Информационные cals-технологии при получении широкого класса фосфорсодержащих продуктов

Т. В. Огородникова, А. М. Бессарабов

Государственный научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ» (ФГУП «ИРЕА»), Москва, Россия

ИНФОРМАЦИОННЫЕ CALS-ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ШИРОКОГО КЛАССА ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ

The CALS concept usage allowed to accomplish effective analytical monitoring of a wide class of phosphorus-containing products, to essentially reduce time of analytical research and to increase quality of the accomplished scientific operations.

На основании концепции CALS осуществлен эффективный аналитический мониторинг широкого класса фосфорсодержащих продуктов, который позволяет существенно сократить время аналитических исследований и повысить качество проводимых научных работ.

Промышленные отходы от производства фосфорной кислоты составляют ядро проблемы охраны окружающей среды на заводах - изготовителях в России, Казахстане, Европе, и Америке. Одним из основных отходов от производства фосфорной кислоты является фосфорный шлам. В рамках гранта Европейского Сообщества ECOPHOS № INCO-CT-2005-013359 были проведены работы по созданию замкнутого цикла, при котором фосфорный шлам будет вновь направляться на обработку для максимального извлечения из его состава фосфорсодержащих продуктов (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема фосфорсодержащих продуктов, получаемых из фосфорного шлама.

Для рассматриваемого широкого ассортимента фосфорсодержащих продуктов (рис. 1) одной из важнейших задач является аналитический мониторинг качества. Решение этой задачи возможно только на основе современной системы компьютерного менеджмента качества (КМК-система) [1]. Разработка КМК-системы проведена в рамках наиболее современной и перспективной системы компьютерной поддержки — CALS-технологии (Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта). В основе концепции CALS

лежит комплекс единых информационных моделей, с унифицированным доступом к информации по международным стандартам ISO 10303 STEP [2].

На первом этапе разработки КМК-системы был проведен комплексный анализ литературных данных, а также экспертных оценок, представленных специалистами по аналитическому контролю и сертификации продукции. В результате этих теоретических исследований была разработана структура информационных баз данных (рис. 2). В структуру заложен весь ассортимент получаемых из фосфорного шлама продуктов и возможность их получения при разнообразных параметрах производства. Был проведен анализ использования данных видов продуктов, экологическая безопасность, возможность применения, содержащиеся примеси и т. д. Одним из достоинств, предложенной структуры информационных баз данных, является возможность системного анализа объектов в рамках соответствующих категорий [2].

Так же не маловажным был тот факт, что данная база включает продукцию, а именно возможность получения ортофосфорной кислоты различных модификаций для дальнейшего применения в виде особо чистых реактивов [3]. Только современные компьютерные технологии с сочетанием методов математического моделирования, во многих случаях, позволяют теоретически предсказать влияние вида примеси и ее концентрации на свойства особо чистого вещества или химического реактива. Таким образом, применение разработанной информационной структуры (рис. 2) позволяет выбрать необходимые и оптимальные методы аналитического контроля для максимально точного определения качественных характеристик анализируемых продуктов.

Рис. 2. Элемент CALS-проекта КМК-системы фосфорсодержащих продуктов.

СЛЬБ-проект включает в каждую категорию несколько иерархических подкатегорий для декомпозиции информации по соответствующим критериям. На основании этого в первую категорию “Объект анализ (вещество)” включены вещества: Фосфорная кислота и Фосфорный шлам, при переработки последнего получается гипофосфит натрия и фосфит натрия, а так же возможно получение ортофосфорной кислоты. При дальнейшей переработке фосфит натрия получают: двухосновный фосфит свинца и фосфористую кислоту (рис. 2).

Выбранная структура классификации фосфорной кислоты соответствует применяемому Общероссийскому классификатору стандартов (ОКС), входящего в состав Единой системы классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации (ЕСКК) Российской Федерации. Классификатор гармонизирован с Международным классификатором стандартов (МКС) и Межгосударственным классификатором стандартов.

Разработанная система (рис. 2) имеет иерархическую структуру баз данных (вещества, нормативно-техническая документация и пр.). Интерфейс программы выполнен с учетом оптимальности работы пользователя. Для каждой стадии функционирования системы были разработаны специальные процедуры и экранные формы, включающие комплекс современных элементов представления информации и взаимодействия с пользователем.

Для определения содержания основного вещества в CALS-проект (рис. 2) введены, прежде всего, абсолютные («прямые») аналитические методы, т.е. методы, которые позволяют непосредственно из измеряемого параметра рассчитать содержание с учетом стехиометрических коэффициентов. Такие методы характеризуются хорошей точностью (например, гравиметрические), однако они длительны и, следовательно, непригодны для рутинного анализа. К этой группе можно отнести ряд титриметрических методов, часто применяемых в практике анализа вследствие их простоты.

Разработанный типовой CALS-проект - совокупность функциональных моделей, содержащих описание выполняемых этапов жизненного цикла образца (пробы) в Аналитическом испытательном центре. В рамках пилотного CALS-проекта эти модели представляют собой типовые компьютерные структуры: «маркетинг»,

«проектирование», «производство», «эксплуатация и ремонт» и др.

Применение CALS-стандарта при разработке информационной системы позволяет повысить эффективность обработки информации, а, следовательно, и качество, и оперативность аналитических исследований. То есть использование CALS-технологий позволяет значительно снизить себестоимость производимых работ при одновременном значительном повышении ее качества и удобства в эксплуатации. В конечном итоге, выбранная информационная технология позволяет создать не только эффективную систему контроля качества продукции, соответствующую международным стандартам, но и эффективную систему управления при получении фосфорсодержащих продуктов. Пользователями такой информации могут быть как сотрудники и руководство научнопроизводственной организации, так и проверяющие (контролирующие) государственные органы, потенциальные инвесторы и другие заинтересованные стороны.

Список литературы

1. Огородникова,Т.В. CALS-технологии при разработке информационной подсистемы утилизации отходов в производстве оксидов, солей и кислот особой чистоты/ Т.В.Огородникова, А.Н. Пономаренко, Л.Н.Филатова, А.М. Бессарабов // Успехи в химии и химической технологии.- М.:РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006. -T.XX, №1 (59). -С. 116-119

2. Бессарабов, А.М. Информационные CALS-технологии (ISO-10303 STEP) при разработке плазмохимических процессов получения ультрадисперсных оксидов особой чистоты / А.М.Бессарабов, А.Н.Пономаренко, М.Я.Иванов и др. // Журнал прикладной химии, 2007. -Т.80, № 1. -С. 15-19

3. Bessarabov A.M., Zhdanovich O.A., Yaroshenko A.M., Zaikov G. E. Development of an analytical quality control system of high-purity chemical substances on the CALS concept basis // Oxidation Communications. 2007. Vol. 30, No 1, P. 206-214.