Следует отметить, что пока еще не каждая модель процессов ОМД может быть реализована, а время расчетов наиболее сложных моделей исчис- ляется сутками. Однако, учитывая темпы прогресса в области информацион- ных технологий, можно предположить, что уже через несколько лет в стан- дартном арсенале рядового технолога появятся САЕ-системы и аппаратное обеспечение, возможности которых позволят в режиме реального времени моделировать альтернативные схемы проектируемых процессов.
Экономические проблемы. Организация виртуальных машино- строительных предприятий. Благодаря широкому распространению совре- менных информационных технологий в промышленности развитых стран мира складываются новые виды организационных структур, в частности так называемые виртуальные предприятия или виртуальные производственные объединения. Виртуальное производственное объединение, как правило, сос- тоит из агентов ??специализированных предприятий, выпускающих ком- плектующие изделия или производственные услуги, и головного предприя- тия ??носителя бренда и системного интегратора продукции агентов, состав которых периодически меняется.
Следует отметить, что такое объединение является добровольным и не предполагает жесткого закрепления связей между предприятиями. Члены объединения связаны лишь общими экономическими интересами, а также единой информационной средой, содержащей в цифровой форме данные об изделии.
Для организации виртуальных предприятий в отрасли требуется выполнение, по меньшей мере, двух условий:
необходимо внедрение на всех предприятиях отрасли CALS-техноло- гий, позволяющих всем участникам жизненного цикла изделий (разработ- чикам, производителям, эксплуатирующим и ремонтным организациям) в режиме реального времени обмениваться данными об изделиях, а именно о конструкции изделий данного типа, технологии их производства и обслуживания, а также об их эксплуатации и техническом состоянии;
необходимо наличие потенциальных агентов, т. е. специализированных предприятий-поставщиков различных комплектующих изделий и производ- ственных услуг. Потенциальных предприятий-поставщиков комплектующих изделий и производственных услуг каждого вида должно быть несколько, чтобы головные предприятия имели возможность выбора.
Направления природосбережения при проектировании машиностроительных производств
Выбросы промышленных предприятий в атмосферу, водоемы и недра на современном этапе достигли таких размеров, что в крупных промыш- ленных центрах превышают допустимые санитарные нормы. В отдельных случаях возможно загрязнение окружающей среды тепловыми выбросами, электромагнитными полями, ультрафиолетовыми, инфракрасными, световы- ми и ионизирующими излучениями. При рассмотрении вопросов, связанных с защитой окружающей среды, следует учитывать неблагоприятное влияние шума, инфразвука и вибрации на жизнедеятельность человека.
Последние зарубежные исследования показали, что все возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Среди различных составляющих экологического кризиса (истощение сырьевых ресурсов, нехватка чистой пресной воды, возможные климатические катастрофы) наиболее угрожающий характер приняла проблема загрязнения невосстанавливаемых природных ресурсов (воздух, вода и почва) отходами промышленности, где не последнее место занимает металлургическая промышленность.
В связи с этим в современном обществе резко возрастает роль инженерной (технической) экологии, призванной на основе оценки степени вреда, приносимого природе индустриализацией производства, разрабаты- вать и совершенствовать инженерно-технические средства защиты окружаю- щей среды, всемерно развивать основы создания замкнутых и безотходных технологических циклов и производств.
При литье и обработке давлением металлов и сплавов в окружающую среду выделяется ряд вредных веществ. Данные вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими и газообразными и оказывать вредное воздействие непосредственно при химических превращениях и после них в процессе изготовления изделий совместно с другими веществами, участвующими в процессе.
Промышленная пыль образуется в результате механической обработки исходных материалов (дробление, размол и др.), тепловых процессов (плавление, прокаливание, сушка), транспортировки сыпучих материалов (погрузка, просеивание, классификация).
Жидкие загрязняющие вещества образуются при конденсации паров, распылении и разливе жидкостей, в результате химических реакций.
Газообразные загрязнители формируются в результате химических реакций, например, окисления, обжига руд и нерудного минерального сырья. Присжигании топлива образуется огромное количество газообразных соединений. Мощным источником загрязнения окружающей среды также являются электрохимические процессы, например производство алюминия.
Ежегодно только в цветной металлургии потребляется около 1200 млн м3
свежей воды, которая сбрасывается в гидросферу загрязненной минераль- ными примесями. В настоящее время существуют технологии создания замкнутого цикла использования промышленных вод, однако внедрение этих технологий требует больших капитальных затрат.
Утилизация отходов производства продолжает оставаться одной из серьезных проблем.
При условии сохранения замкнутого водооборота и решения задачи почвосбережения, наиболее загрязняемым объектом является воздушная среда.
Исследование реальных экологических ситуаций по данным контроля за антропогенными изменениями окружающей среды составляет одну из основных задач инженерно-экологического анализа природно-технической геосистемы. Можно выделить два класса задач такого анализа:
определение возможных экологических последствий на стадии форми- рования промышленной экосистемы (включая проектирование и производ- ство объектов промышленного и строительного техногенеза);
определение экологических последствий на этапе функционирования искусственных объектов.
В инженерно-экологическом цикле особое место занимает проектиро- вание с экологической ответственностью, поскольку обеспечение на этом этапе необходимого природоохранного потенциала во многом определяет закладываемый уровень экологической безопасности, а следовательно, и воз- можные материальные затраты на его устойчивое сохранение в процессе функционирования природно-технической геосистемы.
До настоящего времени отсутствуют единые методы природосберегаю- щего проектирования и технологического нормирования какой-либо природно-технической системы с экологической ответственностью. Так, например, несмотря на имеющиеся технологии создания замкнутого водного цикла в металлургических и литейных цехах, проблема загрязнения атмо- сферы остается нерешенной и уровень техногенного воздействия снижается только при использовании широкого диапазона очистных сооружений.
Важную роль для сохранения экологического баланса играет грамотное проектирование производственных цехов. Прежде всего следует знать объем производства по видам заготовок с учетом реальной перспективы его расши- рения. Мощность производства всегда следует планировать с некоторым запасом по отношению к потребности обрабатывающих цехов, так как последняя обычно довольно быстро возрастает в связи с расширением производства, увеличением производительности оборудования, внедрением новых, легко обрабатываемых сплавов и др. Чаще всего отделения цеха размещают в одном здании, однако в целях предотвращения загрязнения атмосферы необходимо размещать в изолированном помещении отделения переработки шлаков, сплавления и размола флюсов и переплава низкосортных отходов. Помещения для этих отделений должны быть оборудованы специальной вентиляцией и сооружениями для очистки выбросов. При выборе основного технического оборудования главными задачами являются обеспечение высокого качества металла и высокой производительности труда при минимальных капиталовложениях и низкой себестоимости заготовок.
Требование экологической чистоты при создании объектов и промыш- ленных производств продиктовано необходимостью минимизации негатив- ного воздействия на окружающую природную среду. В настоящее время разработано много технологических процессов, при которых исключаются потери и выбросы в окружающую среду отходов-загрязнителей. В таких процессах наиболее полно реализуются принципы безотходной технологии. Многочисленные экологические исследования показали, что строительством очистных сооружений невозможно полностью решить задачу по предотвращению загрязнения объектов гео- и биосферы. Более того, общество потребляет огромное количество разнообразных веществ, которые перерабатываются с большими отходами и выбрасываются в окружающую среду. Ценное сырье в ряде случаев перерабатывают по схеме так называемого однократного неполного использования, что сопровождается выбросом значительной его части со всеми отрицательными последствиями для окружающей среды.
Одним из основных условий ускорения темпов внедрения безотходной или малоотходной технологии является разработка новых инженерно-эколо- гических принципов проектирования и организации промышленных произ- водств, отвечающих требованиям максимальной экологической безопасности. В настоящее время отсутствие в должной мере учета экологических вопросов при проектировании объектов и технологических процессов приводит к тому, что главную нагрузку в области охраны среды в ближайшее десятилетие будут по-прежнему нести водо- и газоочистные сооружения. В лучшем случае, учитывая рост количества и мощностей указанных сооружений, повышением эффективности их работы можно будет добиться стабилизации накопления веществ-загрязнителей.
В целях ускорения темпов внедрения безотходной или малоотходной технологий в металлургии в последние годы совершенствовались конструк- ции и эффективность работы оборудования. Так, например, существенно усовершенствована конструкция печных горелок с целью повышения эффек- тивности ее работы и снижения выбросов в атмосферу. При этом сущест- венно изменились методы управления работой горелок, усовершенствованы системы компьютерного регулирования, в том числе программное обеспе- чение для регулирования заданного соотношения воздух/топливо и способы управления циклом настройки регенеративных горелок.
Каждый формируемый объект и промышленное производство наделе- ны комплексом техногенных свойств, обусловливающих потенциально опасный уровень антропогенных изменений природных объектов в соответствии со спецификой взаимодействия с окружающей средой.
Снижение шлакообразования - одна из основных задач совершенство- вания процессов управления печью и обеспечения оптимальных показателей работы печи, особенно в отношении температурного режима: повышенная температура расплавленного металла приводит к росту захвата водорода и интенсивному шлакообразованию.
С термодинамической точки зрения промышленная экосистема (типа
«искусственный объект - окружающая среда», «производственный цикл - окружающая среда» и др.) находится в равновесии в том случае, если среднестатистические значения параметров ее состояния остаются постоянными в регламентированных пределах.
Направленное техногенное воздействие, являющееся внешним по отно- шению к экосистеме, обусловливает ответную реакцию системы, выражаю- щуюся в плавном или скачкообразном изменении антропогенных свойств.
Таким образом, для создания экологически безопасной промышленной экосистемы при организации и планировании природоохранной деятельности на предприятии, а также при проектировании промышленной экосистемы необходимо учитывать следующие инженерно-экономические аспекты:
проектирование безопасного оборудования;
проектирование замкнутой промышленной экологической системы; комплексный подход при модернизации производства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дальский, А. М. Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский. ??М.: Машиностроение, 2003.
2. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учеб. для вузов / Б. Н. Арзама- сов. ??М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.
3. Жуков, Э. Л. Технология машиностроения: учеб. пособие для вузов /
Э. Л. Жуков, И. И. Козарь, С. Л. Мурашкин. - М.: Высш. шк., 2005.
4. Черепахин, А. А. Технология обработки материалов: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / А. А. Черепахин. ??М.: Издательский центр «Академия», 2004.
5. Технология конструкционных материалов: лабораторный практикум / Е. А. Астафьева, О. Ю. Фоменко, И. Ф. Редько, Ф. М. Носков. ??Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006.
6. Фетисов, Г. П. Материаловедение и технология металлов / Г. П. Фе- тисов. ??М.: Высш. шк., 2001.
7. Баранчукова, И. М. Проектирование технологии: учеб. для студ. машиностроит. спец. вузов / И. М. Баранчукова, А. А. Гусев, Ю. Б. Крама- ренко. - М.: Машиностроение, 1990.
8. Баранчукова, И. М. Проектирование технологии автоматизированно- го машиностроения: учеб. для машиностроит. спец. вузов / И. М. Баранчу- кова, А. А. Гусев, Ю. Б. Крамаренко. - М.: Высш. шк., 1999.
9. Воскобойников, В. Г. Общая металлургия / В. Г. Воскобойников, В. А. Кудрин, А. М. Якушев. - М.: Металлургия, 1979.