Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД КАК ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНОЗ

Что собой представляет современное промышленное предприятие, производство, цех в целом как техническая система — объект проектирования, строительства и эксплуатации? Чем отличается предприятие как технический целостный объект от любой машины, здания, сооружения (изделия)? Что строго математически означает индивидуальность каждого предприятия, производства, цеха и сходство агрегатов одной модели (вида)? Почему существует многообразие проектных решений и неодинаковость реализованных параметров при одних и тех же начальных условиях (например, заводы и блоки прокатных цехов Магнитогорского и Кузнецкого заводов в 30е годы, шесть доменных печей Челябинского завода одинаковым полезным объемом 1513 м3 и их пусковые комплексы в 5060х годах, конвертерные цехи Новолипецкого и ЗападноСибирского в 70х, электросталеплавильные цехи и в целом Белорусский, Молдавский и Дальневосточный заводы в 80х годах)? Что делать с чрезвычайным разнообразием оборудования, установленного на одном предприятии? Чем объясняются различия, часто значительные, удельных расходов всех видов затрат и ресурсов на единицу однородной продукции? Эти и другие вопросы для ответа на них требуют использования новых критериев, определяющих эффективность создания (строительства), эксплуатации и развития каждого отдельного агрегата, участка, отделения, цеха, производства, предприятия вне зависимости от формы собственности и отрасли промышленности. Проблема актуализируется для металлургии с ее фондо, материа ло, энерго, информо и ресурсоемкостью.

Сформулированные вопросы останутся нерешенными, если ограничиться обращением к отдельной единичной установке или машине, к отдельной примененной технологии, единичному используемому материалу, единичному получаемому продукту, отдельному выбросу (точнее — причине), отдельному неблагоприятному экологическому воздействию. Необходимо подняться на уровень их сообщества — на некоторое выделенное и, несомненно, существующее «нечто»: металлургический завод, фабрика, комбинат в целом, прокатное или сталеплавильное производство, теплосиловое, водное или иное хозяйство; производство проката или электроэнергии в стране.

Технические науки не поставили вопроса о возможности количественной идентификации рассматриваемого «нечто», математически сформулированного аксиоматического сравнения таких объектов, их структурной устойчивости. На практике речь идет лишь о качественной оценке: характерна в этом отношении история, начавшаяся с поручения предсовмина СССР — рассмотрения результатов строительства Белорусского и Молдавского металлургических заводов. Результат во втором случае был явно хуже, но формализовать это «хуже», например по стоимости, оказалось возможным лишь на уровне заводов в целом. Так мы приходим к ключевому понятию — технический ценоз. Техноценоз — множество всех изделий, включающее все виды техники, зданий, сооружений и сетей, все виды применяющихся технологий, используемых материалов, выпускаемой продукции, образующихся отходов, выделенное как система предприятия, производства, цеха; ограниченное в пространстве и времени выделенное единство, характеризующееся слабыми взаимодействиями элементовизделий, образующих систему; система имущественного происхождения, выделяемая для целей исследования, проектирования, построения (строительства), обеспечения функционирования, управления (менеджмента). Каждому техноценозу присущ свой устойчивый в профессиональном и квалификационном отношении кадровый состав. Техноценозы как объекты исследования и управления изучает технетика.

Для дальнейшего необходимо уточнить понятие вида, интуитивно используемое, но не получившее достаточного распространения в технике. В практике эксплуатации технических систем гипа ценоз, особенно при ремонтах, всегда различается — идет ли речь об изделииособи или об изделии — представителе популяции (вида). Каждый построенный стан, например, обладает только ему присущими свойствами, и можно охарактеризовать его конкретными количественными показателями. Какието, например, два стана либо две сталеплавильные печи, изготовленные по одним и тем же (либо сходным) чертежам, могут считаться в определенной степени неразличимыми, одной модели, исполнения, одного вида (как, например, типовые проекты доменных печей объемом 930, 1300, 1513, 1719, 2000 и 2700 м3). Можно составить видовой перечень объектов одного семейства (табл. 1.11), специалистом по проектированию или эксплуатации которого вы являетесь. Очевидно, что изучение, как и разработка расчетов, моделей, алгоритмов, программ, ведется для определенного вида. Результат строительства — особь, эксплуатируется — особь, а мнение о проектном решении, изделии, технологии— в конечном счете это оценка вида.

Рассматривая общие признаки вида, признанные наукой: численность, тип организации (единая наследственная документальная основа), способность в процессе воспроизведения сохранять качественную определенность, дискретность, экономическую, экологическую и географическую определенность, многообразие форм, историчность, устойчивость, целостность, можно отметить применимость этих признаков и к техническим устройствам (изделиям). Для отнесения изделия к тому или иному виду необходимо приписать ему качественную характеристику — тип (наименование, модель, марку) и количественную, например объем, производительность, величину мощности, грузоподъемность, габаритные размеры.

Предложенное выше определение вида не может быть окончательным. Важно подчеркнуть лишь, вопервых, методологическую необходимость внедрения этого понятия в технические науки и проектирование, вовторых, неизбежность разного толкования обнаруженных законов и закономерностей построения и функционирования техноценозов (изза действия постулатов, отличающихся от постулатов классической науки) и, втретьих, подчеркнуть, что при любом определении вида и даже при замене, например, вида на род и т.д. закономерности формирования систем сохраняются. Внедрение понятия вид означает, что каждое изделие, с одной стороны, индивидуальность, особь, созданная на основе информации, заложенной в конструкторских чертежах (генетической, наследственной), а с другой представитель данного вида точнее, группы особей одного вида на данном заводе (популяция).

Для каждого изделия как вида могут быть составлены предельные значения всех физикохимических факторов, в результате чего может быть образован ямерный объем, экологическая ниша. Экологическая ниша вида А есть объем в «мерном пространстве, определенный минимальным и максимальным значениями факторов среды, в котором обеспечивается выживание вида. Экологическая ниша мыслится в рамках единой четырехмерной пространственновременной структуры микромира, то есть фиксирована в пространстве и времени. Но экологическая ниша не место в евклидовом пространстве, а модель описания.

Между изделием любой степени сложности и техноценозом существует принципиальное отличие, основывающееся на том, что изделие создается, в пределе, по классическим законам физики (механики, электротехники, термодинамики и др.), опирающимся на фундаментальные представления классические (К) постулаты Галилея — Ньютона — Максвелла. Построение (строительство), обеспечение функционирования (эксплуатация) и развитие (эволюция) технических ценозов основываются на иных, техноценологических (7) постулатах (табл. 1.12), тоже фундаментальных, но для другого, более высокого уровня организации материального мира, к которому с неизбежностью пришла техническая реальность в результате перехода от индустриального к постиндустриальному обществу. Важны теоретические стороны исследования техноценоза, именно и отличающие его как объект для целей проектирования, строительства и последующего управления. Ни завод, ни производство, ни цех мы не можем для изучения «взять весь, во всех его аспектах», потому, прежде всего, что не можем перечислить все образующие элементы, (не говоря уже о связях). Речь идет не столько о практической невозможности сделать это, сколько о теоретической, учитывая время на идентификацию элементарного объекта и на информационное его описание. Временной фактор — появление и исчезновение элементов в системе.

Создание любого техноценоза (и информцено за — системы проектной документации, обеспечивающей строительство) отражает переход от /^постулатов к Гпостулатам. Но что значит переход от одной парадигмы к другой? Какова та идея — абстрактная математическая модель, которая описывает такой переход и объясняет устойчивость гиперболического //распределения?

Структура любого техноценоза, независимо от времени его создания, географического расположения, отраслевой или национальной принадлежности, выбранного семейства оборудования, машин, приборов — техники (а также технологии, материалов, продукции, выбросов) устойчива. Устойчивость структуры может быть определена изменением величины характеристического показателя р гиперболического //распределения.

Современные крупные металлургические сооружения (установки) не мыслятся без коммуникаций (тепла, газа, электричества, воды, связи, канализации и др.), а также без постоянной их поддержки — ухода и обслуживания, разного рода

Таблица 1.12. Постулаты научная картина мира услуг (мониторинга, уборки, ремонта и др.). Существует возможность выделения и перемещения каждой единицы оборудования, ее локальная замена как особи на другую (в случае необходимости сохранения процесса), т.е. машину можно рассматривать как организм.

Отделение здания от окружающего техноценоза возможно только конвенционно: здание (сооружение) буквально своими корнями вросло в землю. Каждый раз, конечно, могут быть найдены границы сетей (физические, технологические, юридические). Но в целом сооружение произвольно не выделяется. Вблизи каждого сооружения возникают вспомогательные, но необходимые пристройки, здания, пункты, будки, площадки, шахты, галереи, трансформаторные подстанции, мусоросборники, ограды, газоны, подъезды и въезды, тротуары, скамейки, стоянки и проч., которые в целом некоторые здания и сооружения (например, домну, блок ПВС) превращают в технические ценозы, где отделение единичной особи затруднено.

Отдельная техническая единица, включая здания и сооружения, может быть перенесена в пространстве (уничтожена, заменена), равно как уничтожим и перемещаем каждый элемент ценоза, ценоз же в целом — неподвижен и неизменяем относительно элемента.

Поступим, как принято в классической физике: теоретически представим техноценоз как некоторый идеальный объект. Техноценоз есть целостность, выделяемая из мира объектов для повышения эффективности деятельности на основе нового знания. Сконструируем некоторый умопостижимый (intelligible) и чувственно воспринимаемый (sensible) абстрактный объект. Каждый такой объект существует в проектном воображении (виртуально) или в реальном пространстве и времени (здесь и сейчас). Он состоит для дискретных элементов из элементарных особей (далее неделимого) и для непрерывных величин из наименьших (элементарных) единиц, принятых по условиям проектирования, наблюдения, управления (измерений веса, длины, скорости, величины напряжения или напряженности и др.). Не теряя общности, далее можно говорить лишь о дискретных величинах, и тогда за единичный элементарный объект можно принимать единичное изделие, выделяемое документально при конструировании, изготовлении, установке на месте эксплуатации, функционировании, утилизации. На сами элементы накладываются два условия: их количество практически — бесконечно, математически — счетно, элементы качественно разнятся, так что их можно относить к разным видам, образуя иерархию вид — род семейство (причем количество видов также практически бесконечно. но увеличение их числа каждый раз при наблюдении возрастает существенно медленнее, чем растет число особей). Песок (в нашем случае — болты и другие простейшие изделия) при таком подходе не является объектом в нашем понимании не только изза невозможности введения для таких элементовособей (песчинок) родовидовых отношений, но и изза количественной разницы по основному параметру на порядок и даже на десять и более порядков, которая для песчинок отсутствует, но встречается для технологических агрегатов одного названия; механизмов и машин одного наименования.

Существенно представление связей между элементами, образующими объект. Корреляционно значимые (подобные паре клеть — ножницы), а тем более — функциональные связи между любыми парами элементов единичны относительно общего количества элементов, абсолютное большинство которых связано слабо, корреляционно незначимо; отсутствует зависимость «если, то». В целом множество связей, включая слабые, более мощное, по Кантору, чем счетность элементов объекта. Выделение такого объекта как целостности предполагает одномоментное выделение: 1) самого объекта, 2) исследуемого семейства с введением родовидовых понятий, 3) отдельного эле ментаособи с пространственновременными границами объекта, которые не могут не быть конвенционными.

Таким образом, мы конструируем абстрактный объект с конвенционными границами, состоящий из практически бесконечного количества слабо связанных и слабо взаимодействующих элемен товособей, классифицируемых по видам. Такой абстрактный объект и есть технический ценоз, поэтому выделение субъективно, а количество особей, как и видов и связей, бесконечно. Возможность выделения самого объекта тесно связана с выделением элементаособи. Достаточно большие параметры элемента задают «громадные размеры» объекта. Уменьшение параметров элемента, даже в пределах одного рассматриваемого семейства, уменьшает, и значительно, размеры объекта, так что образуется определенная вложенность объектов. Причем «меньший» объект не обязательно находится в границах большего. Нет возможности описать объект, описывая сколь угодно исчерпывающе отдельный элементособь. Техноценоз несозерцаем как цельность, мы можем лишь «выхватить» нечто, которое поддается нашим органам чувств, пусть и усиленным инструментально. Он не может стать объектом опыта, к нему неприменимы основные кибернетические представления: наличие входа, выхода, обратной связи в классическом виде или с дополнениями на состояние системы, на управляющие воздействия. на операторы переходов и выходов, реализующие управление и состояние, наконец, на само пространство параметров агрегатасистемы. Наш объект самоорганизуется в смысле структурирования, причем видовое разнообразие для дискретных величин и ранговое распределение для непрерывных находятся в строго определенных границах, выход за которые ведет к потере устойчивости объекта, т.е. объект качественно переходит в иное состояние.

Различие постулатов с неизбежностью должно проявляться в принципиальном различии технических объектов — изделия и техноценоза. Единичные техника, технология, материал, продукт, отходы и их сообщества суть разное и по сущности (метафизичность объекта), и по способу познания (гносеологический аспект).

Первое принципиальное отличие изделия от техноценоза заключается уже в определении технического ценоза: это сообщество, образованное практически бесконечным (практически счетным) множеством слабо связанных и слабо взаимодействующих изделий, для целей познания выделяемых как единое целое.

Из определения вытекают три следствия
1 Выбор изделия в процессе проектирования техноценоза и его построения (строительства), заказ изделия, его размещение, эксплуатация, замена и уничтожение (утилизация) неформализу емы (не в смысле инженерных расчетов, а в смысле выбора видамодели, заводаизготовителя, дизайна), во многом случайны, изделие и его составляющие рассчитываются по жестким, причинно обусловленным формулам
2 Любой ценоз индивидуален, изделияособи одного вида неразличимы в пределах паспортных характеристик (нормального в пределе распределения)
3 Для техноценоза принципиально не может существовать документация, которая ему адекватна сейчас и, подобно техническому паспорту (комплекту документации) на изделие, исчерпывает построенное и эксплуатируемое

Второе принципиальное отличие связано с выделением изделия и техно ценоза Изделие единично и дискретно выделяемо в процессе документально определяемой технологии изготовления и последующего применения (эксплуатации) Материал отделяем и может быть представлен в нужном объеме, весе и тд (это же относится и к энергии) Техноценоз не имеет четких и очевидных границ, физически не может быть выделен ни в пространстве, ни во времени Речь идет лишь об умозрительном постижении Возможно лишь договорное выделение металлургического завода, прокатного производства, блюминга Таким образом, выделение техноценоза для особичеловека есть акт воображения, нечто идеальное, которое может материализоваться в действиях и быть зафиксировано документом При определенных полномочиях такой документ может стать обязательным, например, при юридическом истолковании

Наконец, третье отличие, не столько принципиальное, сколько имеюшее значение для практической деятельности Время жизни ценоза бесконечно велико относительно времени выпуска изделия как вида и времени его эксплуатации как особи Ценоз — место, где пересекаются, перекрещиваются, сталкиваются свойства изделия (и как вида, и как особи) и ценоза У ценоза появляются новые свойства, не присущие ни одному из изделий, его образующих И системно появившийся ценоз воздействует на жизненный цикл техники, технологии, материала, продукции, отходов В результате окружающими условиями осуществляется материальная сторона информационного отбора проверка изделия на «выживание» (как особи) Затем формулируется «общественная» оценкамнение (плохое изделие или хорошее как вид) — идеальный акт закрепляется «разумной» машиной (человеком, компьютером)

Обязательность штрих-кода есть зримое проявление закона информационного отбора, ключевой точки научнотехнического прогресса Как итог возникает документ, который определяет дальнейшую судьбу вида (не особи') продолжение выпуска особей этого вида, внесение видовых изменений, снятие с производства, необходимость новых НИОКР

В заключение заметим, что введение К Мебиусом (1877) термина биоценоз (в англоязычных странах используется термин сообщество — community) дало концептуальное наполнение термину Э Геккеля (1866) экология Затем в связи с бурным развитием этой науки с первой четверти XX века, были введены термины экосистема (А Тенсли, 1935), равнозначный ему биогеоценоз (В Н Сукачев, 1940) и многие другие, частично используемые при формировании основ технетики — науки о техноценозах, о закономерностях техноэволюции, системного подхода к рассмотрению как единого техники, технологии, материалов, продукции, отходов

В. А. Авдеев, В. М. Друян, Б. И. Кудрин, Основы проектирования металлургических заводов, М., 2002

Экспертиза

на главную