О методике оценки уровня технического совершенства
1. Из истории
Среди множества исторических записок, писем и отчетов есть замечательная книга 1875 года С. И. Подолинского «О химических и оружейных заводах» и отчет Д. И. Менделеева «Уральская железная промышленность в 1899 году». По сути, труд наших ученых относится к классике технологического аудита, в рамках которого дается объективный анализ и количественная оценка целых отраслей промышленности через исследование их базовых технологий. Можно только удивляться точности определения критических звеньев технологических процессов и ценности научно-обоснованных рекомендаций их совершенствования.
Например, на Тульском оружейном заводе технология изготовления штыка к пехотному ружью образа 1808 года предусматривала более 50 инструментальных и около 20 контрольно-проверочных операций. Аудит всех этих операций показал, что при массе штыка в 307 грамм в процессе изготовления терялось более 2 кг стали. Работу выполняли более 10 мастеров разных специальностей. Однако в рукопашном бою такие штыки ломались, и солдаты запасались французскими, отдавая им предпочтение. Мастера выполняли свои операции, не задумываясь об эффективности, так как все их действия были подчинены только одному правилу: строгое соблюдение размеров и соответствие шаблонам, лекалам и калибрам. Таким образом, технология была не только затратна по ресурсам, но к тому же оставалась неуправляемой.
Надо полагать, что если технологические процессы, созданные в 19-20-х веках, в своей структуре содержат проектные источники затрат и опасностей, то это означает, что они являются несовершенными. Например, если при производстве 3,0 тонн полезного продукта более 500 кг из этой массы целенаправленно превращается в отходы, то такая технология явно является недоделанной. И в этом случае никакая механизация, автоматизация и даже цифровизация не повысят уровень ее совершенства.
Можно утверждать, что подобные промышленные технологии не соответствуют логике ведения любого домашнего хозяйства, а критерии их проектирования не обеспечивают хозяйственно-экономическую, сырьевую и финансовую самостоятельность промышленного объекта.
Причина несовершенства технологий — в проектной недальновидности и неумении Заказчика формулировать правильные требования в технических заданиях на проект. И до сих пор такое «неумение» писать техническое задание, как по оружейным лекалам, охраняется требованиями нормативных документов.
Учитывая, что сегодня все подражательные пути испробованы, а объем опасностей и затрат в производственных зонах увеличивается, можно предсказать тренд на пробуждение самосознания в системе «Инвестор–Заказчик–Проектант» с формированием правильного взгляда на значение проектного технологического искусства.
2. Выбираем проектные требования
Критерии и принципы, определяющие уровень совершенства технологии, должны задаваться в техническом задании Заказчика проекта в виде ориентирующих и ограничительных требований. С одной стороны, такие «задания» не мешают выбирать Проектанту направления движения к цели, а с другой — ограничивают его в применении до конца неизведанных и во многом непонятных способов переработки сырья в продукт. Например, если нам неизвестен механизм образования отходов в химической реакции, то она не годится для технологического процесса.
2.1. Набор ориентирующих требований Заказчика только координирует действия Проектанта для достижения высшего уровня совершенства технологии, и поэтому они могут иметь не только количественный, но и качественный характер. Например, технология должна быть «красивой», «дешевой», «полезной» или «рациональной» и т.д.
Для Проектанта такие требования очень важны. Если есть требование о «полезности технологии», то Проектант, зная антипод этого слова, никогда не сделает технологию «вредной» или «бесполезной», приносящей кому-то ущерб.
Такие требования Заказчика ориентируют Проектанта не только на продукт с полезными свойствами, но и на методы его производства, которые, в отличие от существующих, не должны пахнуть, отравлять, шуметь или медленно накапливать «гадости» для будущих поколений.
Нам необходимо, чтобы вместе с проектированием конструкции, формы, свойств и функций объекта одновременно проектировалась и технология его безопасного и беззатратного производства. Ограничивая себя этой нормой, мы исключаем при эксплуатации технического комплекса проявление каких-либо «неожиданных» и «случайных» аварий, остановок, издержек и затрат.
Можно формировать для Проектанта и более емкие ориентиры, типа «привлекательность технологии должна состоять в ее незаметности, простоте и безопасности» или «технология должна быть компактной и мобильной».
Отсутствие, например, требования по «рациональности» технологии позволяет Проектанту сохранить в структуре технологии «проектные издержки», которые при ее дальнейшей эксплуатации оставят свой негативный след в окружающем пространстве в виде невозвратных отходов, космического мусора или грязной воды.
В перечень ориентирующих требований можно включить и «временные параметры» технологии. Поэтому Заказчик и Проектант должны рассматривать параметр времени выполнения технологического процесса как бесценный ресурс и поэтому стремиться к сокращению и даже полному исключению побочных, нетехнологических действий в производственной зоне, в том числе за счет внедрения одностадийных методов преобразования сырья в готовый продукт.
Общей отличительной особенностью «ориентирующих требований» является возможность количественной оценки их выполнения. Поэтому такие требования, как «безлюдность», «малолюдность», «автоматизация», «механизация» или «бережливость» в техническом задании не выполняют координирующую роль, так как их нельзя оценить количественно в процессе эксплуатации проектируемой технологии.
Главное здесь, как говорится, «не переборщить» и не следовать модным течениям типа «технология должна быть ресурсосберегающей» или даже «суверенитетообеспечивающей». Это все от лукавого, так как количественно оценить эти показатели нельзя.
2.2. Ограничительные требования препятствуют попыткам отступления от принципов рациональности и невыполнению критериев полезности технического комплекса в структуре производственной системы.
Надо сразу оговориться, что любые предлагаемые ограничения и нормы в техническом задании являются не запретом, а установочным сигналом к осознанным проектным действиям, который расширяет диапазон наших возможностей по поиску и реализации наиболее рационального технического решения.
В качестве примера одного из таких «ограничительных» требований в техническом задании на проектирование промышленной технологии можно принять «регулируемый уровень производительности разрабатываемого для них оборудования». Диапазон регулирования зависит от разброса объемов заказов продукта со стороны потребителя.
Если, например, при проектировании получается не фиксированная, а регулируемая производительность оборудования, то этот технологический показатель характеризует более широкий спектр возможностей технологии. Можно при ее эксплуатации без потерь регулировать объемы производства продукции, либо создавать на одной компонентной базе не одну номенклатуру продукции, а множество. Выполнение только одного этого требования в ТЗ позволяет вообще забыть про «уровень загрузки оборудования», «вынужденные простои» и «остановки производства».
Чтобы Проектант исключил источники ресурсных затрат (временных, материальных, энергетических) и опасностей в будущей технологии, необходимо в технических заданиях сформировать требования по материалоемкости, энергоемкости и управляемости технологии.
Коэффициент материалоемкости технологического процесса (операции или единичного действия) — это отношение массы исходного сырья, используемых материалов и невозвратных отходов к массе готового продукта. В идеальной технологии его значение должно быть на уровне единицы. Аудит промышленных технологий показывает, что коэффициент их материалоемкости не опускается ниже 30,0 единиц. Это означает, что для изготовления 1 кг продукции требуется минимум 30 кг исходных веществ и материалов. Это очень плохо. Если величина показателя материалоемкости технологии (операции) больше единицы, процесс считается несовершенным и требует разработки технических мероприятий по исключению безвозвратных потерь сырья и материалов при выполнении конкретных операций (замена оборудования, транспортных средств, условий хранения и т. д.). Для этого Проектант должен не только исключить потери сырья при его складировании, транспортировке и перетарке, но и думать о том, как вообще исключить многочисленные подготовительные, вспомогательные и обслуживающие операции. Сегодня доля подобных операций в технологических процессах превышает 90%, более половины которых к тому же классифицируются как «опасные» или «вредные условия».
Коэффициент энергоемкости технологического процесса (операции, действия персонала) — это отношение количества свободной энергии, привлеченной для переработки сырья в продукт, к количеству энергетических затрат, необходимых для функционирования всей инфраструктуры промышленного объекта за аналогичный период времени. Сегодня игнорирование этого требования приводит к тому, что 70-80% затрат в структуре стоимости продукта вызваны энергозатратами.
Коэффициент управляемости технологического процесса (операции, действия персонала) — это отношение количества сотрудников, участвующих в информационном потоке управления техпроцессом (операцией), к общему количеству сотрудников управляющих структур предприятия, включая контрольные и надзорные органы. Может получиться так, что число исполнителей технологии не превышает десятка человек, а количество сотрудников «заводоуправления» превышает две сотни. Управляемость такой технологии практически нулевая, а значит, она становится опасной из-за непредсказуемости управляющих команд и исполнительных действий. Отклонение показателя управляемости технологии (операции) от единицы в меньшую или большую сторону свидетельствует о скрытых источниках, которые рано или поздно приведут к искажению прямой и обратной информации, логистическим ошибкам и временным задержкам исполнительных команд.
3. Оценка уровня технического совершенства промышленных технологий
Ориентирующие и ограничительные требования в технических заданиях на разработку технологий должны выполнять роль оценочных показателей их совершенства. И неважно, в каком году технология была приобретена и размещена на промышленном объекте, — такие оценки пригодны для всех промышленных технологий.
Динамика изменений значений материалоемкости, энергоемкости и управляемости технологического процесса (операции) за единицу времени (год, месяц) относительно их проектного уровня характеризует возможность технологии обеспечивать устойчивость основной функции производственной системы — производить продукт с заданными свойствами в требуемом объеме и в установленные сроки независимо от длительности и одновременности воздействия природных и техногенных угроз.
В зависимости от величины изменения проектных показателей полезности и рациональности в ходе эксплуатации промышленной технологии искомый уровень ее совершенства может быть нулевым, отрицательным или положительным.
Что касается уровня опасности технологий, то представляемые здесь оценочные количественные показатели как раз и позволяют исключить из практики непонятный и никому не нужный «вероятностный анализ безопасности».
Надо понимать, что знание количественных значений уровня опасности каждой конкретной технологической операции, ее энергоемкости, ресурсоемкости и степени управляемости дает возможность устанавливать конкретные планы и реальные сроки модернизации «недоделанных» когда-то технологий.