Химическое предприятие как сложная кибернетическая система. Иерархическая структура химического предприятия

Современное хим. предприятие (комбинат или завод), как система большого масштаба, состоит из большого количества взаимосвязанных подсистем, между которыми существуют отношения соподчиненности в виде иерархической структуры с тремя четырьмя основными ступенями.

Первую, низшую, ступень (I) образуют типовые процессы хим. технологии в определенном аппаратурном оформлении (механические, гидродинамические, тепловые, диффузионные и химические процессы) и локальные системы управления ими.

Основу второй ступени (II) иерархии составляют производственные цеха и системы автоматического управления цехами. Цех представляет совокупность отдельных типовых технологических процессов и аппаратов.

Третью, высшую, ступень (III) иерархической структуры химического предприятия образуют сложные ХТС, отвечающие отдельным химическим производствам, и системы технологического и организационного управления химическими производствами.

Высшая четвертая ступень (IV) иерархии представляет собой взаимосвязанную совокупность большого числа химических производств, вспомогательных производственных и подразделений, которые образуют химический комбинат или завод, и автоматизированной информационной системы организационного управления химическим предприятием в целом.

Каждую иерархическую ступень химического предприятия характеризуют определенным показателем эффективности функционирования.

Целью функционирования отдельных элементов ХТС является определенное физико-химическое воздействие на технологические потоки с высокой производительностью и интенсивностью.

Основные показатели эффективности функционирования элементов ХТС выражают в виде коэффициентов полезного действия элементов или величин, характеризующих фактический выход химического продукта из элемента ХТС, которые для технологических процессов собственно химического превращения представляют собой степени превращения химических компонентов, а для технологических процессов межфазной массопередачи – степени межфазного перехода (степени разделения) или коэффициенты извлечения.

Элементы ХТС функционируют в условиях внешних и внутренних возмущающих воздействий, которые стремятся противодействовать целенаправленному протеканию химико-технологических процессов. Внутренние возмущающие воздействия обусловлены изменением технологических параметров элементов и параметров технологических режимов функционирования ХТС (старение катализаторов, изменение давления и температуры внутри элементов и т.д.). Внешние воздействия на элементы ХТС обусловлены изменением физических параметров материальных и энергетических потоков (количество и состав сырья или исходных продуктов, изменение давления потоков, изменение температуры хладагентов и т.д.).

Для обеспечения выполнения элементами ХТС заданных целей функционирования в условиях возмущающих воздействий используют локальные системы автоматического управления химико-технологическими процессами. Локальная система управления процессом функционирования элемента ХТС предусматривает использование локальных систем оптимизации технологических процессов, стабилизации физических параметров потоков выходных продуктов и параметров технологических режимов элемента.

Цель функционирования технологических цехов и отдельных химических производств заключается в производстве установленного количества некоторого целевого химического продукта или промежуточного продукта некоторого качества.

Показателями эффективности функционирования технологических цехов и отдельных химических производств являются расходные нормы по сырью, топливу, электроэнергии, греющему пару и охлаждающей воде, по вредным выбросам (экология). Расходные коэффициенты в значительной степени характеризуют совершенство функционирования технологического цеха или отдельного химического производства и в основном определяют экономику производства данного целевого или промежуточного продукта.

При оценке эффективности функционирования технологических цехов и особенно химических производств существенную роль играют показатели экономической эффективности – производительность, себестоимость продукции, приведенные затраты, фондоотдача, прибыль, рентабельность и т.п. Нормальный режим функционирования технологического цеха или химического производства нарушают следующие возмущающие воздействия – изменение спроса на потребление данного целевого или промежуточного продукта, изменение режимов функционирования цехов или производств-смежников, выпускающих необходимые исходные продукты, изменение технологии производства данного химического продукта (внешние возмущения); аварийные остановки, а также эксплуатационное переключение основного и вспомогательного оборудования в связи с необходимостью его ремонта, выводом каких-либо агрегатов схемы в резерв и переходом на обслуживание других агрегатов (внутренние возмущения).

На второй и третьей ступенях иерархии химического предприятия при управлении ХТС возникают задачи оптимизации и программирования с целью создания оптимальной координации функционирования элементов и подсистем и оптимального распределения и согласования технологических потоков между ними.

Цель функционирования химического предприятия, представляющего совокупность химических производств, которые обеспечивают комплексное наиболее полное использование природного сырья, состоит в выполнении производственного плана по выпуску заданного ассортимента химической продукции в соответствии с требованиями стандартов и технических условий.

Эффективность функционирования химического предприятия определяется экономическими (экологическими), поскольку варианты организации производства, часто эквивалентные по технологическим показателям, как правило, могут быть по-разному оценены экономически с позиций его значимости для данного предприятия и народного хозяйства в целом. Из многочисленных частных показателей эффективности химического предприятия можно выделить в первом приближении следующие основные экономические параметры: количество реализованной продукции тонн в год; качество продукции, которое по каждому из конечных продуктов в общем случае может оцениваться совокупность физических и физико-химических параметров (температура плавления, содержание примесей, мутность раствора и т.п.); эксплуатационные затраты на производство продукции; капитальные затраты, включая затраты на создание необходимых для функционирования производства оборотных фондов.

Возмущающими воздействиями, которые вызывают отклонение в функционировании химического предприятия, являются возможные аварии, неравномерность поступления сырья и отгрузки готовой продукции. К условно возмущающим воздействиям можно отнести изменение плановых заданий предприятию.

Системы управления химическим предприятием в целом, относящиеся к системам управления организационного уровня, решают задачи перспективного и текущего планирования, а также задачи оперативного управления производством, но уже не на технологическом, а скорее на организационном уровне. Эти системы управления представляют собой автоматизированные информационно-вычислительные системы, объединяющие и координирующие работу систем управления всех предыдущих ступеней иерархии химического предприятия.

Дата добавления: 2014-01-07