CC BY
20
4/2008
ВЕСТНИК
МГСУ
МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СОЗДАВАЕМЫХ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Графкина М.В.
Оценка создаваемых природно-технических систем по множеству критериев, в т.ч. и геоэкологических, является весьма сложной задачей. При выборе одного из нескольких конкурентных вариантов с использованием нескольких критериев применяют обычно различные качественные и количественные методы оценки. При этом использование всех критериев оценки на ранних стадиях разработки технических систем нецелесообразно, так как это значительно увеличивает время научно-исследовательских работ. Поэтому на каждом этапе разработки следует с помощью экспертных оценок выбирать основные экологические и геоэкологические показатели технических систем, которые зависят от уточняемых на выбранном этапе технических параметров. В каждом случае необходимо научно-техническое обоснование выбора решения, которое наиболее актуально проводить по совокупности трех взаимоувязанных систем критериев - технических, экономических, экологических. При этом определяется совокупная эффективность проекта, которая складывается из функционального полезного эффекта при снижении затрат на строительство и производство технических систем, повышение надежности и устойчивости при функционировании и эксплуатации технических систем и минимизации негативного техногенного воздействия на человека и жизнеобеспечивающие геосферные оболочки [2].
В настоящее время наиболее разработаны методы функциональной (технической) и экономической оценки, и практически не проводится оценка техногенного воздействия на промежуточных стадиях при варьировании параметров создаваемых технических систем. Поэтому считаем эффективным применять метод оценки геоэкологической безопасности создаваемых природно-технических систем (ПТС), основанный на импликативных отношениях технических и экологических показателей или принципе «Что будет если...?», который применяется в настоящее время и для оценки надежности технических систем [1,2]. Этот метод позволяет прогнозировать негативный отклик в окружающей среде при изменении технических параметров создаваемых систем и относится к группе качественных методов оценки, в то же время он дает представление об отклонениях показателей конкретных физических величин и может служить основой для детерминированных методов оценки. На основании анализа взаимоотношений варьируемых параметров и функциональных, стоимостных и экологических характеристик
создаваемых объектов можно выработать корректирующие воздействия не только с позиций совершенствования качества и функционирования создаваемых технических систем, но и геоэкологической безопасности.
Такой подход позволит выбрать окончательное решение, отличительной особенностью которого будут не только высокие функциональные свойства, экономичность, конкурентоспособность, но и минимальное негативное воздействие на окружающую среду. На рис. 1 показана модель использования промежуточных параметров технических систем для анализа, оценки и выработки управляющих корректирующих воздействий для повышения геоэкологической безопасности проектируемых ПТС.
Рис. 1. Модель использования импликативных отношений экологических и технических показателей для повышения геоэкологической безопасности ПТС
В методологическом плане эту схему можно применять к любой стадии разработки технических систем, а также для анализа и оценки различных характеристик.
Критерии оценки геоэкологической безопасности промежуточных вариантов создаваемых систем могут быть как количественными, так и качественными. Рассмотрим в качестве приложений к модели использования импликативных отношений экологических и технических показателей создаваемых технических систем для анализа, оценки геоэкологической безопасности следующее:
- критерии «экологически безопасной системы», в которую входят материалы, технические системы и технологические процессы (табл. 1);
- проверочные листы (табл. 2), позволяющие прогнозировать изменение уровня предполагаемого негативного воздействия от варьируемых параметров технической системы.
Таблица 1
Критерии «экологически безопасной системы»
Элементы системы Критерии геоэкологической безопасности
1. Материалы 1.1. Предложения материала неограниченны 1.2. На материал нет существующих или ожидаемых правовых ограничений 1.3. Низкие затраты энергии и природных ресурсов на добычу, производство, использование материала 1.4. Минимальное негативное воздействие на ОС при добыче, производстве, эксплуатации и рециклинге 1.5. Возможность рециклинга 1.6. Минимальное негативное воздействие на производственную среду и др.
2. Технические системы 2.1. Уменьшение массы и объема ТС 2.2. Применение, где возможно материалов одной марки (одного вида) для повышения эффективности последующего рециклинга; 2.3. Ограничение на использование в ТС композиционных и комбинированных материалов 2.4. Повышение энергетического КПД 2.5. Повышение надежности и удлинение срока службы 2.6. Минимизация негативного воздействия в жизненном цикле 2.7. Применение экологической маркировки продукции 2.8. Уменьшение расходных материалов при эксплуатации, ремонте и обслуживании 2.9. Возможность рециклинга 2.10. Выбор способа сборки ТС, с учетом последующей разборки и др.
3. Технологические процессы 3.1. Сокращение потребления материальных и энергетических ресурсов 3.2. Уменьшение экологического и производственного риска 3.3. Минимизация дополнительных процессов 3.4. Минимизация негативных воздействий на ОС 3.5. Минимизация численности необходимых аппаратов очистки и др.
Таблица 2
Проверочный лист изменения негативного воздействия от изменения параметров технических систем (на примере оценки уровня шума электрической машины)
Экологический показатель Конструктивные и функциональные показатели, влияющие на увеличение уровня негативного воздействия
1. Уровень шума 1.1. Уменьшение воздушного зазора 1.2. Увеличение площади излучающей поверхности. 1.3. Увеличение окружной скорости. 1.4. Увеличение потребляемой мощности 1.5. Увеличение магнитного потока 1.6. Увеличение силы тока 1.7. Снижение магнитной проводимости воздушного зазора и др.
Критерии «экологически безопасной технической системы» и «экологически безопасного технологического процесса», представленные в табл. 1, могут оцениваться как качественно, так и количественно.
Критериями «экологически безопасного материала» могут быть не только качественные экологические показатели, но и геоэкологические показатели, характеризующие негативное воздействие на окружающую среду при производстве и рециклировании различных конструкционных материалов. Оригинальная методика [2] определения приведенной массы выбросов при производстве и рециклировании конструкционных материалов, которая адаптирована к российским условиям и дает результаты, сравнимые с другими методиками оценки экологической безопасности материалов (табл. 3), позволяет использовать экологические характеристики материалов при параметрическом и структурном синтезе создаваемых технических систем. Это в свою очередь поможет проектировщикам выбрать вариант, отвечающий не только высоким функциональным требованиям, но и с минимальным воздействием на окружающую среду на протяжении жизненного цикла системы.
Переход к такой модели оценки геоэкологической безопасности создаваемых природно-технических систем потребует изменение мировоззренческого аспекта проектирования как вида инженерной деятельности, который связан с последовательным переходом от жестко детерминированных формализованных расчетных схем к вероятностным моделям, что особенно характерно для анализа и оценки техногенного воздействия на окружающую среду. При этом для полного анализа и оценки технических, экономических, социальных и экологических характеристик создаваемой системы целесообразно компоновать группу исследователей, состоящую из различных специалистов.
Таблица 3
Экологические показатели при производстве различных конструкционных
материалов
Материалы Приведенная масса выбросов, кг/кг материала (Графкина М.В.) Экоиндикатор, балл/кг материала (Козлов А.В.) Экоиндикатор- 95, балл /кг материала (данные университета г. Delft)
Алюминий 2975,84 0,564 18,1
Медь 22720,6 3,148 133
Пластмасса 1375,12 0,2983 5,29
Свинец 4126,88 0,769 6,94
Сталь 998,367 0,222 4,88
Использование предлагаемой модели на основе анализа импликатив-ных отношений экологических и технических показателей создаваемых технических систем позволит решить проблему повышения геоэкологической безопасности ПТС на этапе их разработки.
Литература
1. Акимов В.А., Лапин В. Л., Попов В.М. и др. Надежность технических систем и техногенный риск. - М.: Деловой экспресс, 2002. - 368 с.
2. Графкина М.В. Экологическое проектирование продукции. - М.: МГТУ «МА-МИ», 2006. - 224 с.
Статья представлена Редакционным советом «Вестника МГСУ».
