Материал: основы проектирования хим произв дворецкий

286 Глава 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

ческих аппаратов на различных стадиях многоассортиментного производства. Типичными представителями малотоннажных химических производств, организация которых по принципам ГАПС целесообразна, являются производства лакокрасочных материалов, органических полупродуктов и красителей, реактивов и особо чистых веществ, химико-фармацевтических препаратов, пестицидов, масел и смазок, пластических масс и изделий из них.

Для успешного решения задач синтеза ГАПС малотоннажной химии необходимы разработки методологии и принципов автоматизированного проектирования, новых подходов к созданию химических аппаратов, пригодных для использования в ГАПС. Основными принципами проектирования ГАПС малотоннажной химии являются [33, 41]:

−принцип сопряженности аппаратурного оформления ГАПС с требуемым ассортиментом продукции (при этом в качестве исходного множества принимается множество существующих на сегодняшний день ассортиментов продукции);

−принцип потенциальной гибкости (в качестве исходного множества принимаются не только существующие на сегодняшний день ассортименты продукции, но и возможные ассортименты будущего);

−принцип эволюционизируемости ГАПС (конструктивно оформленная способность модернизации ГАПС с течением времени в соответствии с успехами научно-технического прогресса);

−принцип модульной структуры ХТС и аппаратов, позволяющий разрешить противоречие между ростом надежности и долговечности оборудования и сокращением времени, в течение которого существует потребность в производимом продукте;

−принцип сопряженности конструкций технологических аппаратов непрерывного и периодического действия с множеством оптимальных статических и динамических режимов, соответствующих производству требуемого множества продукции;

−принцип сопряженности конструкций технологических аппаратов с подсистемой роботов-лаборантов;

−принцип экологической безопасности ГАПС, заключающийся в необходимости обеспечения требуемой степени очистки отходов для каждого продукта (ассортимента) из заданного множества ассортиментов.

ГАПС обеспечивают быструю переналаживаемость производства на новые виды продукции и сырья, максимальную загрузку технологического оборудования, высокий уровень энерго- и ресурсосбережения, экологическую безопасность, стабильность и «предсказуемость» качества многоассортиментной продукции.

ГАПС представляют собой сложные производственные системы, ориентированные на выпуск многоассортиментной продукции переменного состава, способные оперативно и с минимальными затратами перестраиваться на переработку других видов сырья, изменение производительности, осуществление новых

технологических процессов. ГАПС позволяют повысить качество продукции, обеспечить ритмичность работы и повышение коэффициента использования оборудования, снизить себестоимость выпускаемой многоассортиментной продукции.

Отличительными чертами ГАПС химической промышленности являются:

−новые принципы и архитектура организации многоассортиментых химических производств, обладающих гибкой структурой и перестраиваемых с помощью специальных коммутирующих центров (стыковочных узлов) и робототехнических автоматизированных систем управления;

−алгоритмы и автоматизированные системы оптимального планирования

икомплектования технологических маршрутов многоассортиментного производства;

−новые конструкции технологических аппаратов с перенастраиваемой структурой под различные технологические режимы и процессы, оптимально приспособленные для обслуживания робототехническими системами;

−робототехнические системы контроля за ходом технологических процессов и оценивание их состояния (отбор и анализ проб);

−алгоритмы и автоматизированные системы оптимального управления технологическими процессами и робототехническими подсистемами;

−робототехнические автоматизированные системы подготовки продукции, ремонта, очистки и подготовки к работе химических аппаратов.

ГАПС является кибернетической системой, поскольку гибкость достигается исключительно за счет ресурсов управления, которыми являются управление структурой всего многоассортиментного производства (изменением компоновки аппаратов в блоках и элементов в аппарате); управление структурой подсистем РобАСУ (изменение контуров и алгоритмов управления, состава ансамбля робо- тов-лаборантов и т.п.); управление статическими и динамическими режимами технологических процессов.

Создание ГАПС химической промышленности возможно только при системном подходе к решению взаимосвязанных задач интегрированного проектирования технологических аппаратов, алгоритмов и систем управления, робототехнических подсистем, оптимизации статических и динамических процессов

сгарантированной вероятностью выполнения регламентных требований к качеству выпускаемой продукции и экологической безопасности многоассортиментного производства. При создании ГАПС химической промышленности реализуются следующие принципы [41]:

−организация производства с использованием блочно-модульного построения технологической схемы, управляемых коммутационных центров и радиального размещения технологического оборудования относительно центров, позволяющих оптимально сочетать непрерывную технологию с традиционной периодической;

288Глава 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

−представление и конструирование технологического оборудования в виде модулей, т.е. отдельных элементов, позволяющих гибко перестраивать структуру гидродинамических потоков в аппарате в зависимости от требований технологии;

−возможность быстрого автоматизированного переналаживания гибкой ХТС на выпуск новых ассортиментов продукции и производительности;

−конструктивно оформленную возможность модернизации и роботизированного обслуживания технологического оборудования;

−обеспечение для каждого продукта оптимальных условий производства, статических и динамических свойств аппаратов, гарантирующих высокий уровень энерго- и ресурсосбережения, экологической чистоты, высокую эффективность и надежность работы системы автоматизированного управления.

ГАПС химической промышленности нового поколения отличается принципиально новыми [41]:

1) организацией многоассортиментного производства, оптимально сочетающей непрерывные и периодические процессы, позволяющей оперативно с помощью робототехнических устройств и систем перестраивать структуру производства в связи с требуемым изменением ассортиментов выпускаемой продукции;

2) конструкциями аппаратов с легко перестраиваемой структурой, обладающими заданными (оптимальными) статическими и динамическими свойствами для каждой альтернативной структуры аппарата, оптимально приспособленными для использования робототехнических обслуживающих систем и систем робо- тов-лаборантов;

3) системой управления, включающей в себя взаимодействующие подсистемы оптимизации технологических процессов, системы управления роботамилаборантами и обеспечивающей комплектование технологических маршрутов и планирование производства;

4) системой автоматического контроля за ходом технологического процесса, включающей в себя подсистему роботов-лаборантов, отбирающих и анализирующих пробы, а также подсистему идентификации состояния технологических процессов, позволяющую для каждого производимого продукта (ассортимента) оперативно оценивать состояние технологического процесса;

5) алгоритмами оптимизации и системой управления, обеспечивающими выполнение технологических требований с гарантированной вероятностью;

6) гибкой системой очистки и утилизации отходов при любой совокупности производимых продуктов.

Рассмотрим особенности архитектуры ГАПС многоассортиментного производства смазочных материалов [41]. Технологическая схема ГАПС пластичных смазок (рис. 8.12) включает иерархическую систему управляющих коммутаци-

онных центров (стыковочных модулей) D, D1, …, D6. Коммутационный центр D обеспечивает централизацию технологических потоков и возможность дискретного управления им, т.е. выполняет функции «диспетчера» всего производства.

Рис. 8.12. Технологическая схема ГАПС пластичных смазок