию и связаны с центральным элементом. Здесь первый столбец и первая строка отражают роль центрального элемента; блок, ограниченный штрих-пунктиром, - линию элементов со 2го до n-ого. Диагональные элементы отражают затраты ресурсов на выполнение операций процесса, недиагональные - издержки на реализацию управления процессом в части отношений как подчиненности, так и координации. Суммарные управленческие издержки - Фуи(t)бп, аргумент t подчеркивает, что издержки могут изменяться со временем, - определяются выражением Фуи(t)бп = Фио(t)бп + Фиу(t)бп ; (13) здесь Фио(t)бп - издержки отчетности перед владельцем процесса и координации между его этапами, то есть издержки на информационное обеспечение, с учетом индексов в (12) определяются выражением Фио(t)бп = Фио(t)з+ Фио(t)л = n n = (1,j)зR(1,j)(t)з + (i,i-1)л R(i,i-1)(t)л, (14) j=2 i=где первое слагаемое Фио(t)з характеризует часть системы, имеющую топологию типа звезда, второе - Фио(t)л - часть системы, имеющую топологию типа линия;

слагаемое Фиу(t)бп в (13) отражает издержки на обеспечение управления элементами процесса со стороны владельца, оно имеет вид n Фиу(t)бп = (i,1)з R(i,1)(t)з (15) i=и характеризует часть системы, имеющую топологию типа звезда.

Матрица (11) может использоваться также при анализе процессов в отношении их ресурсоемкости. Технологический процесс по своему существу - это упорядоченная совокупность операций, выполняемых в определенном порядке с использованием определенных ресурсов, то есть он представляет собой определенный развернутый во времени маршрут по элементам матрицы, сопровождаемый потреблением ресурсов соответствующего вида. Для расчета ресурсов, затраченных на выполнение k-ого процесса, необходимо вычислять, например, взвешенную сумму вида mk Фk = ( fr Rr ) k, (16) r=где r - индекс суммирования затрат составляющих ресурсов по k-ому маршруту, mk - число операций k-ого процесса, fr - весовой коэффициент r-ого компонента ресурса, или иные функционалы, являющиеся количественными показателями, или критериями, качества и объема выполненных в ИС работ.

Предложенная модель может служить основанием для разработки ИСМ завода.

При этом методика разработки должна включать следующие этапы:

Х формирование процессных моделей СМК, СУОС, СУОТ и ИСМ и декомпозиция их до принятой степени детализации;

Х построение ИИС, поддерживающей ИСМ;

Х разработка моделей управления бизнес-процессами и используемыми в них ресурсами, а также соответствующих алгоритмов оценки качества управления.

В пятой главе Формирование информационной системы в условиях управления содовым производством на основе системной модели, приведенной в главе 2, строится системная модель информационной системы (ИС). С использованием этой модели ставится задача оценки вклада ИС в основную деятельность (ОД).

ИС, кроме оперативной ОИ, обеспечивает управление ОД в случаях возникновения или опасности возникновения нештатной ситуации в технологических процессах и установках, срыва поставок, снижения объема продаж, обострения конкуренции, ухудшения финансовых показателей и экологической обстановки и т.д. В связи с этим ИС должна быть согласована с компанией как в целом, так и по отдельным подсистемам.

В то же время, связь работы ИС с показателями ОД явно определить не всегда можно. Соответственно и оценить прямо вклад ИС в эффективность ОД затруднительно; в настоящее время не существует признанной методики такой оценки.

Поэтому в интересах создания научно-методических основ построения и развития эффективной ИС предлагаются косвенные критерии ее эффективности и оценки вклада в ОД.

Так, в настоящей работе предлагается вклад ИС в ОД косвенно оценивать по объему работ и услуг, которые выполняются в ИС: чем больше работ и услуг выполняется, тем больший вклад она вносит в деятельность предприятия.

План ОИ со стороны ОД содержит номенклатуру и объем VпОД услуг, необходимых подразделениям организации, и график их предоставления. Однако для выполнения этого плана службе ОИ необходимо выполнять внутренние служебные процессы технологического характера объемом VпОИ, которые ОД непосредственно не требуются и результаты которых туда не передаются (рис. 6). На этом основании в состав плана по ОИ включаются две составляющих:

Vпл = VпОД + VпОИ. (17) Услуги ОД VпОД План Время {tпл} {tфакт} ОИ по ОИ Vфакт Внутренние Объем Vпл работы ОИ VфактОИ Рисунок 6 - Схема постановки задачи оценки вклада ОИ в ОД Объем работ Vk, выполненных на k-ом интервале [t0,Tгр]k представляет собой сумму элементарных работ Vi, то есть Vk = Vi = Q(i) ti, (18) i где Q(i) - производительность ИС на i-ом элементарном интервале ti. Тогда Tгр Vk = Q (t)dt. (19) tПредлагается оценивать проект ИС и результаты ее работы путем сопоставления следующих показателей: фактически выполняемого объема работ и услуг Vфaкт, планируемого для выполнения регламентов ОИ объема Vпл и потенциального объема ресурсов ОИ Vпот, имеющегося в созданной ИС, а также соответствующих показателей производительности Qфaкт(t), Qпл(t) и Qпот(t).

При этом соотношения Vфaкт/Vпл и Qфaкт(t)/Qпл(t) характеризуют совершенство реализуемых технологических процессов ОИ, то есть качество информационного менеджмента (ИМ): должно VфaктVпл и Qфaкт(t)Qпл(t); соотношения Vпл/Vпот и Qпл(t)/Qпот(t) характеризуют степень планового использования потенциальных ресурсов ИС и тем самым - качество проекта ИС: ясно, что должно VплVпот и Qпл(t)Qпот(t). Поэтому чем более близкими будут значения величин VфaктVплVпот и Qфaкт(t)Qпл(t) Qпот(t), тем более технологически эффективной будет в целом ИС.

Здесь можно также оценивать уровень нагрузки, приходящейся со стороны служебных бизнес-процессов ОИ - объема VфактОИ, на полезную работу - на объем VпОД, то есть отношение VфактОИ/VпОД, которое имеет смысл, аналогичный коэффициенту полезного действия. Эти показатели позволяют сформировать активный ИМ и эффективно использовать ресурсы ОИ.

Применительно к общему выражению эффективности как отношению полезного результата к произведенным затратам предлагается эти показатели принимать в качестве результата работы службы ОИ и ИС. Связанные с ИС издержки предлагается учитывать на основе модели жизненного цикла (ЖЦ) ИС: необходимо учитывать все затраты на всех этапах Ж - ИС, то есть на интервале времени [tн,Tдегр] - от возникновения идеи создания ИС до существенной модернизации. В работе предлагается детальная модель издержек по этапам Ж - ИС (см. рис. 7).

В качестве оценки суммарных издержек в этих условиях используется CTCO - полная стоимость владения (Total Cost of Ownership - TCO, англ.) nr CTCO = CTCO r = ( cir), (20) r r i=где сi - средства, затрачиваемые по модели Ж - на r-й компонент ИС; nr - количество статей издержек cir, учитываемых в смете расходов на r-й компонент ИС (в предлагаемой модели максимальное значение n=12); символ r обозначает суммирование затрат по всем r компонентам ИС.

Внедрение Проектирование Консалтинг Освоение Изготовление Информационная система Ликвидация Поддержка Обслуживание Испытания Сопровождение Информационная поддержка по этапам жизненного цикла Рисунок 7 - ИС и средства, обеспечивающие ее по этапам жизненного цикла В этих условиях эффективность Э ИС предлагается оценивать отношением объема работ и услуг V, выполняемых ИС, к полной стоимости владения CTCO, то есть отношением Э = V / CTCO. При этом в качестве характеристики объема должна использоваться в зависимости от задачи величина Vфaкт, Vпл или Vпот, определяемая на всем протяжении ЖЦ; в соответствии с этим в качестве полной стоимости владения должны использоваться соответствующие значения CTCOфaкт, CTCOпл и CTCOпр. Тогда соотношение Эфaкт = Vфaкт /CTCOфaкт характеризует фактическую эффективность, достигнутую в реальной практике использования ИС; Эпл = Vпл/CTCOпл - эффективность, задаваемую при технологической подготовке ОИ; Эпр = Vпот /CTCOпр - эффективность проекта ИС.

На основе предложенного критерия эффективности предлагается методика обоснования варианта создания ИС: приобретение ИС у стороннего поставщика, создание своими силами, использование аутсорсинга, а также обоснование степени аутсорсинга.

Ставится также задача обоснования выбора базовых элементов ИС как задача многокритериальной оптимизации; в работе эта задача решена применительно к выбору операционной системы (ОС) ИС между ОС Microsoft Windows и ОС Linux. Показано, что в различных реальных условиях может оказаться предпочтительной та или иная ОС.

Шестая глава Совершенствование производства соды в условиях реальных компаний содержит краткие сведения о некоторых практических решениях в направлении совершенствования производства соды.

Организационно-экономический аспект методологии совершенствования содового производства рассмотрен применительно к условиям реорганизации системы управления группой компаний - многопрофильным холдингом CIECH Group (Польша).

В условиях холдинга реализована также методика формирования ИС.

CIECH Group - многопрофильный производственный и торговый холдинг. В исходном составе холдинг CIECH Group включал 31 компанию, действующую на рынке химической продукции, в числе которых производственные и торговые компании, а также компании, предоставляющие услуги; это родительская компания CIECH S.A. и дочерних компаний, у которых, в свою очередь, еще 11 дочерних компаний (лвнучек).

Исходная структура холдинга CIECH Group (без внучек) представлена на рис. 8, приведенные проценты показывают долю участия головной компании в капитале.

CIECH S.A.

Торговые компании Торговые компании Производственные компании отечественные за рубежом Janikosoda S.A. 90,3% 13,8% Polsin Karbid 100,0% CIECH Polfa 100,0% Polcommerce GmbH Sp. z.o.o. Sp. z.o.o. (Wieden) Soda Mtwy S.A. 91,4% 35,6% Zach-CIECH 100,0% PCh Cheman 100,0% Polcommerce Kft Sp. z.o.o. S.A. (Budapeszt) Alwernia S.A. 73,7% 100,0% CIECH Petrol 82,2% Nordiska Unipetrol Sp. z.o.o. AG (Sztokholm) Vitrosilicon S.A. 60,3% 50,0% PTU Transclean 65,0% Polsin Pte. Ltd Sp. z.o.o. (Singapur) GZNF Sp. z.o.o. 79,7% 100,0% CIECH Service 61,2% Daltrade PLC Sp. z.o.o. (Londyn) Petrochemia- 100,0% 60,0% Chemiepetrol GmbH Blachownia S.A. (Hamburg) Boruta-Color 100,0% 55,0% Danske Unipol / AS Sp. z.o.o. (Kopenhaga) 15,0% Suomen Unipol Oy (Helsinki) Рисунок 8 - Исходная структура холдинга CIECH Group Холдинг является достаточно крупным бизнесом: доля холдинга в экономике Польши превышает 2%, в экспорте - 4%, по некоторым продуктам, в том числе по соде, он занимает господствующее положение на польском рынке:

Х кальцинированная сода - почти 95%;

Х выварочная соль - около 80%;

Х пищевая сода - около 90%;

Х этилбензол - около 45%;

Х триполифосфат натрия - 70%;

Х хлорид кальция - около 80%;

Х фосфатные удобрения - около 24%.

Однако в связи с вступлением Польши в Европейский Союз приходится учитывать, что на его рынках по всем продуктам действуют сильные игроки, у Группы имеются серьезные конкуренты, что требует формирования стратегии устойчивого развития. SWOT-анализ показал, что структура Группы слишком сложная. В связи с этим для сохранения позиций компании становится необходимой реструктуризация ее бизнеса. При реорганизации холдинга последовательно использованы системный подход и разработанная на его базе обобщенная методика, основы которой изложены в главе 2.

В качестве бизнес-модели принята концентрация на выбранных сегментах, при этом на основе приведенной в главе 2 методики подвергнуты диверсификации как продуктовый ряд, так и ее состав и организация управления. В частности, из продуктового ряда исключен этилбензол и продана производящая его компания Petrochemia-Blachow-nia S.A. В соответствии со стратегией Группы и результатами формирования бизнес-модели предполагается сформировать 4 дивизиона: прежде всего, содовый, а также фосфатный (FosChem) в качестве первой очереди, органический (для его создания приобретены компании Zachem и Organika-Sarzyna, производящие широкий ассортимент продуктов), и неорганический в качестве второй очереди (рис. 9).

Штаб Собрание акционеров Совет директоров Уполномоченные Советники Правление президента президента правления Центр корпоративного управления Дивизион ы Содовый FosChem Органический Неорганический Рисунок 9 - Обобщенная структурная схема холдинга При формировании новой структуры холдинга сохранены условия наблюдаемости и управляемости - холдинг на высшем уровне имеет топологию звезда, центральным элементом которой является штаб. На этом основании ИС Группы строится как совокупность центрального ИТ-подразделения в составе центра корпоративного управления и локальных ИС (ЛИС) в компаниях холдинга; ИС дивизионов как ЛИС связаны с центральным подразделением и через него - с руководством Группы. Кроме того, ЛИС получают ИТ-услуги у специально организованной компании Chemia.com и при необходимости - у внешних источников ИТ-услуг на началах аутсорсинга.

Проведенная реорганизация позволила сохранить позиции Группы и обеспечить ее дальнейшее развитие: объем продаж вырос в 2007 году до 3417 mln PLN с 2155 в 20году; чистая прибыль - со 151 до 167 mln PLN. При этом Группа производит 98% соды в Польше и занимает 2-е место в Европе, производя как легкую, так и тяжелую соду.

Химико-технологический аспект методологии реализован применительно к производству соды на заводах СНГ. Приводятся результаты разработки техникоэкономиче-ского обоснования предлагаемого циклического способа производства и сравнение с аммиачным способом Сольве. Рассмотрены два производства кальцинированной соды по циклической технологии. В условиях Крымского содового завода расчет проведен в предположении, что годовой объем производства составит не менее 180 тыс.т. соды, при этом необходимо получение садочной соли методом бассейновой садки и доставка ее железнодорожным транспортом; в условиях ОАО БСЗ имеются запасы сухой соли в виде отвалов, что исключает необходимость ее мокрой переработки. Определение возможности реализации производства соды кальцинированной циклическим способом проработано применительно к условиям ОАО БСЗ с учетом такой возможности в действующем производстве. Расчет по типовым методикам показал, что прямой экономический эффект от внедрения новой технологии составляет сотни миллионов рублей.

Проведено исследование использования ПАВ для промывки бикарбоната натрия в цеховых условиях ОАО БСЗ на быстроходном вакуум-фильтре. Показано, что при промывке бикарбоната натрия с использованием ПАВ достигнуто снижение содержания влаги, что приводит к повышению выхода соды в условиях промышленного производства. Исследовалось также снижение концентрации хлорида натрия.

Достигнутый эффект имеет выраженный экономический эффект.

Выполнено технико-экономическое обоснование производства тяжелой кальцинированной соды на ОАО БСЗ: на ближайшие 15 лет прогнозируется превышение спроса на такую соду над объемом ее производства. Проведенный анализ условий и особенностей проекта показывает возможность использования значительной части существующих зданий, оборудования и других основных фондов действующего производства. Таким образом, производство тяжелой соды является перспективным.

Кроме того, снижение нагрузки содового производства на окружающую природную среду будет весьма существенным. Наибольший экологический ущерб наносят выбросы аммиака, доля которого в общей массе эмиссии и в стоимостной оценке ущерба составляет соответственно 18 и 47%. Сокращение образования дистиллерной жидкости в циклической технологии позволит сократить выбросы аммиака в 3,9 раза и существенно сократить наносимый ущерб.

Нужно также учитывать, что вводятся все более высокие платежи за выбросы и сбросы, хранение отходов, а также штрафы за превышение всех нормативов. Кроме этого, появляется необходимость стоимостной оценки природных ресурсов, в том числе земли. В случае развития содового производства на базе традиционной технологии емкости шламонакопителей исчерпываются значительно быстрее, что потребует отведения новых участков; при этом к расходам добавится земельная рента не только уже отведенных, но и вновь отводимых участков.

В этой главе также рассмотрена системная модель экологического контроллинга (ЭК). На основании полученных потоков информации разработаны регламенты ЭК в условиях ОАО БСЗ. Пример регламента ЭК применительно к задаче контроля качества почвы в таблице 3 (аналогично строятся регламенты и по контролю других сред.), размещение пунктов контроля по территории ОАО БСЗ показано на рис. 10.

В условиях работы ОАО БСЗ сформирована система экологического менеджмента (ЭМ) и соответствующая служба; они разработана на основе системной модели, представленной в главе 2. Формально конкретная ОС службы ЭМ представляется определенным набором структурообразующих документов (СОД):

ОС = {СОД}, (21) СОД = {СС, ШР, ПФП, ПСП, ПЭП, ДИ, КР}, (22) где СС - структурная схема; ШР - штатное расписание; ПФС положения о функциональных службах; ПСП - положения о структурных подразделениях; ПЭП - положения об элементах подразделений; ДИ - должностные инструкции; КР - контракты работников. Служба ЭМ использует информацию о состоянии технологического оборудования из АСУ ТП, о качестве продукции из отдела технического контроля, о природной среде - данные специальных измерений.

Таблица Регламент мониторинга качества почвы Част Размеще Необходи Размер Глуб Масса Организ Определяем ота ние мое пробных ина объеди ация, Методика ые отбор пробных количест площадо отбор ненной осущест выполнения компоненты а площадо во к, а пробы, вляющая измерения проб к пробных м2 проб, кг измерен площадок см ие 1 2 3 4 5 6 7 8 Кальций 1 раз 1 - 3 10000 До 2 Березни ГОСТ 26428-Магний в год вдоль м2 20 ковская ГОСТ 26428-Калий (весн северно см межрай ГОСТ 26427-Натрий ой) й дамбы онная ГОСТ 26427-Нефтепроду (1000 м СЛАМ ПНД Ф 16.121-кты 10 м), МПР Нитраты 2 - России ГОСТ 26488-Медь вдоль 10000 3 по РД 52.18.191-Свинец восточн м2 Пермск РД 52.18.191-Цинк ой ой РД 52.18.191-Никель дамбы области РД 52.18.191-Сульфаты (1000 м ГОСТ 26424-Хлориды 10 м), ГОСТ 26425-Железо 3 - фон ПНД Ф 16.3.24-Марганец 25 м2 1 ПНД Ф 16.1:2.2:2.3.36-Для составления регламентов используются данные АСУ ТП о параметрах технологических процессов, показания приборов о параметрах атмосферных процессов и постов контроля опасных геологических процессов; для контроля стоков, подземных и грунтовых вод, растительного и почвенного покровов и других сред используются специализированные лаборатории.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В приложении приведен список использованных сокращений.

Рисунок 10 - Размещение пунктов контроля по территории ОАО БСЗ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ Приведенные в работе результаты разработки комплексного теоретического и научно-методического обеспечения, учитывающего технологические особенности, организационно-экономические условия и требования экологии и последовательно опирающегося на системный подход, в совокупности представляют собой теоретические основы, или методологию, совершенствования производства кальцинированной соды, что является основным итогом диссертации.

Кроме того, получены следующие результаты.

1. Разработан обобщенный системный алгоритм, обеспечивающий единообразное совместное представление и рассмотрение разнородных компонентов производственной системы: организационно-экономических, технических и технологических и экологических.

2. Обосновано сохранение свойств управляемости и наблюдаемости при реорганизации системы управления предприятием, предложена методика диверсификации продуктового ряда и состава компании, сформирована обобщенная системная модель циклического способа производства в виде рециркуляционной системы, замкнутой по жидкости, на основе которой разработаны промышленная технология производства соды, а также ее аппаратурное оформление.

3. Выявлены, исследованы и систематизированы условия для всех основных стадий циклического способа производства; проведены экспериментальные исследования, позволившие уточнить и конкретизировать физико-химические параметры соответствующих процессов.

4. На основе исследования физико-химических свойств и характеристик основных стадий циклической технологии производства соды сформированы математическая модель одного из основных технологических аппаратов - реактора-смесителя;

разработаны алгоритм и методика его расчета как по материальному балансу, так и по температурному режиму.

5. Предложены концепция, методика, системные модели и алгоритмы построения интегрированной системы управления предприятием, включающей управление качеством, окружающей средой и профессиональным здоровьем и безопасностью, и ее информационно-технологического обеспечения, а также подход к оценке вклада информационной системы в основную деятельность компании и обоснован критерий оценки ее эффективности, основанный на сопоставлении объема работ и услуг, выполняемых системой, и полной стоимости владения - совокупных издержек, связанных с системой.

6. На основе детального технико-экономического анализа предлагаемого циклического способа производства, показавшего его существенные преимущества перед традиционным аммиачным способом, реализованы основные результаты работы в части основных технологических стадий производства в условиях ОАО Березниковский содовый завод.

7. В структуре ОАО Березниковский содовый завод также обоснована, разработана и создана система контроля воздействия производства на природную среду - экологическая служба предприятия.

8. Основные результаты организационно-экономического характера иллюстрируются реорганизацией структуры и системы управления в холдинге по импорту, экспорту и производству химикатов "CIECH Group" (г. Варшава, Польша).

Таким образом, основным результатом работы является то, что разработанная на основе системного подхода методология вносит существенный вклад в совершенствование содового производства как важной подотрасли химической промышленности, в развитие химической технологии и научно-методических и технологических основ производства кальцинированной соды.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций:

1. Хексель, Л.К. Системный подход к построению системы экологического менеджмента химического предприятия / Н. Н. Фальковский, Л.К. Хексель // Вестник Костромского государственного университета. - 2006. - Том 12. - Серия: Технические и естественные науки Системный анализ. Теория и практика. - №1. - С. 26-31.

2. Хексель, Л.К. Исследования влияния условий обработки на структуру и свойства подслоированной полиэтилентерефталатной пленки / А.Н. Каменский, В.Я. Киселев, Л.К.

Хексель, В.И. Зыков // Изв. ВУЗов, сер. Химия и химическая технология. - 1985. - Т. 27. - Вып. 5. - С. 13-15.

3. Хексель, Л.К. К вопросу о структуре переходного слоя в зоне контакта несовместимых полимеров / А.Н. Каменский, Л.К. Хексель, В.Я. Киселев, И.А. Туторский // Изв. ВУЗов, сер. Химия и химическая технология. - 1985. - Т. 27. - Вып. 6. - С. 11-13.

4. Хексель, Л.К. Синтез диен-спиральных латексов в присутствии смеси ПАВ / И.А. Грицкова, И.Г. Крашенинникова, В.С. Папков, А.В.Петухова, Б.К. Басов, Л.К. Хексель // Каучук и резина. - 2007. - №2. - С. 9-11.

5. Хексель, Л.К. Модификация натурального латекса полимерными суспензиями, стабилизированными ПАВ различной природы / И.А. Грицкова, И.Г. Крашенинникова, И.Д. Ходжаева, И.В. Хачатурян, Л.К. Хексель - Каучук и резина. - 2007. - №3. - С. 2-3.

6. Хексель, Л.К. Полимерные суспензии, стабилизированные липидами / И.А. Грицкова, Т.С.

Соловьева, С.С. Симакова, Л.К. Хексель // Химическая технология. - 2008. - Т.5.

7. Хексель, Л.К. Совершенствование технологии производства кальцинированной соды на основе циклического метода / В.Ф. Корнюшко, Н.Н. Фальковский, Л.К. Хексель // Экология и промышленность - 2008. - №8, с.11-18.

Патенты:

8. Hexel L.K., Grickova I., Slomka W. Emulgator oraz sposob otrzymywania emulgatora. Patant 376868, 2005 09 02, Urzad Patentowy Rzechpospolitej Polskiej // Biuletyn "Urzedu Patentowegc" - Warszawa - 2007. - №5(866).

Другие публикации:

9. Хексель, Л.К. Системная модель экологического менеджмента химического предприятия / Н.Н. Фальковский, Л.К. Хексель // Вестник филиала ВЗФЭИ в г. Владимире. - 2006. -Вып.

1. - Владимир: ВФ ВЗФЭИ, 2006, с. 68-72.

10. Хексель, Л.К. К вопросу о структуре переходного слоя между несовместимыми полимерами / А.Н. Каменский, Л.К. Хексель, В.Я. Киселев, Д.А. Марков, И.А. Туторский // В кн.: Поверхностные явления в полимерах. - Киев: Наукова думка, 1982, с. 50-51.

11. Хексель, Л.К. Исследование влияния условий сушки адгезионного подслоя на поверхностные свойства подслоированной полиэтилентерефталатной пленки / А.Н.

Каменский, Л.К. Хексель, В.Я. Киселев, В.И.Зыков, И.А. Туторский // Рукопись деп. в ОНИИТЭхим, №334 хп-84.

12. Хексель, Л.К. Изменение поверхностных свойств полиэтилентерефталатной пленки при нанесении адгезионного подслоя / А.Н. Каменский, Л.К. Хексель, В.Я. Киселев, В.И.Зыков, И.А. Туторский // Рукопись деп. в ОНИИТЭхим, №335 хп-84.

13. Хексель, Л.К. Совершенствование системы управления на основе сбалансированной системы показателей / В.Ф. Корнюшко, В. Сломка, Л.К. Хексель // Материалы межвузовской научно-практической конференции Социально-экономические системы и процессы: методы изучения и проблемы развития. - Владимир: ВФ ВЗФЭИ, 2005, с. 58-73.

14. Хексель, Л.К. Модель распределения ресурсов в системе управления распределенным производством / В. Сломка, Л.К. Хексель // Материалы международной научнотехнической конференции Автоматизированная подготовка машиностроительного производства. Технология и надежность машин, приборов и оборудования. - Вологда, ВГТУ, 2005, с. 124-129.

15. Хексель, Л.К. К проблеме реорганизации управления распределенным химическим производством / В. Сломка, Л.К. Хексель // Сборник научных трудов Методы и системы обработки информации. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005, с. 45-50.

16. Хексель, Л.К. Системная модель организации управления распределенным предприятием / В. Сломка, Л.К. Хексель // Там же, с. 85-90.

17. Хексель, Л. Теоретико-множественная модель системы управления распределенным производством / В.Ф. Корнюшко, В. Сломка, Л.К. Хексель // Сборник научных трудов Краеведение и регионоведение. Выпуск 2. - Владимир: ВФ ВЗФЭИ, 2005, 204-210.

18. Хексель, Л.К. Совершенствование системы управления распределенным химическим производством / В.Ф. Корнюшко, В. Сломка, Л.К. Хексель // Там же, с. 211-216.

19. Хексель, Л.К. Модель материального баланса реактора-смесителя в циклической схеме производства соды / Н.Н. Фальковский, Л.К. Хексель // Алгоритмы, методы и системы обработки данных: Сборник научных статей - М.: Горячая линия-Телеком, 2006, с. 8-12.

20. Хексель, Л.К. Методика диверсификации продуктового ряда многопрофильного производства / Н.Н. Фальковский, Л.К. Хексель // Там же, с. 12-18.

21. Хексель, Л.К. Системная модель экологического менеджмента химического предприятия / Н.Н. Фальковский, Л.К. Хексель // Вестник филиала ВЗФЭИ в г. Владимире. Выпуск 1. - Владимир: ВФ ВЗФЭИ, 2006, с. 68-72.

22. Hexel, L.K. Model biznesowy w brany chemicznei / L.K. Hexel, W. Slomka // Там же, с. 74-76.

23. Хексель, Л.К. Модель поддержки принятия решения в задаче выбора варианта информационной системы / В.Ф.Корнюшко, Я.В.Морозова // Компьютерные и информационные технологии обработки и анализа данных: Сборник научных статей - Муром: Изд.-полиграфический центр МИТ ВГУ, 2001, с. 95-100.

24. Хексель, Л.К. Системный алгоритм формирования технологической среды информационной системы / В.Ф.Корнюшко, А.В.Костров // Там же, с. 100-104.

25. Хексель, Л.К. Применение тополографных принципов при использовании метода промышленного эксперимента / В.Ф. Корнюшко, А.Е.Сарсенбаева // Обработка и анализ данных: Сборник научных статей - Ташкент: НПО "Кибернетика" АН Руз, 2000, с. 123-127.

26. Хексель, Л.К. "Модель группы экспертов" как способ оценки технологий и основная составляющая критерия оптимального управления / В.Ф. Корнюшко, Г.В.Брыкина // Компьютерные технологии обработки и анализа данных: Сборник научных статей - Ташкент: НПО "Кибернетика" АН Руз, 2001, с.118-121.

Подписано в печать 20.06.2008. Сдано в производство 26.06.2008.

Формат бумаги 60х90 1/16. Объем 1,5 п.л.

Тираж 100 экз. Заказ № 3Отпечатано в ООО "Фирма БЛОК" 107140, г.Москва, ул. Краснопрудная, вл.13. т.264-30Изготовление брошюр, авторефератов, печать и переплет диссертаций Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям