Роль технологической информации в обеспечении эффективного энергопотребления предприятий

УДК 621.311

РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ЭФФЕКТИВНОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

А.Н. Ивутин, В.В. Сальников

Рассмотрена задача повышения эффективности потребления энергетических ресурсов производственной системой. Показана роль информации о производстве в оценке эффективности и проведении мероприятий по повышению эффективности. Рассматриваются такие энергосберегающие мероприятия, как оперативное устранение причин снижения энергоэффективности, оптимизация пространственной схемы размещения оборудования.

Ключевые слова: производственная система, эффективность, эффективность потребления энергии, энергоресурсы, энергопотребление, служба главного энергетика.

Производство - это сложная система, результат работы которой зависит от многих факторов. Ни одна сколь угодно хорошо организованная система не может быть эффективной при любых обстоятельствах. Поэтому с целью ее максимизации в структуру системы должны быть заложены гибкость и динамизм, а также предусмотрены рычаги воздействия на систему. Управление потреблением энергии - эффективный инструмент адаптации производственной системы в условиях изменения режима функционирования. Рациональное использование энергии улучшает показатели предприятия не только с энергетической, но и с экологической и общей экономической точек зрения [1, 2, 3, 4, 5]. Руководители предприятий зачастую недооценивают высокую степень экономии от программ повышения эффективности потребления энергии. Они считают, что существует определенная степень технического и финансового риска при их реализации. Эти программы имеют более низкий приоритет по сравнению с традиционными коммерческими предложениями. Кроме того, при относительно низких издержках на энергоносители руководство трудно убедить в необходимости осуществления сложных проектов повышения эффективности потребления энергии. К этому следует добавить, что цены на энергоресурсы постоянно изменяются, что зависит от большого числа факторов (экономическая ситуация в стране, курс валюты, положение поставщика энергоресурсов на рынке и пр.), и, как следствие, изменяется их доля в себестоимости выпускаемой продукции. Приведенные доводы подчеркивают актуальность проблемы низкой эффективности энергопотребления отечественных предприятий.

Главной целью производственной системы является выпуск продукции в нужное время, в заданном объеме и надлежащего качества. Одним из показателей эффективности потребления энергетических ресурсов

165

в этих системах принято считать отношение затраченной энергии к произведенной продукции. Повышение эффективности предполагает сокращение затрат энергии при сохранении или увеличении объема и/или качества выпускаемой продукции (рис. 1); увеличении объема и/или качества выпускаемой продукции при относительно меньшем расходовании энергетических ресурсов (рис. 2).

i к и/,Р, Г}

......... - затраты ресурсов IV - уровень загрузки производства Р (по номенклатуре и объему | - - эффективность потребления ресурсов // Время

Рис. 1. Повышение эффективности потребления энергетических ресурсов при сокращении их затрат

Время

..............затраты ресурсов IV

- уровень загрузки производства Р

- - эффективность потребления ресурсов I]

Рис. 2. Повышение эффективности потребления энергетических ресурсов при росте уровня загрузки производства

Как правило, производственные системы машиностроительного профиля обладают сложной многоуровневой иерархической структурой (рис. 3). Нижний уровень определяется воздействием на объект обработки. Верхний уровень определяется структурным подразделением, для которого производится оценка эффективности. Каждый уровень характеризуется определенной долей потери энергии. Например, для систем, связанных

166

формоизменением заготовок, при формообразовании всего 3.. .5 % энергии тратится на совершение полезной работы (образование поверхности), а остальная часть энергии рассеивается. Такая организация производственных систем становится проблемой в учете затрат на всех ее уровнях. Это влечет за собой высокую вероятность ошибок в определении истинных «пожирателей» энергетических ресурсов и, как следствие, снижение эффективности энергопотребления.

Производственная система

ф - потребление энергии - потери энергии

Рис. 3. Сложная иерархическая структура потребителей энергии

в производственной системе

Известно, что программы эффективного энергопотребления необходимы и на предприятиях, где стоимость энергии не превышает 5 % себестоимости продукции [6]. Разработка, а впоследствии и реализация этих программ лежат на службе главного энергетика. Она является внутренним поставщиком энергии в производственной системе и выполняет следующие задачи:

- планирование и распределение энергетических ресурсов;

- прогнозирование затрат энергии в краткосрочном и долгосрочном периодах;

- организация бесперебойного снабжения основных подразделений энергетическими ресурсами (электроэнергией, промышленной и питьевой водой, сжатым воздухом, природным газом и др.) с заданными параметрами;

- мониторинг потребления энергии на различных иерархических уровнях производственной системы;

- организация надежной и безопасной работы энергетического хозяйства;

- планирование и проведение мероприятий, направленных на повышение эффективности потребления энергетических ресурсов.

Это подчеркивает важность службы главного энергетика в задачах повышения эффективности потребления энергии. В текущей деятельности службы на первое место выдвигается задача мониторинга энергопотребления.

Она позволяет установить связи возрастания затрат энергоресурсов в стационарных условиях производства с вызвавшими его причинами. К их числу, в частности, следует отнести неисправность сетей передачи энергии (потеря при транспортировке от источника до потребителя); нарушение заданного режима функционирования производственного оборудования (износ и как следствие рост потребляемой энергии); изменение физико-технических характеристик обрабатываемого материала (твердости, прочности, теплопроводности) и др. Изменение номенклатуры и объемов производства неизбежно приводит к изменению режима энергопотребления. Службой главного энергетика должны быть оперативно определены причины, вызвавшие снижение эффективности потребления энергии, и спланированы или экстренно проведены мероприятия по их ликвидации. Очевидно, для решения этой задачи служба должна обладать комплексом текущей технологической информации, отражающей ход производственного процесса.

В свете вышесказанного работу службы главного энергетика можно представить в виде алгоритма, изображенного на рис. 4.

Рис. 4. Алгоритм работы службы главного энергетика производственной системы

Для оценки эффективности энергопотребления по каждой технологической операции и по каждому рабочему месту все элементы материального потока, циркулирующего в производственной системе, должны быть однозначно идентифицированы [7].

В технической компоненте производственной системы в смысле энергопотребления идентификации должны подвергаться следующие объекты:

- среда (помещения, энергоснабжение и т.п.);

- оборудование;

- оснастка и режущий инструмент;

- материалы, заготовки, комплектующие, готовая продукция;

- маршруты обработки;

- технологические операции.

На эффективность энергопотребления оказывает влияние пространственное размещение потребителей энергии - технологического оборудования. Оптимизация схемы размещения оборудования и использования ресурсов помещений является важным источником сокращения издержек, и в значительной степени непроизводительных потерь энергии. Рациональная схема размещения оборудования сокращает объемы перевозок материалов и готовой продукции, уменьшает потери времени и энергии на транспортные операции. Примерно 20 ... 25 % роста эффективности использования энергии зависит от характеристик производственных зданий, машин и оборудования [2, 6, 8]. К важным факторам влияния следует также отнести организационные формы производства. Например, при предметной организации производства существенно возрастает доля затрат энергии на транспортные операции. Их необходимо учитывать при оценке эффективности энергопотребления.

При проведении оценки эффективности энергопотребления необходимо учитывать не только информацию об интенсивности потребления энергии, но и информацию о режиме и качестве работы потребителей. Например, в производственной системе в целом режим определяется объемом и номенклатурой выпуска; в промышленном оборудовании - определяется объемом снимаемого припуска, требуемыми качеством поверхности, точностью и производительностью, то есть режимами обработки. Учет этой информации позволит проводить адекватный анализ и оценку затрат энергоресурсов, опираясь на факторы, которые оказывают непосредственное влияние на энергопотребление, а также своевременные мероприятия по повышению ее эффективности.

Список литературы

1. Всеобщее управление качеством / О.П. Глудкин [и др.]; под ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1999. 600 с.

2. Управление эффективностью и качеством: Модульная программа: в 2 ч. Ч. I. / пер. с англ.; под ред. И. Прокопенко, К. Норта. М.: Дело, 2001. 800 с.

3. Энергосберегающая технология. Электроснабжение народного хозяйства: в 5 кн. / под ред. В. А. Веникова. М.: Высшая школа, 1990.

4. Smith С.В. Energy management principles. Elmsford, New York: Pergamon, 1981.

5. Thuman A. Handbook for energy audit. Atlanta, Georgia: Fail-mount,

1984.

6. Мамаев В. С., Осипов Е.Г. Основы проектирования машиностроительных заводов. М.: Машиностроение, 1974. 295с.

7. Ерзин О. А., Сальников В.В. Один из аспектов оценки эффективности технологических систем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 11. Ч. 2. 2014. С. 594 - 603.

8. Основы автоматизации управления производством / под ред. чл. -корр. АН СССР И. М. Макарова. М.: Высш. школа, 1983. 504 с.

Ивутин Алексей Николаевич, канд. техн. наук, доц., Alexey.ivutin@,gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Сальников Владимир Владимирович, студент, vladimirsalnikov95@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE ROLE OF PRODUCTION INFORMATION FOR THE SERVICE OF THE MAIN

ENERGY PRODUCTION SYSTEM

A.N. Ivutin, V. V. Salnikov

The problem of improving the efficiency of energy consumption of the production system is considered. The role of production information in assessing the effectiveness and implementation of measures to increase efficiency is shown. Focuses on such energy saving measures as prompt elimination of the causes of declining afeliations, optimization of spatial layout of equipment are given.

Key words: production system, efficiency, energy efficiency, energy resources, energy consumption, service chief power engineer, power.

Ivutin Alexey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, Alexey. ivutin@,gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,

Salnikov Vladimir Vladimirovich, student, Vladimirsalnikov95@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University