CC BY
65
УДК 004.9: 661.11
Т.И. Степанова, А.В. Поляков, М.Ю. Гафитулин, А.М. Бессарабов
Научный центр «малотоннажная химия», Москва, Россия
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕГЛАМЕНТОВ
ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ CALS
На основе современных CALS-технологий разработана информационная структура технологических регламентов производств особо чистых веществ. Предложенная типовая схема рассмотрена на примере модуля адсорбционной очистки.
Based on modern CALS-technologies the information structure of production schedules for high-purity substances production was developed. The offered standard scheme is considered on the example of the module of the adsorptivon-treatment.
Ситуация на мировом рынке наукоемкой продукции развивается в сторону полного перехода на безбумажную электронную технологию проектирования, изготовления и сбыта продукции. Проектно-конструкторские данные об изделии (технология, оборудование) занимают значительную часть в объеме информации, используемой в ходе его жизненного цикла. Эффективная разработка технологических регламентов, являющихся одними из важнейших частей комплекта конструкторской и технологической документации, требует использования самых современных информационных систем. Наиболее перспективной системой компьютерной поддержки является CALS-технология (Continuous Acquisition and Life cycle Support -непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта) [1].
Концепция CALS определяет набор правил, регламентов, стандартов, в соответствии с которыми строится информационное («электронное») взаимодействие участников процессов проектирования, производства, обслуживания и т.д. Для разработки технологических процессов получения химических реактивов и особо чистых веществ на основе информационного CALS-стандарта ISO 10303 STEP нами были созданы типовые схемы (протоколы применения) для технологических регламентов производства ассортимента алифатических углеводородов реактивных квалификаций [2].
Стандарт ISO 10303 построен таким образом, что помимо базовых элементов (интегрированных ресурсов) в его состав входят так называемые прикладные протоколы, определяющие конкретную структуру информационной модели для различных предметных областей (например, химическая промышленность). Все прикладные протоколы (прикладные информационные модели) базируются на стандартизованных интегрированных ресурсах. Таким образом, при создании нового прикладного протокола обеспечивается преемственность с уже существующими решениями.
Нами были подробно рассмотрены основные этапы компьютерного описания жизненного цикла в концепции CALS. Основное внимание при рассмотрении этапов ЖЦ (маркетинг, проектирование, производство, реализация и эксплуатация) было уделено проектированию. Конструкторское электронное описание в соответствии со стандартом ISO 10303 STEP содержит структуру категорий, документы, статусы, группы изделий с их версиями, свойствами, классификациями и др.
В основе разработанной нами информационной структуры лежит «Положение о технологических регламентах производства продукции на предприятиях химического комплекса» от 6 мая 2000 г, устанавливающее состав, порядок разработки, оформления и утверждения технологических регламентов производства продукции химического комплекса на предприятиях независимо от их организационно-правовой формы собственности. В соответствии с данным «Положением» в типовую схему CALS-проекта технологического регламента (рис. 1) занесены следующие 14 основных категорий верхнего уровня: общая характеристика производств; характеристика производимой продукции; характеристика исходного сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов; описание технологического процесса и схемы; материальный баланс; нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов; нормы образования отходов производства; контроль производства и управление технологическим процессом; возможные неполадки в работе и способы их ликвидации; охрана окружающей среды; безопасная эксплуатация производства; перечень обязательных инструкций; чертеж технологической схемы производства; спецификация основного технологического оборудования и технические устройства, включая обору-
дование природоохранного назначения.
Алифатические углеводороды.зЫ - Р5М -|П| х|
Файл Правка Вид Настройки ?
©* й у % а э». ^з» I ^
| Значение
Навигатор
Э Категории
Технологический регламент
01. Общая характеристика произведете © №|] 02. Характеристика производимой прод §=■1] 03. Характеристика исходного сырья., м Ш 04. Описание технологического процес< Ш[&=■>] 05. Материальный баланс [+] №¡1 06. Нормы расхода основных видов сыр И ЕЙ1] 07. Нормы образования отходов произв §=■1] 08. Контроль производства и управлень Ш Н 09. Возможные неполадки в работе и сп Й 10. Охрана окружающей среды В 1^1 11. Безопасная эксплуатация произодст В 1Й 12. Перечень обязательных инструкции Б ЧЙ 13. Чертеж технологической схемы про 13.1. Модуль химической очистки
13.2. Модуль адсорбционной очист
Адсорбционная колонна: Емкость готового продукта: Емкость исходного сырья: Насос: Ротаметр: Теплообменник: Фильтр для жидкости: 13.3. Модуль предварительной рек №11 13.4. Модуль точной ректификации [¿¡] 13.5. Модуль финишной ректифика 14. Спецификация основного технологи
_I
Наименование:
ШШШВШШШ.....
13.2. Модуль адсорбционной очистки
Файл Правка Вид Слияние Формат Сервис Черчение Размеры Изменить Окно Справка
о.шщ шшьШШ [ШАРЩТКА| ОРТО]ОТ:-ПОЛЯР|ПРИВЯЗ1»|ОТС-ОБЪЕКТР.?. Й1 т
Рис. 1. Элемент CALS-проекта модуля адсорбционной очистки в технологии получения ассортимента алифатических углеводородов
Каждая из категорий верхнего уровня включает иерархическую структуру подкатегорий 2-го, 3-го и т.д. уровня. Подкатегории внутренне организованы, соподчинены, взаимозависимы и представляют определенную целостность, в рамках которой они сохранят относительную самостоятельность, как в структурном, так и в функциональном отношениях. Например, категория «Чертеж технологической схемы производства» включает в себя 5 подкатегорий 2-го уровня, представляющие собой технологические модули производства алифатических углеводородов: модуль химической очистки (подкатегория № 13.1), модуль адсорбционной очистки^ 13.2), модуль предварительной ректификации (№ 13.3), модуль точной ректификации (№ 13.4) и модуль финишной ректификации (№ 13.5). В свою очередь каждая из подкатегорий 2-го уровня содержит данные о технологическом оборудовании модуля (рис. 1а).
На рисунке 1 представлен элемент CALS-проекта модуля адсорбци-
онной очистки алифатических углеводородов. В рассматриваемой подкатегории структурирована вся необходимая информация о модуле. Необходимо отметить, что основные агрегаты и аппараты, из которых формируется данный модуль, представляют собой готовые изделия, предлагаемые промышленностью, или изготовление которых возможно из имеющихся материалов при помощи распространенных технологических приемов. Информация о выпускаемых готовых изделиях и основные параметры, необходимые для изготовления того или иного агрегата, структурирована в соответствующей подкатегории информационного CALS-проекта, что позволяет существенно сократить время исследования и проектирования производства и оптимизировать работу модуля.
При создании информационной CALS-системы и конструировании модуля адсорбционной очистки, кроме технологической эффективности, прилагались усилия выполнить требования по технологичности изготовления деталей, узлов и всей установки в целом. Выполнение этого требования связано с необходимой легкостью формирования технологической схемы, доступностью и ремонтопригодностью составляющих ее частей, возможности быстрой замены вышедших из строя частей путем приобретения или их изготовления при помощи стандартных технологических приемов (сварка, токарные и фрезерные работы). Для выполнения этого требования, при формировании технологической схемы адсорбционного модуля были максимально использованы агрегаты и аппараты (адсорбционная колонна, теплообменники, емкости, насосы), унифицированные с аналогичными частями модуля предварительной ректификации.
Применение CALS-технологий для разработки технологических регламентов производств имеет ряд неоспоримых преимуществ. В настоящее время выпуск конкурентоспособной продукции невозможен без информационной поддержки на базе компьютерных CALS-технологий, то есть с использованием единого стандартизированного информационного пространства на всех этапах жизненного цикла продукции - от проектирования до эксплуатации. Внедрение информационных CALS-технологий при разработке технологических регламентов производств химических реактивов и особо чистых веществ позволяет повысить качество исследователь-
ских и конструкторских работ и обеспечить полное компьютерное сопровождение, включающее всю необходимую документацию в электронном виде. Выбранная информационная технология позволяет создать не только эффективную систему проектирования и контроля качества продукции, соответствующую международным стандартам, но и успешно интегрироваться в систему управления производством.
Ввод, редактирование и анализ информации по технологическим регламентам производств химических реактивов и особо чистых веществ проводился в современном программном комплексе PDM STEP Suite Enterprise Edition (PSS-EE), на который нами приобретена лицензия (APL-3451631-01). PDM STEP Suite представляет собой трехуровневую информационную систему, состоящую из сервера СУБД (Oracle Server 8.i), сервера приложений (Oracle Client 8.i & PSSOraSrv) и клиентского модуля (PSS). Трехуровневая архитектура обеспечивает эффективное распределение вычислительной нагрузки при одновременной работе большого числа пользователей, а клиентский модуль обеспечивает диалоговое взаимодействие с БД через сервер приложений. PDM Step Suite поддерживает различные виды отображения структуры объекта автоматизации. Это обеспечивается благодаря универсальности модели данных, которая может описывать различные виды состава изделия, модели предприятия, виды технологической оснастки и многое другое, относящееся к производству.
Библиографический список
1. Степанова Т.И., Харламов А.В., Бондаренко Н.А., Бессарабов А.М. Информационная CALS-система научных исследований при получении триметилового эфира фосфон-уксусной кислоты // Химическая промышленность сегодня. - 2013. - № 3. - С. 45-50.
2. Трохин В.Е., Вендило А.Г., Бессарабов А.М., Казаков А.А., Степанова Т.И. Разработка на основе концепции CALS аппаратурных модулей для производства алифатических углеводородов реактивной квалификации // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2012. - Т. 48, № 5. - С. 4-9.
