CC BY
10
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ
2000 р.
Вип.№ 10
ТЕХНОГЕННА БЕЗПЕКА
УДК 519.714
Данилова Т.Г.1, Волошин B.C.2
О ПРИРОДЕ ОТХОДООБРАЗОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМАХ
В настоящей работе сделана попытка систематизированного изучения механизмов возникновения многообразия отходов в ходе производственной деятельности
человека с позиций их управляемости.
Проблемы образования отходов в производственных системах, управление ими, минимизация в условиях интенсивно развивающейся промышленности относятся к наиболее актуальным и подлежат всестороннему изучению. Они становятся в ряд глобальных проблем человечества и, поэтому, требуют к себе самого профессионального отношения.
В классической теории управления известно общее правило: для управления некоторым явлением необходимы знания, прежде всего, из области закономерностей существования самого объекта управления. Поэтому, мы вправе говорить о том, что эффективное управление отходами промышленных предприятий возможно только при наличии объективных знаний природы явления отходообразования в различных системах, предназначенных для производства товарной продукции, ее эксплуатации, вторичной переработки. К сожалению, направленность существующих работ в области управления отходами такова, что многообразие потоков отходообразования в качестве объекта управления, воспринимается как объективная данность, подлежащая анализу, обработке, выявлению способов регулирования, распределения, переработки, без учета, однако, закономерностей их проявления и механизмов существования. Такой подход, во многом, снижает эффективность использования разрабатываемых управляющих и экспертных систем
В настоящей работе сделана попытка систематизированного изучения механизмов возникновения многообразия отходов в ходе производственной деятельности человека с позиций их управляемости.
Целью любого производственного процесса является качественное изменение его веще-ственно-энергетической составляющей посредством осознанного преобразования составляющих сырьевой базы. Произведенную продукцию при этом следует рассматривать как стационарно неравновесную упорядоченную подсистему, в структуре которой заложена высококачественная энергия.
На первый взгляд, подобные заключения должны относиться и к преобразованию другой части сырья, которая затем превращается в отходы. Однако это не так. Порядок переработки части сырья в отход, особенности физических, химических, механических и др. процессов, лежащих в основе конкретной технологии, чаще всего, не способствуют эффективному использованию заимствованной извне энергии определенного вида для упорядочения элементов этой части сырьевой базы. Например, качество энергии, используемой в ходе производственного процесса для преобразования отходообразующей части сырья почти никогда не согласовано с параметрами получаемых отходов. Поэтому, в этой вещественной части системы априорно закладывается максимально возможная энтропия всего производственного процесса (связанная,
1 ПГТУ. старший преподаватель
2 ГТГТУ, проф., д-р техн. наук
как с потерями энергии, так и вещества). Это означает, что отличительным свойством системы отходов является ее стационарная равновесность и максимальная энтропия.
Установлено, что, независимо от вида производства, существуют:
-аналитически рассчитываемый минимально необходимый объективный уровень отходо-образования, определяемый видом и качеством используемой в производственной системе энергии, степенью ее диссипации в ходе производственного процесса, а также особенностями исходных сырьевых материалов;
-дополнительный уровень отходообразования, допускаемый при производстве товарной продукции в силу многообразия субъективных причин, связанных с деятельностью человека и потребностями общества.
К первому уровню относятся отходы (материальные, энергетические) которые связаны, главным образом, с энергетикой производственной системы и определяются вторым началом термодинамики и другими законами энергоэнтропики, действующими в условиях неравновесных неизолированных систем.
Учитывая ограниченность размеров статьи и масштабность поставленной задачи, далее предлагается тезисное изложение основных закономерностей, определяющих природу явления отходообразования в производственных системах, полученных авторами. Итак.
1. Основное функциональное отличие базы отходов и продукционной базы любого производства заключается в различной потребительной стоимости этих материалопотоков. Стоимость любого материального богатства определяется не только суммой трудовых затрат, понесенных при его производстве, но и степенью привлекательности для общества. Последний показатель имеет экономическое объяснение, как потребительная стоимость произведенной продукции. Далеко не вся производимая продукция обладает необходимым уровнем притягательности для людей. В конечном результате, именно этот критерий лежит в основе социально-экономических различий между производимыми в системе продукцией и отходом.
2. Механизм отходообразования при производстве любой продукции в существенной мере зависит от энергетической ценности всех материальных потоков, принимающих участие в процессе производства.
3.Важным фактором, характеризующим природу отходообразования, является обобщающая реструктуризация и перераспределение роста энтропии между материальными составляющими производственной системы и, в первую очередь, между стационарно неравновесной продукционной системой и стационарно равновесной системой отходов. С первой из них связан рост негэнтропии, осуществляемый не только в результате овеществления затрачиваемого труда, но и за счет роста энтропии остальной части материалопотоков и, в первую очередь, той, которой присваиваются свойства отходов.
4.В результате обобщающей реструктуризации и перераспределения энтропии в производственной системе происходит рассеяние энергии самого некачественного ее вида. Она составляет минимально необходимую и достаточную часть структуры отходов любого производственного процесса. Как этот минимум должен распределяться между потерями в виде тепловой энергией и потерями вещественной части системы, пока не ясно.
В целом, чем выше качество энергии прямого использования в технологическом процессе, тем в меньшей степени этот процесс склонен к отходообразованию, тем в большей мере эффективно используется производственная сырьевая база.
5.Безусловным фактором, определяющим количественные характеристики базы отходов практически любого производства, является мощность его производственной программы. В абсолютном большинстве технологий очевидна как прямая, так и опосредованная зависимости между ростом производства и отходообразованием. Причем, с ростом качества, используемой в виде инструментария, энергии степень этой зависимости ослабевает. Например, для наукоемких технологий, таких, как получение особо чистых материалов, производство современных полупроводниковых микросхем, лазерных дисков, современных компьютерных технологий и др. с ростом объемов производства очевидно снижение доли отходов, приходящихся на единицу произведенной продукции.
6.Важн}оо роль в понимании механизмов отходообразования играет их зависимость от интенсивности технологического процесса. Установлено, что чем выше темпы осуществления конкретной технологии, тем больше отходов образуется. Интенсивность отходообразования
здесь может возрастать до 50 % мощности сырьевой базы. Поэтому, следует признать, что интенсификация любых технологических процессов не может быть эффективной с точки зрения достижения минимизации потоков отходообразования.
7. Следующей важной особенностью отходообразования являются условия формирования структуры сырьевой базы производства, ее компонентная однородность, степень согласования структуры сырьевой базы, со структурой базы отходов, а также соотношение степени сродства и степени отторжения элементов сырьевой базы в данном производственном процессе. Чем выше однородность компонентов сырьевой базы, тем меньше отходообразование в производственной системе. Чем выше степень сродства и чем меньше степень отторжения элементов сырьевой базы [1], тем в меньшей степени развиты в системе отходообразующие процессы. В частности, экспериментально подтверждено, что компонентная неоднородность сырьевой базы влечет за собой почти прямо пропорциональную компонентную неоднородность базы отходов.
8. Источниками отходообразования являются:
-любое основное производство, перерабатывающее многообразие материалопотоков сырьевой базы в потоки готовой продукции и отходы;
-сфера эксплуатации, потребляющая результаты производства и создающая вторичные отходы или отходы вторичного отторжения.
В таком контексте сделаем следующие допущения. Период эксплуатации произведенной продукции можно также считать формой производственного процесса, направленного на создание вполне определенных материальных благ. Товарная продукция, перенесенная из «основного)» производства в сферу потребления, при эксплуатации может играть своеобразную роль средств производства пищи, услуг, социальных благ, энергии для человеческого тела и др.
Кроме того, учитывая физическую адекватность происхождения продукционной базы и базы отходов, мы вправе считать, отходы производства частью расширенной номенклатуры продукции, получаемой за счет технологических преобразований, но не имеющей прямой потребительной стоимости, т. е. не подлежащей непосредственной реализации.
В соответствии с принятыми допущениями установлено, что трудовые, энергетические и другие материальные затраты, фактически закладываемые в базу отходов, не находят отражения в их себестоимости. В балансовых отношениях производственной системы эти затраты, как правило, перекладываются на чистую продукцию данной системы. С феноменом подобной эмиссии затрат внутри структуры материалопотоков расширенной производственной системы связано понятие избыточного продуцирования производственных систем, под которым понимается процесс отходообразования. Стоимостным эмиттентом здесь выступает база отходов, эмиттером - продукционная база.
9. Существенные особенности формирования затрат на поддержание отходов производства связаны с их опосредованной зависимостью от себестоимости выпускаемой продукции. Общая закономерность носит прямой характер, т.е., чем выше себестоимость основной продукции, тем существеннее прямые расходы на обслуживание базы отходов. Причем, распределение затрат следующее: 60-65 % относится к консервации и длительному хранению отходов по принадлежности предприятия-производителя; 10-15 % - к внутренней переработке к использованию в данном производстве в виде обрата; 25-30 % - к реализации сторонним организациям. Доход, получаемый при этом от внешней реализации отхода, вычитается из суммы общих затрат на поддержание всей базы отходов. Основные закономерности, отражающие влияние себестоимости продукции на величину затрат, связанных с поддержанием отходов, заключаются в следующем. Высокая себестоимость продукции, как правило, свидетельствует, о более качественном составе сырьевой базы. Тем меньше по объему либо более однородной является база отходов, получаемых от переработки такого сырья.
10. Рассматривая природу отходообразования с позиций хозяйственно-экономической деятельности, нельзя не согласиться с утверждениями о том, что результаты производственной деятельности не могут быть полностью превращены в потребительную стоимость. Фактором расплаты за производство материальных благ является внутреннее потребление собственно производственной системы. А.Н.Голубенцев [2] называет эти неизбежные потери энтропией экономической системы, соотнося это понятие с производительной силой общественно необходимого труда. Относительно отходообразования в данном контексте, речь может только о той его части, которая не находит внутреннего потребления в производственной системе.
Важные данные о природе отходообразования могут дать исследования, основанные на использовании закономерностей развития технических систем [3], которые обслуживают производство. В частности, развитие базы отходов в технологических процессах, реализуемых в конкретных технических системах обуславливается:
-неравномерностью развития отдельных частей технической системы и возникновением в ней технических противоречий, связанных с особенностями разделения материалопотоков в производственной системе на продуцирующие и отходообразующие;
-статичностью функциональных элементов технической системы, как предпосылкой для пассивизации и отторжения значительно большего количества элементов сырьевой базы и развития базы отходов,
-отсутствием необходимой энергетической проводимости различных частей технической системы для целенаправленного изменения свойств элементов сырьевой базы;
-рассогласованием энергетической активности, линейных и др. параметров элементов сырьевой и продукционной баз в производственной системе, как основы для отторжения части элементов сырьевой базы.
Условием минимизации отходообразования в технологии является наличие минимального количества работоспособных частей по каждому энергетическому каналу, способных целенаправленно трансформировать набор элементов сырьевой базы в необходимом направлении.
В целом, группа факторов, определяющих природу и механизмы отходообразования в производственных системах не ограничивается вышеуказанными и может быть существенно расширена за счет более глубоких исследований свойств материи. Подобные исследования могут носить мировоззренческий характер и не являются предметом рассмотрения в данной работе.
Результатом настоящих исследований является формирование объективных условий и механизмов отходообразования в производственных системах, знание которых позволило разработать достоверные математические модели управления и минимизации отходов применительно к производственным системам, крупным промышленным регионам, современным урбо-системам.
Перечень ссылок
1. Волошин B.C., Семенченко П.М. Методы управления ресурсопотоками в экологических циклах. Донецк: Донетчина, 1997 - 87 с.
2. Голубенцев А.Н. Термодинамика процесса производства. Киев: Техшка, 1969. - 160с.
3. Саламатое ЮМ. Система развития законов техники.// В кн.: Шанс на приключение. Сост.: Селюцкий А.Б., Петрозаводск: Карелия, 1991. с.7-175.
Данилова Татьяна Григорьевна Ст. преподаватель кафедры Охраны труда и окружающей среды, окончила Мариупольский металлургический институт в 1989 г. Основное научное направление - охрана окружающей природной среды, общая экология, безопасность экологических систем.
Волошин Вячеслав Степанович Проф., д-р тел.ч. наук, заведующий кафедрой Охраны труда и окружающей среды, окончил Мариупольский металлургический институт в 1975 г. Основное научное направление - охрана окружающей природной среды, общая экология, безопасность экологических систем.
