УДК 33. + 62. + 66.0 + 658.3 + 930.85
В.Е. Зеленский Доктор-Инженер, Канд. техн. наук
Санкт-Петербургский Государственный Технологический Институт ( Технический Университет )
Санкт-Петербургский Государственный Архитектурно-Строительный Университет
Виртуальный Музей Инженерных Войск Sapper-Museum
Союз Производителей Пищевых Ингредиентов
ЗАО "Гиорд"
ВЫЗОВЫ ВРЕМЕНИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ
Часть 1: Технологии
Вызовы времени классическим индустриальным и высоким технологиям
происходит утрата компетенций и профессионализма
отсутствует запрос на системную работу, специалистов, качество, надлежащую производственную практику
сегодня в стране невозможно воспроизвести даже простые индустриальные технологии
требуется радикальная смена управленческих кадров, политических ориентиров, экономической политики и методологических подходов
(полная авторская редакция статьи)
Редакция: май 2020 / 2014
« МЫ - ИНЖЕНЕРЫ »
Император Николай I
ВЫЗОВЫ ВРЕМЕНИ 2020-2030 и ТЕХНОЛОГИИ
Вопросы правильной технологической практики в нашей стране несколько веков были в высшей степени актуальными: имея ограниченные ресурсы и скромный капитал – необходимо было всегда самым оптимальным и научно-обоснованным способом реализовать запланированный проект, в противном случае работа оборачивалась пустой тратой времени, денег и иных ресурсов. Примеры холостой деятельности и откровенной профанации мы видели последние 10 и 25 (30) лет назад. Давно наступило время анализировать настоящую и правдивую историю страны – когда, исключительное мастерство приносило исключительные результаты. Это времена, когда слово ИНЖЕНЕР означало – ключевой специалист, а мастерство высоко ценилось как в плане личного достатка, так и в части общественного признания созидательного начала высокопрофессиональной личности. Становление массового производства продуктов и товаров в России пришлось на период I Мировой Войны, ключевую роль в этом сыграли деятели Российской науки и инженерного искусства. Именно в ту эпоху были предприняты шаги к широкомасштабному освоению производств новейших химических материалов – от специальных веществ военной химии, особых топлив, фармацевтических, медицинских препаратов – до продуктов тонкой химической технологии: кислот, щелочей, растворителей, красителей, заменителей сахара, иных соединений, было начато производство консервов и пищевых концентратов. Стали появляться новые предприятия, разрабатывались технологии промышленного производства различной продукции, появилось новое оборудование. Практика ХIХ - ХХ веков выявила важнейшие общетехнологические принципы и подходы межотраслевых производств: чистота продуктов, высокая однородность композиций, набор требований по организации производств, предварительное определение категории уровня качества продукции, предшествующий РОЗМЫСЛ (русс. устар.) – детальный анализ и проектирование как самой продукции, так и способов производства. В конце ХIХ века был найден эффективный инструмент, предложенный С.Ю. Витте – свободное развитие, конкуренция, сотрудничество и допуск в страну иностранного капитала, приток новых технологий. Впрочем, в России никогда не стоял вопрос самоизоляционизма, страна всегда стремилась быть частью Европы, исключением лишь являются черные времена люмпен-большевизма-советизма и нео-люмпен-советизма 2000-х.
Возвращаясь к вопросам современной технологической практики – нужно отметить, что важен созидательный запрос и его профессиональная реализация. Его нет в нашей стране, об этом уже шла речь в концептуальной части данной работы – менеджмент-форсайте 2030-2050. Многие представители бизнеса, имея 10-25 летний опыт – не понимают особенностей своего бизнеса, специфики рынка, продуктов и производственной деятельности. Как результат – неэффективная и безрезультатная работа, пустые хлопоты, отсутствие выстроенной системы менеджмента, инженерного и кадрового обеспечения, целесообразной площадки и оптимального аппаратурного оформления производства, отвергнуты методы правильной (надлежащей) производственно-технологической практики, возникают вопросы непонимания путей развития бизнеса и продуктов, возможностей своего предприятия, техники, трудового коллектива. Интенсивность действий возрастает, а результативность и эффективность – падают. Проблемы совокупного качества продукции в последнее время выступают камнем преткновения, на котором балансируют и промышленность, и торговля: или низкое качество основной части отечественных товаров и убогое импортозамещение, или высокое качество и сверхпродвинутое иностранное производство. Вопросы грамотного построения производства, выбора и соблюдения оптимальной технологии, управления качеством – выпадают вообще из рассмотрения. Ответ однозначен – должны быть разные продукты и товары, на каждую выделенную группу потребителей, и частные вопросы экономической целесообразности тут не причем, это банальные отговорки и неумение работать на рынке. Сейчас многие производители заявляют о высоком качестве своей продукции, подтвержденном массой документов и наград, но по факту это абсолютно не так – по совокупности всех характеристик и качеств, ожидаемых потребителем. Стандарты неимоверно формально завышены, но подходы и результаты – глубоко занижены. Системы обеспечения качества профанированы, отсутствует надлежащая разработка продукции и технологическая практика, кадры не обладают должным уровнем компетенций, квалификаций и широтой видения. Повторюсь – вопрос заключается в сущностном запросе, ориентации на потребителя (а не в наплевательском отношении к нему), именно в профессиональных методологических, а не методических подходах, в глубине и многогранности проработки. Одна компания работает так, другая иначе... У каждого своя ниша, но эти критерии должны выбираться осознано, исключая практику фальсификации и введения потребителя, как и самих себя, в заблуждение. Главное определиться, сделать свой выбор и встречное предложение потребителю. Разумеется, что такая работа может быть проведена только при наличии сформированной фундаментальной базы бизнеса – на основе знаний, науки, кадров, глубокого погружения в профессиональную продуктовую товароведческую и производственно-технологическую сферу. И это – один из вызовов времени!
Рассмотрим производственно-технологическую действительность на примере частного случая индустриальных технологий: химический инжиниринг. Технология как наука и практика (ремесленная наука, Johann Friedrich Beckmann 1772) – достаточно многосторонняя институция и чрезвычайно сложна по своей физической, химической, механической и прикладной экономической сущности. Перейдем к более глубокому погружению в наглядные вопросы технологии. Процессы смешивания и перемешивания – широко распространены в горной, химической, целлюлозно-бумажной, микробиологической, фармацевтической, пищевой, ингредиентной, пищеконцентратной, легкой и в ряде других смежных отраслях промышленности. Эти механические процессы, включая гомогенизацию и диспергирование – являются основными или вспомогательными процессами производственной практики. Несмотря на кажущуюся простоту, они представляют собой сложные физические явления и далеко не все стороны их организации на настоящее время изучены, оптимизированы и освоены с научной и производственной стороны. Достаточно часто именно эти процессы, организованы и осуществляются не то чтобы не самым должным образом, а наоборот – самым неправильным, что же говорить о более сложных технологиях. Опыт личной консультационной межотраслевой практики свидетельствует, что распространено применение непригодного и малоэффективного оборудования, имеются существенные ошибки при выборе типа перемешивающих устройств, режимных и технических параметров, ошибки в самой конструктивной схеме аппарата и другие. Совокупность просчетов в конечном итоге ведет к тому, что поставленные технологические цели не выходят на требуемый уровень. Естественно, что все эти факторы напрямую отражаются на совокупном качестве производимой продукции. Проблемы с качеством, в ряде случаев, обусловлены не только объективными причинами – технологическими ошибками, прямым нарушением технологии, недоработками при разработке или постановке продукции на производство, низким качеством сырья, но и скрытыми факторами – такими, как например, естественная физическая неоднородность композиций, наличие агломератов и примесей, проявление сегрегации под воздействием ряда внешних и внутренних факторов, самопроизвольное гранулирование, нарушение норм химической и микробиологической чистоты, неадекватные дисперсность фаз и гранулометрический состав. Как следствие – происходит значительное ослабление требуемого целевого технологического эффекта или его достижение становится вообще невозможным, теряется воспроизводимость результата от цикла к циклу, от партии к партии, от разработки к тиражной тоннажной продукции – тем самым осуществляется выпуск абсолютно низкокачественной продукции или откровенного брака. Как пример – нарушение физики взаимодействия фаз приводит к изменениям технических характеристик, вследствие чего может радикально меняться органолептика конечного пищевого продукта. Все нюансы технологии и степень проработки технологических решений играют значительную роль не только для потребителя, но и для производителя, а, в конечном счете, определяют будущее и уровень развития бизнеса. Здесь также стоит напомнить, что главным техническим звеном производственной деятельности химической и смежных технологий является аппарат (реактор), в котором протекает технологический процесс. Конструирование аппаратуры не поддается шаблонному подходу, вариантов может быть много, а поиск оптимального решения технологической задачи – есть стержень химического инжиниринга (инжиниринга процессов) – науки о процессах и аппаратах. Специфика процессов, протекающих в оборудовании, требует от разработчика умения проводить при проектировании и модельные эксперименты, и различные расчеты: процессные (физические и химические), технологические, тепловые, гидро- и аэродинамические, прочностные, механические, производственные, экономические. Опыт, знания, владение инструментами расчета и разработка новых методов таких расчетов, учет в конструкции оборудования специфики конкретных частных аспектов производств и технологических процессов – является неотъемлемым элементом прогресса современного индустриального инжиниринга. Соответственно – для эффективной производственной деятельности требуется высокий уровень квалификации, компетенций, опыта. Насколько это востребовано сегодня, каков запрос на профессионалов и эффективные технологические решения, правильную производственную практику? Это еще вопрос, и однозначного ответа на сегодня нет. А ведь это суть проблематики современного положения дел: подходы, методология, профессиональная культура производства, потребления, ведения бизнеса.
Перемешивание жидких сред – достаточно сложная задача, поскольку в большинстве случаев преследуется ряд целей: интенсификация процессов тепло-массообмена, перемешивание вязких сред или распределение дисперсных фаз (несмешивающихся жидкостей, газа, твердых частиц той или иной природы). Механизмы этих процессов чрезвычайно сложны и характеризуются большим числом параметров, которые непосредственно зависят от свойств рабочей среды, способов организации процесса и типа рабочих органов аппарата, осуществляющих непосредственную передачу энергии. Анализ происходящих при этом явлений невозможен без понимания сущности акта образования дисперсных фаз в конкретных условиях. В ряде случаев требуется минимальная интенсивность перемешивания (низкая скорость перемешивания, блендинг). Однако в большинстве технологических процессов необходимо обеспечение высокой интенсивности перемешивания (высокая скорость перемешивания, миксинг, диспергирование, эмульсификация, гомогенизация). Дробление капель или пузырей происходит при одновременном действии нескольких механизмов диспергирования, в основе которых лежат физические закономерности механики неоднородных сред и турблентных течений. Характер рассева энергии в среде с учетом конструктивных особенностей аппарата и среды – оказывает непосредственное влияние на достижение целевого технологического эффекта. При этом необходимым условием эффективного протекания процессов диспергирования является достижение максимально возможного однородного распределения дисперсных фаз в объеме аппарата. Разумеется, что оно не однородно по всему объему и имеет некоторые ключевые локальные точки, характеризующие и определяющие протекающие процессы и явления. Именно они определяют итоговую эффективность диспергирования, обеспечивающего максимальную поверхность контакта фаз и минимальные размеры капель или пузырей, условия распределения или разрушения твердой фазы в конкретной технологической обстановке. Необходимыми условиями реализации процессов в емкостных аппаратах являются – отсутствие осадка твердых частиц на днище аппарата, отсутствие зонирования объема по газовой фазе, подведение необходимого количества энергии для обеспечения дробления капель или пузырей, диспергирования твердой фазы. Указанные условия реализации процессов достигаются в различных обстоятельствах при применении разных конструктивных схем аппаратов и типов перемешивающих устройств.
При смешивании сыпучих материалов, движущей силой процесса выступает разность концентраций компонентов в рабочем объеме аппарата или во времени при непрерывном ведении процесса. Как при периодическом, так и при непрерывном смешивании целью является достижение максимально возможной степени однородности композиции, свойственной данной технической системе "среда - организация процесса - аппарат". В ходе периодического цикла производства в аппарате происходит смешивание фиксированного количества компонентов, при этом одновременно протекает несколько элементарных явлений: конвективное смешивание – или перенос компонентов в объеме аппарата; диффузионное смешивание – или перемещение единичных частиц различных компонентов относительно друг друга; естественная сегрегация – разделение композиции ввиду различной природы частиц. При непрерывном смешивании – осуществляется одновременная подача компонентов и выгрузка готовой смеси. Аппараты периодического действия – подавляют начальную пространственную неоднородность композиции, аппараты непрерывного типа так же подавляют начальную пространственную неоднородность композиции, но не подавляют временную неоднородность, которая связана с пульсациями расхода компонентов ввиду особенностей работы питателей. Грамотная организация процесса, аппаратурной обвязки и автоматизации – нивелируют временную неоднородность. Здесь необходимо специально указать, что у каждого конструктивного типа смесителей (независимо от варианта периодичности его функционирования) есть своя наиболее целесообразная область применения. Невозможно решать разные технологические задачи по смешиванию в аппаратах одного конструктивного типа.
«Мир переходит от индустриальной – к инновационной экономике. Это совершенно иные вещи, и если раньше мы добивались высоких темпов роста за счет строительства больших заводов, трубопроводов, то теперь начинаются, может быть, более мелкие и изощренные проекты. Инновационное движение вперед основано на том, что вы продвигаете вперед технологическую границу, то есть, границу высших достижений технологий, производительности и других категорий»
Е.Г. Ясин, Высшая Школа Экономики, 26.08.2014
Еще на рубеже 90-х и 2000-х годов стало очевидным, что эпоха типового оборудования, широко применяемого в массовых типах производств безвозвратно уходит в прошлое, внеся свой положительный вклад в разработку аппаратуры, ее расчетов и конструирования. Однако будущее, все-таки, остается за эксклюзивной техникой, которая наиболее полно может быть адаптирована под потребности конкретного производства с конкретными условиями и эксклюзивными решениями. Сегодня каждое производство настолько уникально, что применение типовых решений нивелирует исключительность ноу-хау или совокупность технологических факторов. Индивидуальное оборудование в большинстве случаев применяется оправданно, так как создает наилучшие условия достижения целевого технологического эффекта, которые возможно обеспечить только учитывая конкретные условия и особенности технологических процессов. Тем не менее, увлеченность аппаратурными изысками (что часто случается) имеет свои границы. В частности – создание новых типов механических перемешивающих устройств, их модификаций и конструкций – уже давно потеряло свою актуальность и носит чисто конъюнктурный и рекламно-имиджевый характер. Практика показывает, что в действительности многие задачи могу быть успешно решены путем применения ограниченного числа конструкций мешалок или емкостных барабанов, простых в изготовлении и имеющих свои конкретные области работы.
Немаловажным фактором является и качество изготовления оборудования. За последние годы многие высокопрофессиональные предприятия прекратили свое существование, диверсифицировались, ушли на иные рынки, пришли зарубежные производители и поставщики, вновь созданные молодые компании, но в некоторые товарные ниши - так никто и не пришел. К сожалению, можно констатировать, что рынок оборудования в РФ наводнен некачественной продукцией: аппаратура не соответствует требованиям надлежащего качества и даже стандартам ушедшего периода гостов, ряд конструктивных решений просто игнорируют базовые физические закономерности осуществления основных технологических процессов, применяются устаревшие и неэффективные типы перемешивающих устройств, завышены мощности установленных приводов, аппараты не обеспечивают требуемых режимов работы, игнорируются рекомендации GMP, необходимость наличия надежного и продвинутого КИПиА, упускаются нормы пожаро-взрывобезопасности, пыле-влагозащиты и другие факторы – вплоть до неудобства эксплуатации и ремонтопригодности отдельных узлов и деталей. Нередки случаи применения некачественного металла и даже отличия изготовленного оборудования от согласованных разработчиком или заказчиком чертежей. И это тоже – один из вызовов времени! Разумеется, что в таких условиях становится затруднительным прогнозирование протекающих процессов и обеспечение качества готовой продукции. Тем не менее, на отечественном рынке присутствуют профессиональные машиностроители, конкурентная борьба которых с шарлатанами, бракоделами и фальсификаторами осложняется низким уровнем компетентности потребителей и погоней за пресловутой дешевизной. Почему-то при выборе изготовителя оборудования многие забывают достоверно оценить величину критерия "цена-качество". Именно возможности расчета, пилотного моделирования, знания нюансов поведения среды и его прогнозирование – позволяют достигать требуемых результатов и обеспечения надлежащей производственно-технологической практики. Следует еще раз отметить, что решение конкретных технологических задач осуществляется путем целенаправленного выбора наиболее подходящего для конкретных условий конструктивного типа аппарата (емкостной, проточный, циркуляционный, локально-встроенный, пульсационный, вибрационный или иной).
К сожалению, ни зарубежная, ни отечественная инженерная практика не создала четкого описания предельных границ применимости тех или иных агрегатов и технических систем, что и не возможно в настоящее время ввиду большого количества частных практических случаев. Решение вопроса аппаратурного оформления технологических процессов, как правило, лежит в зоне профессиональной ответственности специалистов именно в сфере конкретных процессов и соответствующего инженерно-аппаратурного обеспечения. Имеющийся опыт инженеров-процессионщиков (Process Engineering & Chemical Engineering), разумеется, позволяет сделать выбор конкретной эффективной машины и не предлагать иных менее целесообразных и даже нерациональных решений. Наступило и у нас время – когда комплекс R&D – начинает играть свою ключевую управленческую роль в инновациях и промышленном производстве. Здесь необходимо обратить внимание читателя на разницу в сущности и емкости понятий R&D и НИР-НИОКР. Первое – живое прикладное, связывающее науку и действующее производство, второе – сухое академичное, и исключающее из себя ключевой блок адаптации и внедрения в динамичную практику функционирующего производства.
Обращение к правильной производственной практике на основе современных научно-технологических подходов и эффективного менеджмента – есть приближение к лучшему мировому зарубежному опыту. Производственно-технологический инжиниринг (Industrial Engineering) возник как совокупное знание о производстве, о производственных и технологических процессах и уже давно трансформировался во всем мире в интегрированное научное знание. В отечественной практике подход возник в конце 60-х годов прошлого XX века и начал формироваться к середине 80-х годов, с постепенным внедрением в наукоемкие и высокотехнологичные направления военной химии. Зародившись в технических вузах и отраслевых НИИ, метод практически так и не пришел в промышленность в виду узкой специализации большей части производственного персонала и низкой квалификации итр и руководителей. Однако вследствие экономического и политического коллапса системы этот комплексный подход (процессный инжиниринг и организация производства) так и остался на уровне частных технологических отраслевых или межотраслевых разработок и не достиг уровня взаимосвязанных междисциплинарных знаний, приемов, методов и рекомендаций. Методология организации производства и процессный инжиниринг – есть сложный управленческий и технический инструмент, находящийся в России в стадии перехода от сугубо технократичного подхода к междисциплинарному и гуманитаризированному состоянию. Исходя из современной практики автору представляется, что подобный подход не известен в активно инвестируемой отрасли ингредиентов, не применяется в пищевой промышленности (исключение – узкое и редкое использование в качестве одного из составных элементов наукоемких производств по переработке сельскохозяйственного сырья и в биотехнологических производствах), однобоко и ограниченно используется в фармацевтической промышленности и производствах БАД. Про фактически погибшую малотоннажную химию – можно не вспоминать, уникальные и единичные работы по синтезу выполняются в настоящее время абсолютно кустарным способом. Современная формула вузовской специальности "Процессы и аппараты" (высшая квалификационная категория) – не включает в себя блоки актуальных знаний управленческого, экономического и политехнического характера, при этом само количество выпускников необоснованно мало для промышленности современного и даже прошлого периода. Дисциплина "Организация производства" читается в крайне ужатом объеме в блоке второстепенных предметов на обычных уровнях подготовки по экономическим специальностям. И только в целевых программах дополнительного образования для специалистов высшей квалификации она начинает играть ту роль, которую и должна – формирование комплекса современной методологии производственной деятельности. И даже в ближайшем будущем с позиций подготовки кадров процессный инжиниринг и организация производства в отечественных учебных заведениях все еще останутся слабо освоенными и разделенными инструментами, в большей степени находящимися в стадии развитой концепции института технологического инжиниринга и управления, что существенно обедняет их совокупную методологическую эффективность ( Зеленский В.Е. Кадровое обеспечение высоких и наукоемких технологий. Часть 3: Организация производства, дорожная карта руководителя, модель предприятия.- 2020).
Производственно-технологический инжиниринг подразумевает одновременное решение ряда вопросов проектирования бизнеса, комплекса R&D, производства продукции и эффективной эксплуатации предприятия. На примере динамично развивающейся отрасли ингредиентов – автором сформулирована "дорожная карта" рекомендаций для приемов повседневной производственной практики: заданы направления и подходы для кадрового менеджмента организации, производственного и НИР-менеджмента, процессного инжиниринга, технической организации производств и исследований, строительства новых предприятий и модернизации существующих, с учетом современных принципов менеджмента качества. В итоге были сформулированы методологические основы для целесообразной научно-обоснованной производственной деятельности в сфере пищевых ингредиентов, обобщены вопросы современной организации и управления производствами микроингредиентов на основе нового для России инструмента – менеджмента качества [ Зеленский В.Е. Методологические основы организации производства микроингредиентов и менеджмента качества продукции / под ред. Акад. В.А. Тутельяна и Проф. А.П. Нечаева // Пищевые ингредиенты в создании современных продуктов питания.- М.: ДеЛи плюс, 2014.- Гл. 2.- Раздел 6.- С. 155 - 167. (520 с.)]. Данный подход, разумеется, может быть адаптирован и для других смежных отраслей. По сути, предложен путь перехода от надлежащей лабораторной и производственной практики, через использование физических, химических и технических закономерностей (процессный инжиниринг) и совокупности современных достижений науки об управлении экономическими единицами – к устойчивому развитию отраслевых предприятий и бизнесов. Эффектом от применения такого метода служат: улучшение экономических показателей; повышение совокупного качества разработок, продукции и услуг; сокращение временных издержек проектов; оптимизация проектных затрат, устойчивое развитие, синхронизация теоретической и прикладной науки, техники (инжиниринга) и функционирующих производств. В совокупности с проводимыми экономическими реформами подход должен способствовать реализации концепции новой индустриализации и ре-инноватизации отраслей промышленности. Таким образом, предприятиям предложен способ построения сильного и успешного бизнеса, инструмент вхождения в экономику инноваций. Но найдет ли подход практическое применение в этой или смежных отраслях? В условиях глубокого структурного кризиса и действующей системы предпринимательской мотивации и рисков – о внедрении систем устойчивого развития, скорее всего, не думает никто, востребованы конъюнктурные трендовые и оперативные решения. И это тоже – очередной вызов времени!
Еще несколько лет назад отраслевые промышленные союзы бурно обсуждали предложенные им сверху программы развития. Но все эти программы "2020" и "2030" не выдерживают критики и большей частью напоминают декларации благожеланий, нежели конкретные планы действий, главные проблемы отраслей и бизнеса так и не нашли не только подходов к своему перспективному решению, но даже не были в полной мере отражены в текстах. Все эти программы, стратегии, платформы – являются маниловщиной! Почему бизнес-сообщество знакомится с уже предложенными материалами, а не само генерирует стратегии развития? Почему бумага летит впереди Паровоза? Сперва атмосфера – программы потом. На лицо проявление симптомов реинкарнации "советской динамы" и застоя, наблюдается очередная профанация деятельности под руководством очередных некомпетентных и бездарных политруков. Это скорее программы канализации бюджета нежели развития отраслей. Увы, но таковы результаты деятельности современного подрывного менеджмента госпартаппаратчиков советского и пост-советского пошиба. Административные барьеры и некомпетентность – сводят на нет всю работу бизнеса, ведущих предприятий и специалистов. Сущностная, идеологическая и технологическая отсталость тяготит все отрасли промышленности и сдерживает их развитие. Можно констатировать, что сегодня решение технических задач осуществимо только при условии преодоления институционального и экономико-политического кризиса. Стране требуется радикальная смена управленческих кадров, политических ориентиров, экономической политики и методологических подходов. Профессиональному сообществу предстоит изменить ситуацию, сдвинуть дело и распутать клубок проблем и прежних ошибок... Именно смена подходов в менеджменте, профессиональная организационная, надлежашая правильная производственно-технологическая практика, ведущая роль кадров высшей квалификации – должны способствовать положительным изменениям на пути новой индустриальной политики.
|
