Теоретические основы организации безопасного гальванического производства на предприятиях авиационной промышленности

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЗОПАСНОГО ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ПРЕДПРИЯТИЯХ АВИАЦИОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Н.С. Кудрявцева, д-р техн. наук, профессор,

С.М. Вострикова, ассистент Московский авиационный институт (государственный технический университет),

г. Москва

Рассмотрены теоретические основы организации безопасного гальванического производства (ГП), включающие стратегическую цель развития, принципы и требования к организации производства. Предложенный экономический механизм, основанный на двухкритериальной задаче выбора оптимальной структуры ГП, обеспечивает максимизацию чистого дисконтированного дохода и минимизацию интегрального показателя безопасности ГП. Это позволяет получить системный эффект организации технологически совершенного, экономически эффективного и максимально безопасного ГП в составе экологоэкономической системы

ГП на машиностроительном предприятии -наиболее опасный источник загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы, являющийся причиной социальнозначимых профессиональных заболеваний и создающий риск для здоровья населения на селитебных территориях и за пределами города.

Кардинальный путь улучшения состояния окружающей среды и демографической ситуации в РФ базируется на переходе от современного техногенного типа экономического развития на устойчивый тип экономического развития на основе совершенствования научно-технических и экономикоуправленческих решений.

Основываясь на «Стратегии национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года» от 12.05.2009 г. № 537 и «Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» от 01.04.96 г. № 440, стратегическая цель

инновационного развития современного ГП

заключается в постепенном соединении в единую самоорганизующуюся систему экономической, экологической и социальной сфер деятельности,

приводящем к формированию технологически

совершенного, экономически эффективного и безопасного производства, не наносящего вред окружающей среде и здоровью человека.

Базируясь на концепции устойчивого развития, сформулируем основные принципы организации безопасного производства (в том числе и ГП) на машиностроительном предприятии [1, 2, 3]:

1. Принцип обеспечения безопасности производства в основном через развитие производства и в меньшей степени - через защиту. В соответствие с традиционной моделью неустойчивого развития, основанной на доминировании экономической

составляющей, безопасность понимается как отдельная область деятельности, которая дополняет производство, защищает его от угроз и опасностей. В рамках такой модели безопасность можно обеспечить лишь временно и на самом минимальном уровне.

В модели устойчивого развития речь идет об одновременном обеспечении экономической эффективности и экономической безопасности, социальной справедливости и социальной безопасности, экологической безопасности и взаимно совместимого развития биосферы и производства. Модель устойчивого развития является одновременно и моделью безопасности.

Таким образом, этот принцип означает обеспечение безопасности через развитие производства и формирование устойчивого производства через обеспечение безопасности.

2. Принцип системности, в соответствие с

которым ГП рассматривается как часть экологоэкономической системы, включающей кроме хозяйственно-экономической деятельности,

природную среду, а также человека и среду его обитания, на которые ГП оказываем негативное влияние. Принцип системности учитывает взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и экологических процессов.

3. Принцип согласования рыночных, коммерческих, природоохранных и социальных целей развития производства. Эффективные меры по охране окружающей среды, ресурсосбережению, снижению профессиональных рисков и рисков для здоровья населения находятся в области стратегических интересов предприятия и позволяют ему поддерживать конкурентные преимущества.

4. Принцип ограниченного воздействия

производства в рамках существующих законов и нормативов на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения. Этот принцип осуществим только в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим

нормированием антропогенных воздействий на

окружающую среду и многозвенным управлением природопользования.

5. Принцип предупреждения опасностей,

которые могут возникнуть на производстве, вместо традиционного реагирования на уже реализованные опасности на основе прогнозирования и управления безопасностью производства.

С учетом перечисленных принципов

организацию безопасного ГП предлагается рассматривать в составе модели экологоэкономической системы, схема которой показана на рис. 1. Эко лого-экономическая система (ЭкЭС) включает:

1. Управляющий орган (центр), который несет ответственность за безопасность региона и обладает полномочиями по применению экономических и административных мер по повышению безопасности региона. Полномочия, которыми располагает центр: распределение между предприятиями

централизованного фонда, средства которого направляются предприятиями на повышение безопасности; стимулирование деятельности предприятий по снижению техногенного риска; наложение штрафа на предприятия за превышение допустимого уровня риска; взимание платы с предприятий за риск и т.д.

Рис. 1. Схема эколого-экономической системы, включающей ГП

2. Производственную систему, включающую ГП и работающих на нем и на соседних участках предприятия людей. Деятельность ГП приводит к снижению безопасности ЭкЭС за счет загрязнения

- водоема, в который сбрасываются сточные воды производства после обработки в системе очистки городской канализации;

- почвы и подземных вод при захоронении токсичных отходов ГП;

- атмосферного воздуха региона вентиляционными выбросами ГП;

а также создания повышенного риска возникновения:

- профессиональных заболеваний у работающих на ГП путем ингаляционного поступления загрязняющих веществ из воздуха в цехе;

- заболеваний у работающих на соседних участках промышленной площадки предприятия путем ингаляционного поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух из системы вентиляции ГП;

- заболеваний у населения, проживающего в достаточной близости от предприятия, путем

ингаляционного поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух из системы вентиляции ГП;

- заболеваний у населения, использующего воду из водоема (случайное заглатывание воды и кожный контакт при плавании, кожный контакт и пероральное поступление с питьевой водой);

- заболеваний у населения путем ингаляционного воздействия загрязняющих веществ, поступающих в воздух из почвы с захороненными отходами ГП.

3. Окружающую среду, включающую атмосферный воздух, поверхностные водоемы и подземные воды и почву, на которые воздействуют результаты производственно-хозяйственной

деятельности ГП, а также население, подверженное воздействию загрязняющих выбросов ГП.

Тогда схема организации производственных процессов в ГП в составе ЭкЭС имеет вид,

представленный на рис. 2.

Принципы и базовая стратегия организации

безопасного ГП подразумевают проведение экологизации ГП, под которой понимается

интеграция социо-эколого-экономических процессов, основанных на принятии взаимосвязанных экономических, технико-технологических,

экологических и социальных решений,

способствующих экономически эффективному достижению производственных, социальных и экологических целей в эколого-экономической системе.

Рис. 2. Схема организации производственных процессов в ГП в составе ЭкЭС

Носителем интегрирующего потенциала является разработанная иерархическая четырехуровневая система показателей безопасности ГП, позволяющая проводить эколого-экономический и социальноэкономический анализ техногенного воздействия ГП на окружающую среду, работающих и население в рамках эко лого-экономической системы [4]. Проведены оценки интегральных показателей безопасности типовых гальванических покрытий в машиностроении с учетом (в соответствие со схемой на рис. 2) различных путей воздействия вредных веществ на человека, эффективности систем очистки сточных вод и отходящих газов, эффективности

захоронения отходов, объёма производства и технологического совершенства применяемого оборудования. Выявлены экономически-

обоснованные пути повышения безопасности гальванических производств [5].

На основе рассмотренных принципов, базовой стратегии и схемы организации производственных процессов ГП (рис. 2); опыта, накопленного в науке и промышленности по организации безопасных ГП [6,

7, др.], а также результатов исследования

интегрального показателя безопасности ГП сформулируем следующие основные требования к организации безопасного ГП в составе ЭкЭС.

1. Требования по проведению проектировочных и планировочных мероприятий по выбору района расположения ГП, перспектив его развития и развития соседних производств с учетом фонового загрязнения окружающей среды на основе предварительной оценки и прогнозирования показателей безопасности ГП всех уровней в заданной ЭкЭС.

2. Требования по предотвращению образования токсичных отходов за счет рационального выбора технологии нанесения гальванических покрытий: заменой гальванических покрытий на альтернативные в технически обоснованных случаях; заменой токсичных растворов и электролитов на менее токсичные; продлением сроков службы растворов и электролитов.

3. Требования по выбору оптимальных методов регенерации отработанных растворов и электролитов и возврата их в производство, а также обезвреживания и утилизации ценных компонентов из нерегенерируемых растворов.

4. Требования по выбору рациональных способов промывки и систем очистки сточных вод, адаптированных к ГП, которые позволяют достигнуть максимально возможной взаимной нейтрализации и максимально возможного разделения потоков промывных вод с целью организации безотходного ГП и причинения минимально возможных экологоэкономического ущерба от загрязнения водоема и социально-экономического ущерба от причинения вреда здоровью населения.

5. Требования по снижению токсичности шламов и повышению степени надежности их захоронения с целью причинения минимально возможных экологоэкономического ущерба от загрязнения почвы и социально-экономического ущерба от причинения вреда здоровью населения.

6. Требования по защите воздушной среды помещения ГП путем внедрения комплекса технологических мероприятий (от применения укрытий и местных отсосов до механизации и автоматизации производственных процессов и внедрения процессов с дистанционным управлением), уменьшающих выделение вредных веществ, с целью снижения риска возникновения профессиональных заболеваний и, следовательно, уменьшения социально-экономического ущерба от причинения вреда здоровью работающим в цехе.

7. Требования по защите атмосферного воздуха путем внедрения систем очистки вентиляционных выбросов ГП с целью снижения риска возникновения заболеваний и, следовательно, уменьшения социально-экономического ущерба от причинения вреда здоровью работающим на соседних участках промплощадки предприятия и населению, проживающему в прилегающих жилых районах, а также с целью снижения эколого-экономического ущерба от загрязнения атмосферы.

8. Требование по внедрению на машиностроительном предприятии системы экологического менеджмента, в рамках которой осуществляется совместная работа технологов ГП и

экологов-экономистов на всех стадиях принятия технологических решений, включая начальную, что позволит выбрать максимально безопасный, технологически совершенный и экономически эффективный комплекс гальваническое производство

- защитные сооружения в составе ЭкЭС.

В условиях ограниченности ресурсов на предприятии для решения задачи организации безопасного ГП, удовлетворяющего перечисленным требованиям, необходима разработка экологического механизма, с помощью которого решается вопрос не о приоритетности распределения ресурсов, а о комплексном развитии всех направлений, обеспечивающем общесистемный эффект

организации экономически эффективного и максимально безопасного ГП в составе ЭкЭС.

В основе экономического механизма лежит задача оптимизации по выбору экономически эффективной структуры безопасного производства, варьируемыми составляющими которой являются: используемый электролит, система промывки, метод очистки сточных вод, применяемое оборудование для нанесения покрытия (автоматизированная линия или линия со стационарными ваннами), способы укрытия ванн, применяемые отсосы для местной вентиляции и методы очистки отходящих газов.

Ставится двухкритериальная задача выбора оптимальной структуры гальванического

производства, обеспечивающая максимизацию чистого дисконтированного дохода (ЧДД ^ max) и минимизацию интегрального показателя безопасности гальванического производства (Усум ^ min) при выполнении нормативных ограничений на концентрацию вредных веществ в сточных водах и в воздухе населённых мест и рабочей зоны; удовлетворении требований по физико-химическим показателям воды, используемой в гальваническом производстве, а также выполнении ограничений по производственным площадям и финансовым средствам, выделяемым предприятием на повышение безопасности производства.

Показатель ЧДД от реализации природоохранных мероприятий и мероприятий по улучшению условий труда рассчитывается по следующей формуле:

ЧДД

_уП уТ Ji=l^t=t(

Ki - к)

o (l+r/^O

-... - увеличение прибыли за

где

счёт

внедрения 1-го природоохранных мероприятий в 1-м году, руб.; К - инвестиции в природоохранную деятельность в 1-м году при внедрении 1-го природоохранного мероприятия, руб.; г -

коэффициент дисконтирования; Т - год завершения эксплуатации; ^ - год начала реализации

природоохранных мероприятий; 1 - вид, внедряемого мероприятия; N - количество внедряемых

мероприятий.

При этом расчёт ЧДД осуществляет с учётом специфики выплат в ФСС для предприятий авиационной промышленности [8,9].

Увеличение прибыли за счёт внедрения природоохранных мероприятий определяется как:

АП = ДЭ + ДПдп + Дотх - ДА -ДСтр,

где АЭ - изменение эксплуатационных расходов, связанное с внедрением природоохранных мероприятий с учётом изменения платежей за загрязнение водных объектов, относящихся на себестоимость продукции, руб.; ДПлП - изменение платежей за загрязнение окружающей среды, уплачиваемых из прибыли, руб.; Дотх - доход от реализации отходов, руб.; ДА - увеличение амортизационных отчислений с появлением нового оборудования, руб.; ДСтр - дополнительные затраты на страхование нового оборудования, руб.

При принятии организационно-управленческих решений на производстве приоритетным является критерий максимизации ЧДД. Поэтому алгоритм решения поставленной задачи оптимизации состоит из двух уровней. На первом уровне осуществляется выбор экономически эффективных и конкурентоспособных вариантов структуры гальванического производства по критерию максимизации ЧДД, удовлетворяющих всем требованиям и ограничениям, приведённым выше. На втором уровне среди конкурентоспособных вариантов выбирается структура гальванического производства, обеспечивающая наибольший уровень безопасности по критерию минимизации Усум.

В качестве примера рассмотрена типовая линия цинкования с хроматированием цинкового покрытия при годовым объеме покрытия 30000 м2 [6,7,8]. Альтернативные системы промывки: ТП - одинарная ванна промывки, ТПП - две одинарные ванны промывки, Т2КП - двухкаскадная ванна промывки, Т3КП - трёхкаскадные ванны промывки. Рассматриваемые системы очистки сточных вод: Р -реагентный метод, Р+Э - реагентный метод с доочисткой электродиализом, Р+И - реагентный метод с доочисткой ионным обменом, Г -гальванокоагуляция, И_О - метод ионного обмена, Э

- метод электрофлотации. Рассматриваемые методы очистки отходящих газов и способы укрытия: В+П -волокнистый фильтр и укрытие поплавками, И+П -ионитный фильтр и укрытие поплавками, Аб+П -абсорбция и укрытие поплавками, П - укрытие поплавками без применения метода очистки отходящих газов. В каждом из этих случаев применяется местная вентиляция с эффективностью 97%. Срок реализации мероприятия Т = 10 лет (срок службы природоохранного оборудования). В результате проведения оптимизационных расчетов получено, что для предприятия экономически эффективными и окупаемыми за 2-3 года являются методы электрофлотации и ионного обмена очистки сточных вод при двух и трех каскадных ваннах промывки. При этом интегральный показатель Усум ущерба, вызванного загрязнением сточных вод, снижается в 103 раз и приближается к минимально возможному значению. Внедрение системы очистки отходящих газов для предприятия - экономически не выгодно, хотя дает снижение интегрального

показателя Усум ущерба, вызванного загрязнением воздушной среды, в 102 раз, что приближается к минимально возможному значению. Денежные средства, полученные от внедрения системы очистки сточных вод на ГП, могут быть использованы для внедрения системы очистки отходящих газов при условии, если управляющим органом (центром) в ЭкЭС (см. рис.1) будут выработаны экономические механизмы, стимулирующие предприятия, которые вкладывают средства в повышение безопасности производства.

Таким образом, рассмотрены теоретические основы организации безопасного ГП, включающие стратегическую цель развития, принципы и требования к организации производства. Для решения задачи организации безопасного ГП разработан экономический механизм, основанный на двухкритериальной задаче выбора оптимальной структуры ГП, обеспечивающей максимизацию чистого дисконтированного дохода и минимизацию интегрального показателя безопасности ГП, что позволяет в условиях ограниченности финансовых ресурсов на предприятии получить системный эффект организации технологически совершенного, экономически эффективного и максимально безопасного ГП в составе эко лого-экономической системы.

Литература

1. Указ Президента Российской Федерации «Об утверждении Концепции национальной безопасности Российской Федерации» от 24.01.2000 г. № 24 // Собрание законодательства Российской Федерации. 2000. № 2. - Ст. 170.

2. Урсул А.Д., Романович А.Л. Концепция

устойчивого развития и проблема безопасности [Электронный ресурс] // Научная онлайн-библиотека ПОРТАЛУС: сайт.-URL:

http://portalus.ru/modules/philosophy/ (дата обращения: 15.03.10).

3. Кудрявцева Н.С., Вострикова С.М. О

стратегии формирования безопасного

гальванического производства на

машиностроительном предприятии // Стратегическое планирование и развитие предприятий: тезисы докл. 11-го Всерос. симп. (Москва, 13-14 апр. 2010 г. Секция 1 «Теоретические проблемы стратегического планирования на микроэкономическом уровне»). - М.: ЦЭМИ РАН, 2010. - С. 118-119.

4. Вострикова С.М. Разработка иерархической системы показателей безопасности гальванического производства // Вестник МАИ. 2008. Т. 15, № 6. С. 161-168.

5. Вострикова С.М. Расчет социально-

экономического ущерба от загрязнения окружающей среды гальваническим производством // Труды МАИ: Электронный-журн. 2009. № 36. URL:

//www.mai.гu/publications/index/php?ID=108888pгint=Y (дата обращения: 29.04.10).

6. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. 2е изд. перераб. и доп. М.: Глобус, 2002. - 352 с.

7. Елинский И.И. Вентиляция и отопление гальванических цехов машиностроительных предприятий. 2е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. - 152 с.

8. Постановление Фонда социального страхования Российской Федерации от 29 марта 2002 года № 35 «Об утверждении средних значений основных показателей по отраслям

9. Федеральный закон от 25.11.2008 №217-ФЗ «О

страховых тарифах на обязательное социальное страхование от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний на 2009 год и плановый период 2010 и 2011 годов» [Электронный ресурс]. - Режим доступа

http://www.consultant.ru/online/base/?req=doc;base=LA W;n=81834

8-926-354-31-30,8-916-455-31-21

Ключевые слова: безопасное гальваническое

производство; стратегическая цель развития, принципы и требования к организации производства; экономический механизм