Оценка конструкторского решения
Экологическая предпочтительность варианта конструкторского решения характеризуется тремя группами показателей (по стадиям):
удельные материало- и энергоемкость;
производительность;
удельный ущерб по факторам воздействия на ОС.
Показатель удельной металлоемкости машины можно представить как:
где: М – масса металлических деталей и узлов в машине;
W – параметр потребительской ценности машины.
От правильного выбора параметров М и W зависит корректность вывода о прогрессивности машины. Например, если в качестве W для автомобиля принять мощность двигателя, то выбранная модель при одинаковых значениях W, но меньшей m может привести к повышенному расходу металла в автомобилестроении. Это связано с тем, что при выборе не учитывались ресурс работы машины и потребность в металлоизделиях при ее ремонтах.
Поэтому, при оценке значения m следует выбирать в качестве М массу металлических деталей и узлов в машине за срок ее жизни, а в качестве W – работу автомобиля – т.е. произведение его мощности на время эксплуатации. При таком правиле вычисления показателя m металлоемкость машины будет улучшаться не только за счет массы металлоузлов, но и при повышении ее надежности, производительности, ремонтопригодности и других потребительских свойств.
Показатель удельной энергоемкости машины вычисляется на единицу выполняемой работы:
- для легкового авто это будет расход топлива на 1 км пути;
- для грузового авто - расход топлива на 1 т/км;
- для танкера - расход топлива на 1 м3/км;
- для электрической лампочки – расход электроэнергии на единицу светового потока в единицу времени.
Технический прогресс обычно связан с наращиванием конструкторской энергетической мощности и снижением его удельного значения.
Удельный ущерб ОС вычисляется как воздействие одной машины и единицы выполняемой работы. Например:
для модели танкера оценивают вероятность аварии и последствия ее в среднем на один танкер;
для модели авто оценивают содержание загрязняющих веществ в объеме выхлопных газов на единицу работы (1т/км).
Интегральная экономическая оценка конструкторского решения имеет вид:
где: С – издержки;
У – ущерб;
Р – плата за ресурсы.
Индекс «1» соответствует стадии изготовления машины,
Индекс «2» соответствует стадии эксплуатации,
Индекс «3» соответствует стадии утилизации,
t – срок службы машины.
Оценка технологического решения
Технологическое решение – это инженерное решение по изменению используемого сырья, параметров режима работы и состава оборудования или самих принципов осуществления процесса. Технологические решения направлены на снижение издержек при сохранении показателей выпускаемой продукции. Например, решение по интенсификации процесса выплавки стали за счет добавления кислорода, или замена мартеновских печей на конвертерные, или внедрение процессов с использованием меньшего количества низкосортного топлива.
Технологические решения бывают: простые (изменение параметров работы оборудования), сложные (замена оборудования), комплексные (изменение принципа технологии).
Влияние технологического решения на ОС может проявляться по 9 направлениям: использование сырья и материалов; использование энергии; влияния на атмосферу, водные объекты, почву; отчуждение земли; шумовое, тепловое и радиационное загрязнение; связывание ресурсов в оборудовании.
Экологическую предпочтительность варианта технологического решения характеризует ряд специфических показателей:
* коэффициенты полезного использования сырья и энергии;
* производительность природных ресурсов и удельный ущерб по факторам воздействия на ОС.
Коэффициент полезного использования сырья (КИС) – это отношение массы готового продукта (т.е. сырья, перешедшего в продукт) к массе исходного сырья. Он вычисляется в целом по сырью и по отдельным его компонентам.
Дополнением к КИС являются коэффициенты безвозвратных, временных и условных потерь сырья.
Коэффициент безвозвратных потерь – это доля сырья, которое теряется безвозвратно в ходе технологического процесса (угар, несобираемые выбросы, отходы, не подлежащие переработке).
Коэффициент временных потерь – это доля отходов производства в массе сырья, которые складируются в отвалах из-за экологической нецелесообразности их использования в настоящее время.
Коэффициент условных потерь – это доля отходов производства в массе исходного сырья, которые продаются (передаются) для производственного или потребительского использования.
Коэффициент полезного использования энергии (КИЭ) – это отношение теплоемкости, теоретически необходимой для проведения процесса, к теплоемкости общего количества затраченного топлива.
Производительность природных ресурсов характеризует интенсивность их использования. Она определяется как отношение выпуска продукции (в натуральном выражении) на единицу отчуждаемой территории (основной, вспомогательной, примыкающей, охранной и др.), или на единицу массы и энергетической мощности оборудования.
Удельный ущерб по факторам воздействия на ОС вычисляется как отношение общего размера ущерба к суммарному выпуску продукции за интервал времени. При расчете общего размера ущерба по каждому фактору следует учитывать нормативные показатели воздействия на ОС и аварийные ситуации с учетом вероятности их возникновения.
Совокупность показателей для определения наиболее экологически предпочтительного варианта оборудования формируют его «экологический профиль».
Использование сырья при производстве чугуна
Сырье |
Расход материала, т/т чугуна |
Безвозвратные потери, % |
КИС |
Агломерат |
1,72 |
3 |
0,39 |
Железная руда |
0,074 |
4 |
0,38 |
Марганцевая руда |
0,04 |
9 |
0,33 |
Известняк |
0,037 |
1 |
0,41 |