Задачи, стоящие перед разработчиком функциональной схемы на основании принципиальной технологической схемы
По заданной принципиальной технологической схеме можно разработать целый ряд различных функциональных схем. Первоначально это относилось только к различным альтернативным вариантам жесткой обвязки трубопроводами и автоматизации, причем целевые ориентиры степени автоматизации и инвестиционных затрат следует сформулировать до начала разработки функциональной схемы. Разбивка 5-го этапа проектирования на три шага, а именно составление плана производства, диаграммы занятости и функциональной схемы (схемы трубопроводов, приборов и средств управления) имеет решающее значение для успеха проекта в особенности для оборудования бродильно-лагерного отделения. Эту работу инженер по интеграции производственных процессов может выполнить в тесном сотрудничестве с пивоваром.
11.4.1.1. Шаг проектирования 5.1: определение производительности оборудования и гибкости процесса при составлении плана производства
В принципиальной технологической схеме указана производительность отдельных единиц оборудования данной производственной линии, а также объемы и количество технологических емкостей. В рамках отдельных технологических процессов (варочного цеха, охлаждения сусла или фильтрования пива) определяется количество, размеры и расположение путей транспортировки продукта. Они зависят от производительности, принципа работы и конструкции отдельных аппаратов, которые поставщик устанавливает согласно требованиям заказчика.
Совершенно иная ситуация складывается в бродильном и дрожжевом отделениях цехе, отделении дображивания и форфасном отделении. Здесь компоновка путей транспортировки, а тем самым и функциональная схема, а также функциональный план определяются не параметрами работы аппаратов поставщика, а зависят от производственных представлений заказчика.
Организационным средством для решения связанных с этим вопросов является составление производственного плана и, основанной на нем, «диаграммы занятости» путей транспортировки.
Если инженер по интеграции процессов обратится к пивовару с просьбой сформулировать производственные планы на будущее, то как правило получит ответ: «я могу описать существующие на сегодняшний день условия: продолжительность процессов брожения, скорость охлаждения, момент снятия дрожжей, план варок, и т. п., но установить условия на обозримое будущее я не в состоянии».
Однако инженер по интеграции технологических процессов ни в коем случае не может удовлетвориться таким понятным и даже оправданным ответом пивовара, так как он должен исходить из необходимости обеспечить запас производственных возможностей оборудования будущее, иначе говоря, обеспечить его адаптационную способность к возможным новым технологическим разработкам и требованиям относительно производственной мощности. Более того, он должен попытаться преодолеть эту «мертвую точку», постаравшись вместе с пивоваром выяснить, исходя из фактического состояния, все возможные будущие тенденции и их потенциальное влияние на разрабатываемое оборудование, задокументировав свои соображенния в виде альтернативных производственных планов.
Опыт свидетельствует, что:
1. При последовательной, целеустремленной и партнерской реализации этого замысла довольно четко можно отличить технически и экономически целесообразные и потому обязательно учитываемые при проектировании функциональной схемы конструктивные решения от тоже вполне допустимых, но нецелесообразных альтернативных решений.
2. При взаимном старании можно найти такие концепции систем трубопроводов, которые позволят добиться если не полной, то значительной гибкости, если согласовать обязательные базовые правила эксплуатации отделения ЦКТ, которые очень похожи на расписание движения железнодорожного транспорта. При любой оптимизации загрузки железнодорожного транспорта необходимо предусмотреть «окна» для решения незапланированных событий, таких как задержка, проводка специальных поездов, ненастная погода и т. д. Хорошо скомпонованная система трубопроводов должна также обладать резервами для нежелательных, но предсказуемых сбоев, например, вялого брожения, плохого осаждения дрожжей, проблем в стадии фильтрования и т. д. Однако эти резервы должны подразумевать экономически приемлемые действия, а не преодоление теоретической «наихудшей ситуации». В случая сомнений экономичнее организовать в порядке исключения дополнительную смену в выходные (например, для ликвидации задержки или компенсации пониженной производительности фильтров), чем создавать дорогостоящие резервные мощности.
3. Лучше четко определить границы производительности планируемой системы и уже на этой стадии выявить целесообразные возможности ее расширения, которые, исходя из планируемой концепции прокладки трубопроводов, можно представить совершенно по-разному.
4. Упорное нежелание отказаться от требования полной гибкости:
· либо ведет к удорожанию, громоздкости и такому усложнению системы обвязки трубопроводами, которая из-за чрезмерного числа отдельных участков теряет наглядность, удорожает их мойку и обслуживание;
· либо при наличии ограниченного инвестиционного бюджета вместо функциональной и относительно недорогой системы полной автоматизации с допустимыми ограничениями по гибкости приводит к разработке практически такой же дорогой, а с учетом повышенных затрат на персонал и более низкого технологического и гигиенического уровня исполнения - к менее ценной частично автоматизированной или управляемой вручную системе обвязки трубопроводами.
5. Автоматизация «при помощи лома», то есть в условиях пренебрежения законными требованиями гибкости в работе пивовара, приводит к тому же результату, что и в пункте 4, а именно - к созданию установки, которая превращается в «узкое место» пивоваренного предприятия и негативно сказывается на репутации систем автоматизации пивоваренного производства в целом. Установки такого рода могут быть результатом -«проектирования на зеленом сукне», когда за советами к пивовару вообще не обращаются.
11.4.1.2. Подэтап проектирования 5.2: составление диаграммы занятости
В диаграмме занятости инженер по интеграции технологических процессов сводит результаты производственного плана со временем, необходимым для протекания процессов мойки. Это касается:
· всех участков технологических линий, начинающихся в одном резервуаре и заканчивающихся в другом (например, процесс охлаждения сусла, начинающийся с опорожнения вирпула, включая дозирование дрожжей и заканчивающийся заполнением бродильного танка, или процесс перекачки молодого пива на дображива-ние, начинающийся с опорожнения бродильного танка, с последующим глубоким охлаждением пива и заканчивающийся заполнением лагерного танка, или процесс фильтрования, начинающийся с опорожнения лагерного танка и заканчивающийся заполнением форфаса и т. д.);
· всех маршрутов продукта (например, процесс съема дрожжей из бродильного танка в дрожжевой танк, отбор сусла из линии охлаждения сусла и подача его в установку разведения чистой культуры дрожжей, сбора лагерных осадков в дрожжевой танк для последующей реализации, и г. д.);
· всех маршрутов мойки линий, трубопроводов и емкостей, включая задействованную при этом мощность станции CIP.
При этом в качестве упрощенного правила можно принять ежедневный нормальный период занятости маршрутов и отдельных установок, не превышающий 16 часов, обеспечивающий необходимый резерв гибкости. Так как при этом впервые в данном процессе проектирования последовательно учитывается занятость оборудования процессами безразборной мойки (CIP), то это может привести к необходимости корректировки запланированной мощности технологических линий и маршрутов. Кроме того, благодаря учету фактора одновременности более четко устанавливается необходимое число маршрутов циклов CIP, работающих независимо друг от друга. Параллельно этому, частично в виде взаимозависимого процесса (см.раздел 11.3.1.1.2) происходит следующий подэтап.
11.4.1.3. Подэтап проектирования 5.3: составление функциональной схемы
К техническим требованиям, упомянутым в разделе 11.2.2.5, добавляется задача разработки схемы обвязки оборудования трубопроводами, представляющей собой оптимальный компромисс между требованиями к максимальной гибкости при минимальных инвестиционных затратах.