Жизненный цикл химико-технологической системы

Последовательность этапов жизненного цикла технологической системы включает:

– определение функций и потребительских качеств системы, что соответствует составлению технического задания;

– выбор функциональной структуры, принципа действия и технического решения, что соответствует разработке технического проекта;

– рабочее проектирование (технологическое и монтажное), связанное с расчетом и оптимизацией параметров технической системы, выбором и разработкой технологии производства, составлением проектной документации;

– изготовление, контроль и испытание технологической системы;

– транспортировка и хранение системы (в случае различных местоположений предприятий изготовления и эксплуатации системы);

– эксплуатация, диагностика неисправностей и ремонт (сопровождение) системы;

– утилизация технической системы в результате ее физического или морального старения.

Этапы жизненного цикла технической системы отмечены в международном стандарте ИСО 9004-2009 Менеджмент в целях достижения устойчивого успеха организации. Подход на основе менеджмента качества (Managing for the sustained success of an organization -- A quality management approach).

В соответствии со стандартом система качества, как правило, взаимоувязана со всеми видами деятельности, определяющими качество продукции. Её действие распространяется на все этапы жизненного цикла продукции и процессы от первоначального выявления потребностей рынка до конечного удовлетворения установленных требований. К типовым процессам относятся:

– маркетинг и изучение рынка;

– проектирование и разработка продукции;

– планирование и разработка процессов;

– закупки;

– монтаж и ввод в эксплуатацию;

– производство или предоставление услуг;

– проверки;

–  упаковка и хранение;

– реализация и распределение;

– техническая помощь и обслуживание;

– послепродажная деятельность;

– утилизация или переработка продукции в конце полезного срока службы.

Наиболее формализованной и в силу этого наиболее эффективной при решении задач моделирования является методика описания жизненного цикла технологического обеспечения информационных систем. Так как в ее основе лежат принципы системного анализа, многие элементы этой методики могут использоваться при составлении организационно-технологических моделей ХТС, учитывающих этапы жизненного цикла системы в целом, а также её подсистем и элементов.

Жизненный цикл технологического обеспечения – это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.

Основным нормативным документом, регламентирующим жизненный цикл, является международный стандарт ISO/IEC 12207. Он определяет структуру жизненного цикла, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания технологического обеспечения информационной системы, включающего её техническое, программное и информационное обеспечение.

Структура жизненного технологического обеспечения по стандарту ISO/IEC 12207 базируется на трех группах процессов:

– основные процессы (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);

– вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем);

– организационные процессы, обеспечивающие выполнение основных и вспомогательных процессов (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого жизненного цикла, обучение).

Основываясь на методическом обеспечении описания этапов жизненного цикла технических систем различных предметных областей, для целей составления организационно-технологической модели ХТС предлагается следующая последовательность основных процессов жизненного цикла ХТС: – технико-экономическое обоснование создания ХТС; – проектирование ХТС; – монтаж и наладка системы; – эксплуатация системы.

В процессе технико-экономического обоснования определяется потребность в разработке ХТС и формируется техническое задание, в котором указываются цели функционирования ХТС, требуемые показатели продуктов, характеристики сырья. При выполнении процедур технико-экономического обоснования определяется набор химико-технологических процессов, составляющих ХТС; анализируются их ресурсные показатели (сырье и материалы, теплоносители и энергетика, трудовые ресурсы и др.); определяются технологические, экономические, экологические ограничения ХТС и принципы их учета. Сформированное техническое задание – это исходные данные для следующего основного процесса жизненного цикла ХТС.

Целью процесса проектирования ХТС является создание комплексного документа, включающего технологический и монтажный проекты ХТС и экономические показатели проектируемой системы. Проектирование включает все работы по созданию ХТС и её подсистем в соответствии с заданными требованиями, включая оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества продуктов, материалов, необходимых для организации обучения персонала и т.д.  На основании составленного проекта начинается процесс создания действующей химико-технологической системы.

На этапе монтажа и наладки системы на выделенной строительной площадке происходит монтаж технологического объекта, наладка оборудования, подготовка ресурсного обеспечения ХТС. В результате процесса формируется окончательный вариант технологического регламента, составляются акты приемки-сдачи работ, система готовится к пуску в эксплуатацию, проходят промышленные испытания ХТС.

Процесс эксплуатации ХТС соответствует этапу жизненного цикла, в ходе которого выпускается товарная продукция. По результатам производства формируется отчетная документация по выпуску готовой продукции, эффективности использования всех видов ресурсного обеспечения ХТС, информация о ходе процесса и т.д. После завершения эксплуатации ХТС выводится из производства, но, так как в этом случае происходит только постепенное изменение эксплуатационных показателей ХТС, нет смысла выделять отдельный процесс жизненного цикла «выведение из эксплуатации».      

Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные и информационные модели, соответствующие им отчеты и диаграммы. Жизненный цикл – итерационный процесс, когда результаты очередного этапа часто вызывают изменения в решениях, выработанных на более ранних этапах. Однако структура ХТС остается неизменной на всех этапах жизненного цикла, а изменяются характеристики технологических, организационных и экономических показателей, определяющих тот или иной этап жизненного цикла ХТС.

В сложной ХТС подсистемы могут находиться на разных этапах жизненного цикла. В этом случае каждая подсистема описывается самостоятельной моделью, связанной с моделью ХТС в целом.

Важнейшими вспомогательными процессами жизненного цикла ХТС, используемыми на всех этапах развития системы  являются: – документирование, – управление ХТС, – контроль качества химико-технологических процессов.

Документирование представляет собой разработку и ведение организационно-технической документации, включающей типовые формы регламентов, нормативной документации, таблиц баз данных и информационных хранилищ, управляющих документов.

Управление химико-технологической системой представляет собой один из важнейших вспомогательных процессов, сопровождающий все этапы жизненного цикла ХТС, методическое обеспечение которого определяет форму и содержание большинства моделей ХТС. Цель моделирования – разработка эффективных методик управления ХТС.

Первой задачей процесса является формирование типовых элементов оперативного, тактического и стратегического управления ХТС, адаптируемых к требованиям конкретных технологических объектов.

Вторая задача связана с разработкой на базе моделей ХТС типовых методик принятия решений по управляющим воздействиям. Управленческое решение – это концентрированное выражение процесса управления на его заключительной стадии.Требования к решениям: обоснованность, четкость формулировки, реальная осуществимость, своевременность, экономичность, эффективность (степень достижения в сопоставлении с затратами), согласованность с другими решениями по горизонтали и по вертикали.

В ходе разработки управленческих решений, как правило, выдается несколько альтернативных вариантов управления, из которых по результатам комплексного анализа проблемы выбирается одно. Выполнение принятых решений происходит с использованием разработанного алгоритма управления, представленного в виде документа, в котором даётся описание принципов и этапов реализации решения на основе методов управления.

Для снижения размерности задачи используется классификация, позволяющая  выделить классы и найти методы решений для отдельных ХТП, целенаправленно используя методики моделирования процессов принятия решений.

Контроль качества химико-технологических процессов – это вспомогательный процесс, позволяющий создать библиотеку (базу данных) показателей качества функционирования ХТС, на основании значений которых выполняются процессы управления ХТС. Имея общие методики составления, они адаптируются под требования и особенности конкретной ХТС.

В документацию, регламентирующую функционирование ХТС и её отдельных элементов, вносятся контрольные операции по проверке соответствия продукта установленной спецификации. Назначение контроля состоит не только в том, чтобы не пропустить к потребителю продукт, не соответствующий установленной спецификации, но и чтобы получить информацию о качестве продукта для ведения мониторинга.

Цель управления ХТП обязательно должна быть единственной и подвергаться оценке, но для оценки качества функционирования объекта может быть сформулировано несколько целей, из которых выбирается одна требуемая цель или назначение. Например, для задачи проектирования технологического узла могут решаться задачи: – разработки эффективного плана выполнения проекта; – организации наименее затратного процесса проектирования; – определения роли и ответственности участников проекта; – разработки регламента типового проекта и т.д.

При моделировании ХТС оценка практически любой выходной переменной процесса может использоваться в виде показателя эффективности (критерия) ХТС. Другие факторы в этом случае представляются как переменные, на которые накладываются ограничения, обеспечивающие технологическую реализуемость процесса. Один и тот же химико-технологический процесс может оцениваться по разным критериям эффективности, как правило, с точки зрения разных целей, определяемых его владельцем – лицом, принимающим решение (ЛПР).

Оценка достижения цели чаще всего экономическая, но возможен и технологический критерий, определяющий, например, максимальную рейтинговую оценку решения или максимальный объем выпуска готовой продукции.

Для обеспечения комплексного выполнения основных и вспомогательных процессов жизненного цикла ХТС и координации входящих в них функций используются организационные процессы. Рассмотрим некоторые из этих процессов, характерных для организации и управления функционированием химико-технологической системы.

Структурное моделирование, обеспечивающее создание информационно-технологической модели, на основе которой формируется мнемосхема ХТС, используемая в системе автоматизированного управления ХТС. Важным элементом модели является отбор технологических параметров, характеризующих химико-технологические процессы, информация о которых выносится на мнемосхему.

Экономический анализ ХТС, позволяющий оценить затраты на все химико-технологические процессы и обеспечивающий оценку эффективности работы всех элементов ХТС на основе одной денежной единицы измерения.

Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля сроков и качества выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний ХТС, обучение персонала и т.п. Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования элементов и подсистем ХТС.

Подготовка персонала связана с обеспечением профессиональной подготовленности персонала, так как ХТС обладает сложной структурой, функционирование которой связано с обеспечением технологической, экологической и организационной безопасности  процессов.

Мониторинг – процесс организации постоянного наблюдения за показателями процессов, определяющими процедуру принятия решений в задачах управления ХТС.

Реинжиниринг – процесс формирования мероприятий по модернизации и совершенствованию структуры ХТС и составляющих его процессов.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

Объединение основных, вспомогательных и организационных процессов в одной логико-математической модели реализуется с использованием методики структурного моделирования бизнес-процессов.