Смысловые и количественные критерии

 

Детальный анализ состояния технологий строительных материа­лов показал, что к прогрессивным, передовым относятся те из них, которые удовлетворяют определенному комплексу экстремумов обязательных показателей, выраженных как в смысловом, так и ко­личественных значениях. К этому определенному комплексу относятся следующие экстремумы: выпуск продукции высокого гаранти­рованного качества; высшая производительность на производстве при минимуме времени для выработки единицы продукции; макси­мум сбережения природного сырья при возможно более широком использовании техногенного и ему аналогичного; минимум расхода топлива, особенно традиционного, при максимальной экономии тепловой энергии; наивысшая экономия электроэнергии (общей и удельной); максимум обеспечения экологической чистоты как в технологии, так и в материалах; максимальное снижение материало­емкости, особенно металлоемкости готовой продукции и технологического оборудования; минимальные капитальные вложения в еди­ницу продукции, тем более при осуществлении нового или модернизируемого производства; минимальные сроки окупаемости технологии при минимальной себестоимости готовой продукции; максимум элементов высокой культуры в технологии и на произ­водстве в целом; высокая и устойчивая конкурентоспособность про­дукции на внутреннем и внешнем рынках.

Вышеуказанные показатели прогрессивности технологий состав­ляют комплексную систему, в которую можно привнести дополни­тельные или исключить отдельные из них, но при непременном со­хранении ее взаимосвязанности и целостности. Кратко остановимся на каждом показателе.

Первое место по удельной значимости в комплексе показателей прогрессивности занимает высшее качество выпускаемой продукции. Под высшим качеством понимается, во-первых, бе­зусловное соответствие продукции нормативным требованиям стан­дартов или технических условий и, во-вторых, массовая однород­ность выпускаемой продукции по одному или нескольким ключевым параметрам (свойствам, составу, структуре, внешним признакам и др.). В качестве ключевого параметра при определении однородности весьма целесообразно принимать оптимальную структуру. Ее наличие у ИСК фиксируется совпадением нормируе­мых показателей свойств с их экстремальными значениями, что сле­дует из обратного действия закона створа. Только при оптималь­ных структурах и, следовательно, экстремумах свойств на уровне заданных (или стандартом обусловленных) с соблюдением статисти­ческой однородности массовой продукции возникает и развивается теснейшая взаимосвязь последней с технологией производства, с практическими способами влиять через технологию на качество го­товой продукции.

При любых положительных характеристиках технология не мо­жет быть отнесена к прогрессивной, если продукция не удовлетворя­ет заданным требованиям или ниже по качеству аналогичной про­дукции, выпускаемой по другим технологиям. Заданные требования могут быть как на уровне мировых стандартов (достижений), так и выше их. К этим требованиям относится также долговечность мате­риала (изделия) в конструкции, слагаемая из трех ее временных эле­ментов. Не всегда высокий уровень качества продукции, фиксируе­мый в предэксплуатационный период, служит автоматическим гарантом долговечности материала в конструкциях.

Второй основной показатель прогрессивной технологии — выс­шая производительность предприятия по выпуску го­товой продукции, которая адекватна, как правило, наивысшей про­изводительности труда, приходящейся на одного работающего или одного рабочего. Чем больше за единицу времени выпускается продукции высшего качества и, следовательно, больше приходится ее при расчете на одного рабочего (или работающего), тем прогрес­сивнее технология по этому показателю. В результате обеспечива­ются наивысшая производительность и мощность предприятия в це­лом. Руководство и коллектив получают повышенную прибыль и возможность обновлять оборудование, развивать производство на предприятии с использованием последних достижений в научно-тех­ническом прогрессе.

Третий показатель прогрессивности технологий обусловлен минимальным расходом природного сырья по отноше­нию к его общему потреблению на данном производстве строитель­ных материалов и изделий, или на единицу продукции. Чем в мень­ших количествах потребляется горных пород и минералов, включая воду, и с минимальными отходами при переработке их в готовую продукцию, чем больше для этих целей используется техногенного сырья, а также попутных продуктов горно-обогатительных комби­натов, нетрадиционного местного сырья или синтезированного, тем прогрессивнее данная технология. Сюда же следует добавить и низ­кий процент отбракованной продукции, уменьшение плотности и размеров изделий и другие факторы. Необходимость включения всемерной экономии природного сырья в комплексный критерий прогрессивности следует из очень тревожных реалий нарастания в нем острого дефицита и неблагополучной экологической обстанов­ки в районах его разработки. В нашей стране приходится добывать из недр Земли свыше 2 млрд. т природного сырья для производства строительных материалов, причем при очень низком коэффициенте его использования. Значительно больше половины направляется его в отвалы. Вособой заботе нуждается природный минерал из группы оксидов, в жидком состоянии именуемый водой, а в твердом — льдом. Пресная вода относится к самому ценному полезному иско­паемому, к тому же крайне дефицитному, так как ее количество на Земле не превышает двух процентов от общего объема воды.

Четвертый показатель прогрессивности технологий — мини­мальное расходование традиционных топлив (не­фти, газа, каменного угля) как ценнейших видов природного сырья для химической промышленности и весьма необходимых и важных для других нужд в стране. Этот показатель включает также необхо­димость максимального снижения удельного топливопотребления и максимальную экономию тепловой энергии. Показатель прогрес­сивности по минимальному расходованию топлива и тепловой энер­гии возрастает по мере снижения количества теплоты, потребляе­мой на единицу производимой продукции на предприятии в единицу времени без потери ее качества.

Пятый показатель характеризует максимальную эконо­мию электроэнергии либо по общему расходу, либо, что более наглядно, по удельному, отнесенному к единице продукции или иной единичной величине, либо с помощью обеих величин. Прихо­дится учитывать, что электрическая энергия продолжает оставаться самым главным энергоносителем и всегда требуется ее максималь­ная экономия, в частности за счет всемерного снижения тепловых потерь, избыточного электроосвещения, электроперегрузок в техно­логическом оборудовании. Четвертый и пятый показатели прогрес­сивной технологии характеризуют уровень ресурсе- и энергосохра­няющей технологии.

Шестой показатель прогрессивной технологии устанавливается по эффективному решению в ней двух главнейших эколо­гических проблем в строительном материаловедении. Пер­вая — охрана окружающей среды при производстве строительных материалов и изделий, вторая — охрана строительных материалов, изделий и конструкций, получаемых по данной прогрессивной тех­нологии, от негативного воздействия на них окружающей среды.

Решение первой проблемы, кроме упомянутого выше минимума расхода природного сырья, минимума расходования воды, особен­но пресной, предотвращения загрязнения водоемов, предусматрива­ет полное исключение выделения вредных веществ в атмосферу, сточную воду или почву. В связи с этим следует отметить, что в гло­бальном масштабе в результате хозяйственной деятельности челове­ка в атмосферу ежегодно выбрасывается во всем мире 25-10⁹ т за­грязнителей: пыли, газов, аэрозолей. В нашей стране в загрязнении атмосферы доля промстройматериалов составляет 12% среди других отраслей промышленности. Такое выделение загрязнителей связано с переработкой некоторых разновидностей сырья, транспортирова­нием, хранением и применением изготовляемых из такого сырья ма­териалов. Выделения возможны также на стадии эксплуатации изде­лий и конструкций в зданиях и сооружениях, особенно при большой их поверхности или протяженности, например дорожных покрытий, аэродромов, кровельных покрытий.

Кроме опасного загрязнения среды, другим источником эколо­гических потрясений оказался, как уже отмечалось в третьем пока­зателе прогрессивности технологий, быстро сокращающийся резерв природных ресурсов сырья. Тем не менее эксплуатация коренных месторождений продолжается и не в сокращающихся размерах. В настоящее время в нашей стране возросла опасность еще и массо­вого появления местных карьеров по добыче сырья для нужд малых предприятий. Множество карьеров и ям, возникающих при добыче песка, гравия, глины, гипса и других полезных ископаемых откры­тым способом, не только занимают обширные плодороднейшие земельные площади, но и сосредоточивают вокруг себя крупные скопления пустых пород (вскрыши) и отходов (около 30%) от камнеобработки. Кроме того, имеется постоянная необходимость в тщательной и систематической проверке инертности используемого природного сырья и используемых отходов производства с помо­щью дозиметров (радиометров).

Решение второй экологической проблемы, нередко именуемой как «экология материалов», заключается в предотвращении воздей­ствия окружающей среды на материалы, изделия и конструкции, на­ходящиеся в эксплуатации. Эти негативные воздействия завершают­ся обычно либо биоповреждениями мико-, бактерио-, альголихоно-, гербодеструктурами, либо коррозией от неорганических и органи­ческих реагентов. Те и другие реагенты могут содержаться в окру­жающей среде одновременно. Примером служат сточные воды мно­гих предприятий, в особенности химической промышленности, причем состав реагентов во времени не остается постоянным, осложняя борьбу с коррозией.

Эффективное решение обеих экологических проблем технологи­ческими методами имеет приоритетное значение в оценке показате­ля прогрессивности технологии производства.

Седьмой показатель прогрессивности технологии фиксирует минимальную величину материалоемкости, особен­но металлоемкости, действующего основного и вспомогательного оборудования (аппаратуры). Этот показатель отражает также общее снижение расходования материалов, особенно металлов, потребляе­мых для изготовления готовой продукции по принятой технологии.

Восьмой показатель указывает размер реальных капи­тальных вложений при организации новых технологий или модернизации (реорганизации) действующих. Очевидно, что чем ниже объем капвложений в пересчете на единицу продукции, тем прогрессивнее принятая технология, что влияет на уровень повыше­ния данного показателя. Во всех случаях целесообразно использо­вать специализированную инструкцию по определению эффективности капитальных вложений в строительство или реконструкцию предприятия по производству строительных материалов и изделий.

Девятый показатель прогрессивности характеризует высокую культуру технологии и производства в целом. Он явля­ется комплексным, так как содержит весьма разнородные компонен­ты. К ним относятся: состояние охраны труда, техники безопасно­сти и социального комфорта, санитарно-гигиенические условия труда, обеспеченность внутризаводской коммуникацией и коммуна­льной благоустроенностью, озеленение заводской площадки и предзаводской территории. Каждый компонент этого комплексного по­казателя оценивают обычно по отдельности и сопоставляют с аналогичными технологиями различных производств, а чаще — в сопоставлении с нормативными указаниями, например, с правилами по технике безопасности, производственной санитарии и др.

Прогрессивные предприятия и цеха как новых, так и реконстру­ируемых объектов должны отвечать требованиям действующих Санитарных норм, Строительных норм и правил и др. Освещенность заводов и цехов, производственных площадок и рабочих мест регла­ментируется правилами устройства электрических установок. То же в отношении противопожарных требований с возможной безопас­ной эвакуацией людей через соответствующие выходы.

Этот показатель трудно поддается количественному измере­нию. Для этих целей могут служить балльная и экспертная системы оценок[23].

Десятый показатель прогрессивности производства характеризует высокую организацию использования современ­ных средств технического контроля и управления, ба­зируется на достижениях четвертой части общей теории ИСК (см. с. 139), а также служит продолжением и развитием критерия вы­сокой культуры технологии и в целом всего производства (девятого показателя, см. с. 152).

Одиннадцатый показатель — экономический. Обобщаю­щими значениями его обычно служат приведенные затраты на еди­ницу продукции, величина себестоимости, показатель рентабельно­сти, срок окупаемости технологии. Своеобразным экономическим показателем является и отношение стоимости к единице измерения требуемого ключевого свойства, например прочности. Возможны и, другие технико-экономические показатели производства. Среди них: удельный расход сырьевых материалов; то же — топлива тех­нологического, электроэнергии силовой, пара технологического и т. п. Все они могут соотноситься с расходом денежных средств.

Нередко нахождение экономического показателя тесно увязыва­ют с задачей оптимизации технологического процесса. Математиче­ски формализованная задача оптимизации технологии заключается обычно в определении условий экстремума некоторой функции ко­нечного числа переменных, слагаемых в экономическую эффектив­ность продукции.

Очевидно, что этот важнейший показатель прогрессивности тех­нологии, подобно некоторым другим, отражает в себе комплекс факторов, от которых он зависит, — производительность труда, ма­териалоемкость, срок окупаемости капитальных вложений и др.

Двенадцатый показатель характеризует технологию с позиций ее способности обеспечивать конкурентоспособ­ность готовой продукции на внутреннем и внешнем рын­ках. Этот показатель находится в прямой зависимости от первого показателя — качества, однако, он имеет и свои важные особенно­сти, которые помогают обеспечивать конкурентоспособность гото­вой продукции. В частности, он непосредственно связан с показате­лем уровня культуры производства, поскольку только при безупречных технологических условиях можно достичь надежной конкурентоспособности.

Таким образом, комплексом показателей возможно оценить со­стояние технологий, хотя естественно предположить, что двенадца­ти может оказаться недостаточно и потребуются дополнительные. Но возможно, что и двенадцати окажется слишком много для ха­рактеристики какой-либо конкретной технологии; тогда целесооб­разно уменьшить их численность.

В такой обобщенной форме выраженная смысловая характери­стика прогрессивной технологии является необходимой, но важно еще каждый показатель выразить количественной величиной с соблюдением соответствующей ему размерности, а затем перейти к критериальной оценке. Последнее достигается посредством крите­риев оптимальности в их безразмерном выражении, т. е. отнесением реальных числовых значений к показателям мировых достижений. Если отсутствуют данные о последних, тогда — к аналогичным эк­стремумам иного характера, включая расчетно-теоретические для некоторой «идеализированной» технологии. Однако необходимо использовать все возможности — публикации, патентный анализ, бюллетени, деловой контакт и т. п. для получения информации о по­следних достижениях мировой практики, включая отечественную, в отношении этой технологии.

Критерий оптимальности из двенадцати вышеуказанных в их числовом выражении можно определить с помощью симплексных величин. Их простейшие значения получают делением фактическо­го достижения предприятия по данному показателю прогрессивно­сти технологии в его числовом выражении на аналогичную вели­чину на другом предприятии, принятую обоснованно в качестве «уровня мировых достижений». Если такая симплексная величина является единственной для изучаемого показателя прогрессивно­сти, то она после ее определения становится числовым безразмер­ным критерием оптимальности. Если же фактическое состояние уровня показателя прогрессивности потребовалось оценивать по нескольким симплексным величинам, тогда необходима их индек­сация. И критерий оптимальности будет слагаться как сумма сим­плексных величин после определения их как частных делений чис­лового значения реального уровня предприятия на экстремальное значение уровня мировых достижений, поделенная на число симп­лексов: К_опт = ∑S_i/n, где S_i — текущий симплекс, n — число симп­лексов.

Очевидно, что чем ближе каждая симплексная величина к едини­це, тем выше и критерий оптимальности, а следовательно, тем эффективнее технология по рассматриваемому показателю прогрес­сивности. Однако, возможен вариант, когда критерий оптимально­сти окажется равным или выше 1. Чаще все же требуется реализовать оптимизирующие факторы, которые приблизят критерий к 1. Симплекс может быть и больше 1, например при повышенной себе­стоимости по сравнению с передовой технологией, если, например, расход горных пород и минералов на единицу продукции выше по сравнению с передовыми предприятиями, на которых больше упо­требляется техногенного сырья взамен природного. Но и тогда тре­буется путем реализации соответствующих оптимизирующих факто­ров обеспечить снижение симплекса до 1 (см. 6.4). Таким образом, возможно как увеличение положительных значений, так и уменьше­ние отрицательных значений симплексов, но с достижением в обоих случаях оптимальных их величин, равных 1.

Для прогрессивной технологии каждый показатель прогрессив­ности в количественном отношении характеризуется критерием оп­тимальности максимальной величины, равной 1. При оценке техно­логии с помощью 11 показателей прогрессивности, т. е. при одиннадцатибалльной системе, прогрессивная технология оценива­ется суммарной величиной, равной 11. При других балльных систе­мах потребуются и соответствующие им величины критериев опти­мальности, например, при 10 показателях — величиной 10, при 12 показателях — величиной 12 и т. д. Если же суммарные значения критерия оптимальности не достигают предельно высоких значе­ний, тогда реальную величину прогрессивности вычисляют путем деления фактической суммы на число критериев оптимальности. Так, например, если при одиннадцатибалльной шкале оценок фак­тическая величина критерия оптимальности оказалась равной 8,7, тогда степень прогрессивности технологии оценивается величиной 8,7/11=0,8 (точнее — 0,79), т. е: на 20% ниже уровня мировых дости­жений в данном производстве готовых изделий (материалов). По ре­комендованной в теории ИСК классификация оценок технологий выглядит так: непрогрессивная — 0,01—0,21; малопрогрессивная 0,22—0,41; среднепрогрессивная 0,42—0,75; высокой прогрессивно­сти — 0,76—1,00; суперпрогрессивная, когда критерий оптимально­сти свыше 1,00. Отсюда очевидно, что вышеописанная технология относится к технологии высокой прогрессивности. В отношении ее могут быть найдены дополнительные резервы оптимизирующих факторов, способных поднять технологию на следующий, более вы­сокий уровень прогрессивности.

Вышеизложенный метод оценки степени прогрессивности техно­логий позволяет перейти от описательно-смысловой характеристи­ки по экстремальным значениям соответствующих показателей к числовой оценке с учетом полного комплекса показателей прогрес­сивности. Но в этом методе имеется и определенный недостаток, влияющий на точность оценки в сторону, как правило, занижения эффективности воздействия оптимизирующих факторов при их реа­лизации. Этот недостаток связан с тем, что, принимая для упроще­ния расчетов среднеарифметическое значение симплексных величин, предполагалось последовательное воздействие факторов на техно­логию. В реальных же условиях на производстве факторы чаще все­го действуют не последовательно, а совмещение друг с другом. Одновременное же воздействие нескольких или всех факторов приводит к синергизму с усилением (очень редко с ослаблением) ко­нечного эффекта по сравнению с простым суммированием эффектов от факторов, воздействовавших по отдельности, в последователь­ном порядке их чередования. Синергетический эффект трудно уста­новить аналитически, но он может быть определен эмпирически с последующей математической обработкой опытных данных, поль­зуясь в частности, методом математического планирования экспери­мента. В нем за нижний предел варьирования может быть принят количественный эффект от реализации фактора без учета синергиз­ма, за верхний предел — единица; ей равен симплекс при наивыс­шем значении числителя, равного знаменателю, как уровню миро­вых достижений. Его результаты обычно выражаются сложной функцией в виде многочленных полиномов или уравнений регрес­сии. В последнем коэффициенты косвенным образом отражают при­оритетность того или иного фактора или нескольких факторов пе­ред всеми другими, принимавшимися для совершенствования технологии.

При расчете коэффициентов уравнений регрессии некоторые из них принимают настолько малые числовые значения, что они не способны, как правило, заметно повлиять на величину обобщенно­го критерия оптимальности. Тогда их можно опустить и решение уравнения регрессии упрощается. Важно, однако, произвести пред­варительную проверку по критериям Фишера и Стьюдента.