Добавил:
http://www.tsatu.edu.ua/ Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

НАДІЙНІСТЬ ТЕХНОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ КУРС ЛЕКЦІЙ ТДАТУ

.pdf
Скачиваний:
66
Добавлен:
25.02.2020
Размер:
2.81 Mб
Скачать

нанотехнологія і нанонаука узагальнюють базові знання про властивості частинок атомного рівня в межах (1...100)10–9 нм, про способи впливу на них з метою одержання нових речовин.

Складні частинки (атом, ядро) утворюються із певних елементарних, і їх можна розкласти на ці ж елементарні частинки. Достатньо тільки вилучити одну елементарну частинку, як властивості складної частинки змінюються, оскільки внутрішні властивості складних частинок переривчасті (дискретні).

Зауважимо, що хімічні властивості і хімічні перетворення, за якими утворюються нові речовини, залежать тільки від числа електронів на зовнішній електронній оболонці ядра. Можна припустити, що електронні мікроскопи здатні зміщувати електрони і на внутрішніх оболонках, оскільки при зміщенні електронів на внутрішніх орбітах атомів вони випромінюють рентгенівські промені, що значно розширило можливості утворення нових речовин, навіть порівняно з ядерним перетворенням.

Генна інженерія

Іншим дуже перспективним напрямом у технології вважають використання здійсненого у 1953 році Д.Д. Уотсоном і Ф.Х. Кріком відкриття структури дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) (Нобелівська премія за 1962 рік, разом з Р. Холлі і Х. Кориною) та розшифрування у 1963 році М. Ніренбергом (Нобелівська премія за 1968 рік, разом з М.Ф. Уілкінсом) генетичного коду, що ознаменувалось виникненням нової генетичної, або генної, інженерії, метою якої стало керування генетичною основою живих організмів шляхом введення або вилучення із ДНК специфічних генів. Порядок розташування нуклеотидів у молекулі дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) визначає порядок розміщення амінокислот у молекулі білка.

Інформацію, що міститься в цьому порядку, передають молекули інформації рибонуклеїнової кислоти (РНК). Хромосоми це структурні елементи ядра клітини, в яких

21

утримується спадкоємна інформація організму, а в хромосомі в лінійному порядку розташовані гени.

Наразі ці методи дозволили створити ряд трансгенних рослин, розшифровано послідовність нуклеотидів у нуклеїнових кислотах, виявлено механізми регулювання діяльності клітин та відповідні реакції компонентів біомембран на зміну зовнішніх умов. Зараз створено ряд високопродуктивних сортів трансгенних рослин, більш стійких до захворювань, засухи, тощо, тобто рослин із заздалегідь визначеними властивостями (сої, ріпаку, льону, картоплі тощо). Але не щодо всіх цих рослин є дозвіл на використання їх у харчовій промисловості.

Як основний інструмент для вилучення фрагментів ДНК і наступного їх з'єднання з іншими фрагментами використовують ферменти, які можуть поділяти (розрізати) та знову з'єднувати молекули ДНК. Найбільш важливою групою цих ферментів є рестриктази, що каталізують розщеплення двониточної ДНК. Оскільки в клітині ДНК міститься дуже мала кількість окремих генів, то при виконанні досліджень їх багатократно копіюють (клонують).

Зміну властивостей ДНК здійснюють у такому порядку. Спочатку фрагмент, який клонують, вирізають (вилучають) з початкової ДНК за допомогою рестриктази. Потім кінці молекул з'єднують за допомогою з'єднуючих ферментів ДНК лігази, утворюючи нову рекабінантну структуру. Один відповідний ген вмонтовують в мініхромосому плазміну як найкоротшу кінцеву молекулу ДНК, найбільш здатну до рекомбінації.

Трансформовані клітини реплікують (заміщують) у плазміду разом із власним геном. Із одержаного клона вилучають плазміду і після розщеплення за допомогою рестриктази одержують множину копій клонованого фрагмента ДНК.

Це дає змогу створювати нові генетичні структури, здатні самовідтворюватись у клітинах, змінювати їх генетичну

22

програму та синтезувати сполуки з певними заздалегідь заданими властивостями.

Таким чином, можна зазначити, що генна інженерія розділ молекулярної генетики, що дозволяє створювати генетичні структури, здатні самовідтворюватись у клітинах, змінювати їх генетичну програму та здійснювати синтез сполук з певними заданими властивостями. Як наука вона виникла на основі досягнень біохімії, молекулярної біології, мікробіології та інших наук.

Суть генноінженерних досліджень полягає в наступному:

одержання методом хімічного або ферментативного синтезу відповідного гена, фрагмента ДНК, на якому закодовано первинну структуру певного біополімера;

одержання рекомбінатної ДНК шляхом введення та сполучення даного гена з векторною молекулою, яка здатна забезпечити реплікацію його в клітині реципієнта;

введення рекомбінатних молекул ДНК у відповідне середовище;

клонування генів розмноження та відбір однорідного генетичного матеріалу, який забезпечує синтез необхідних речовин.

Генна інженерія створює основи пізнання шляхів і

способів «конструювання» нових або спрямованої зміни існуючих організмів, сприяє розв'язку проблеми добування біологічно активних сполук, лікарських препаратів. Генна інженерія, разом з клітинною інженерією, є основою сучасної біотехнології.

Незважаючи на різні інструменти (електронні мікроскопи в нанотехнологіях, ферменти в генній інженерії), у них одна спільна мета – «конструювання» нових речовин і рослин з новими властивостями із існуючих речовин.

23

ЛЕКЦІЯ 2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЛІНІЯ ЯК СИСТЕМА

2.1Визначення технологічної системи

2.2Технічний рівень об'єктів технологічних систем

2.3Принцип раціонального використання сировини

2.4Принципи ресурсо– та енергозбереження технологічної системи

2.5 Принцип інтенсифікації процесів

2.6Принцип найкращого використання устаткування

2.7Принцип оптимального варіанту

2.1 Визначення технологічної системи

В загальновизначеному розумінні під системою розуміють якимось чином упорядковану множину різнорідних взаємозв'язаних між собою та утворюючих деяку єдність елементів. Будь–яка технологічна лінія підпадає під це загально прийняте визначення системи, оскільки складається із певної заздалегідь визначеної кількості різнорідних технологічних операцій, що об'єднанні певним чином для виготовлення певного продукту визначеної кількості та якості. Окремі технологічні операції об'єднують в угруповання (дільниці, цехи), тобто в середині технологічної лінії (системи) утворюють підсистеми, які повинні мати деякі властивості цілої системи (технологічної лінії).

У відповідності з фундаментальними визначеннями загальної теорії систем треба визначити характерні

особливості системи:

1.Наявність мети функціонування, яка визначає її основне призначення. Для технологічної системи основною метою є випуск продукції певної якості та кількості. Ця мета досягається послідовним виконанням окремих завдань, які здійснюються складовими системи–підсистемами (технологічними операціями).

2.Наявність керування, тобто упорядкованість системи – приведення її у відповідність з метою та завданнями системи. Керування здійснюється безпосередньо працівниками (ручне

24

керування), працівниками з використанням технічних засобів (автоматизоване управління) або тільки технічними засобами, які працюють за програмами, що розроблені працівниками (автоматичне керування).

3.Система має визначену структуру і розкладається на підсистеми, основною ознакою яких є її цільове призначення. Мета функціонування кожної підсистеми виходить із загальної мети функціонування системи і є часткою функціонування системи більш високого рівня.

4.Ієрархічність побудови системи. Це означає, що кожна складова системи (підсистема) може розглядатись як система, яка в свою чергу сама є складовою системи більш високого порядку.

5.Безперервна зміна стану елементів підсистем без зміни структури (графа) системи, оскільки при зміні структури змінюється вся система (нова або удосконалена технологія).

На базі цих загальних положень будь–яку технологічну лінію (виробництва хліба, цукру, лугів, кислот, пального, тощо) можна розглядати як систему, що складається із окремих технологічних операцій (подрібнення, сортування, нагрівання, вилучення вологи, хімічні і біохімічні перетворення) або підсистем. Комплекс окремих технологічних операцій іноді об'єднують в групи (цехи, дільниці) розглядаючи їх як підсистеми більш високого порядку в системі технологічної лінії.

Об'єднання окремих технологічних операцій в групи (цехи, дільниці) пов'язано частіше зі зручністю керування. Зі зміною систем керування об'єднання окремих операцій в дільниці (цехи) може змінитися.

Технологічна лінія – це відкрита система, яка залежить від умов зовнішнього середовища, визначає її життєдіяльність та взаємоурівноваженість із зовнішнім середовищем (попит ринку, технічний прогрес, наукові доробки, нове устаткування, тощо).

Крім того, що технологічна лінія як система складається із фізико–хімічних систем, вони є складовою системи організації

25

виробництвом (керування підприємством) через яку здійснюється взаємозв'язок із зовнішнім середовищем (ринок).

При дослідженні структури системи і її властивостей, в

тому числі і властивостей системи моделей, відрізняють

структурний і функціональний підходи. При структурному підході виявляють склад відокремлених елементів системи та зв'язок між ними. Найбільш загальним описом структури вважають топологічний, який дозволяє визначити частини системи і зв'язок між ними на основі теорій графів. При функціональному описі поведінки системи реалізують функціональний підхід, який оцінює функції, котрі виконує, чи повинна виконувати система, що приводять до досягнення мети. Функціональні і структурні (морфологічні) описи можуть бути об'єднані і одержані емпіричним або аналітичним методом аналізу фізико–хімічних явищ.

Класичний підхід до аналізу технологічних ліній або систем використовують при удосконаленні діючих ліній, розглядаючи кожну складову технологічного процесу послідовно з метою її відповідності кінцевій меті технології за різними ознаками.

Системний підхід використовують звичайно при проектуванні нових технологічних ліній, починаючи з аналізу ринку готової продукції або послуг (маркетингу). Спочатку можливість його збуту в певній кількості та якості встановлюють вимоги до продукту, а потім встановлюють необхідну потужність виробництва. Виходячи з асортименту, якості та кількості готової продукції, наявності та якості сировини, встановлюють послідовність технологічних операцій, необхідне устаткування та можливість його постачання.

При визначенні послідовності технологічних операцій встановлюють об'єм та площу приміщень, витрати на її обслуговування, шляхи постачання енергії, сировини, допоміжних матеріалів, робочої сили тощо. Тобто, системний підхід починають "з кінця", будуючи відповідні моделі не

26

тільки для проектування, але й для здійснення самого проекту (управління проектами).

Викладене дозволяє зробити висновок:

1)технологічною системою умовно можна назвати сукупність технологічних операцій, що виконуються над продуктом, що переробляється (сировиною) у визначеній послідовності;

2)технологічну систему можна сформувати із різних елементів в різних комбінаціях, але при цьому повинна бути чітко сформульована технологічна мета системи (кількісні та якісні характеристики її функціонування);

3)технологічна система знаходиться в рівновазі, якщо кількість однорідних частинок (молекул, клітин), що виходять

зоднієї частини системи (фази, речовини) дорівнює кількості вхідних;

4)умовою рівноваги (узгодженості) технологічної системи

звищим рівнем керування є відповідність її продукції попиту на ціни.

2.2 Технічний рівень об'єктів технологічних систем

Показники якості технологічних процесів Під якістю будь–якої продукції, в тому числі окремих

технологічних процесів, обладнання, технологічних ліній, продукту, що виробляється і т.д., розуміють сукупність показників, що обумовлюють придатність продукції задовольнити певні потреби згідно з її призначенням.

Під властивістю продукції розуміють об’єктивну особливість, яка виявляється при її створенні, експлуатації чи споживанні, ознакою – якісну або кількісну характеристику, до параметрів – тільки кількісну. Якщо технологічна лінія, машина, апарат призначена для виконання якої–небудь технологічної операції (відокремлення від домішок, надання певної форми, зміни якостей об'єкту обробки, тощо), то якість машини, апарату визначається мірою виконання заданого призначення (ефективністю).

27

Якість продукції або якогось технологічного об'єкту треба оцінювати показниками якості кількісними

характеристиками об'єкту одного чи декількох властивостей, з яких складається якість.

Одиничний показник якості продукції характеризує одну її властивість, комплексний (груповий, узагальнюючий) – декілька властивостей. Визначальним є той показник, за яким вирішено оцінювати продукцію (виріб, машину, агрегат, тощо) на визначеному етапі її аналізу.

Інтегральний показник визначається відношенням сумарного корисного ефекту від експлуатації або споживання продукції по відношенню до сумарних витрат на її створення або експлуатацію. Ці загальні положення і визначення регламентовані міжнародними стандартами.

Рівень якості продукції визначають як відносну характеристику її якості, основою якої є порівняння показників якості з їх базовим значенням. Технічна досконалість продукції визначається її технічним рівнем, або відносною характеристикою якості, основою якої є порівняння показників, які характеризують їх технічну досконалість, з базовими показниками, тобто з такими значеннями цих показників, які прийняті за основу при порівняльній оцінці. Оцінку за технічним рівнем використовують при відсутності економічних показників.

Як базове значення вибирають зазвичай нормативні, тобто ті значення, які встановлено нормативною документацією (технічними умовами, правилами, інструкціями, тощо). Базове значення можна обрати виходячи з відомих характеристик найбільш розповсюджених типових машин, апаратів, технологічних ліній і т.і. Зазвичай як базові значення вибирають такі, що мають достовірні дані.

Таким чином, для визначення технологічного рівня або удосконалення якого–небудь технологічного засобу (машини, апарату, технологічної лінії, тощо) необхідно встановити номенклатуру показників якості, визначити їх базові значення,

28

порівняти отриманні таким чином числові показники з базовими і проаналізувати результати порівняння.

Номенклатура показників якості харчової продукції залежить і від визначених умов її створення і застосування:

1.Показники призначення, які характеризують функціональну та технологічну ефективність і конструктивну досконалість.

2.Показники надійності, які оцінюють властивості довговічності, ремонтопридатності і збережуваності.

3.Показники технологічності, які використовують для оцінки витрат матеріалів, засобів виробництва і часу при технологічній підготовці виробництва, виготовленні, технологічному обслуговуванні і ремонті.

4.Показники стандартизації, які характеризують відповідність продукції стандартам та оригінальним пристроям.

5.Ергономічні показники, які оцінюють систему "людина– техніка" і враховують комплекс гігієнічних, фізіологічних та психологічних особливостей, що проявляються у виробничих умовах.

6.Естетичні показники, які оцінюють інформаційну виразність і раціональність форми, цілісність композиції і досконалість виробничого виконання продукції.

7.Патентно–правові показники, які вказують міру оновлення технічних рішень, використаних в продукції, їх патентний захист, а також можливість безперешкодної реалізації продукції в країні і за її межами.

8.Екологічні показники, які оцінюють рівень впливу на навколишнє середовище при експлуатації.

9.Показники безпеки, що характеризують безпеку персоналу при використанні продукції.

Методи визначення показників якості технічної продукції

Для оцінки показників обладнання використовують методи, які можна поділити на дві групи:

29

1)за способом отримання інформації (вимірювальний,

реєстраційний, органолептичний, розрахунковий);

2)за джерелами отримання інформації (традиційний,

експертний, соціологічний).

Так, вимірювальний метод ґрунтується на інформації, яка добувається за допомогою технічних вимірювальних засобів. Реєстраційний засіб використовує ту інформацію, яка здобута шляхом підрахунку числа визначених подій, предметів або витрат (відмов устаткування, витрат на ремонт, тощо). Органолептичний метод базується на інформації, яку отримують як результат дії органів почуття (зору, слуху, нюху, дотику та смаку) і залежної від здібностей, кваліфікації та навичок осіб–контролерів. Розрахунковий засіб застосовують при обробці інформації за допомогою теоретичних та емпіричних залежностей. Визначення значень показників якості виконується при традиційному заході уповноваженими особами експертних та обчислювальних підрозділів (лабораторій, конструкторських відділів) організацій та підприємств. При експертному методі – групою спеціалістів– експертів; при соціологічному – фактичними чи потенціальними споживачами продукції шляхом опитування.

Оцінку рівня якості продукції проводять диференціальними, комплексними та інтегральними методами.

При плануванні технічного рівня обладнання використовують абсолютні показники його якості.

Галузеві стандарти і нормативно–технічна документація (НТД) встановлює базові показники якості і коефіцієнти вагомості обладнання. Вони отримані на основі науково– технічного аналізу результатів випробувань обладнання в порівняльних умовах і обумовлені перспективами розвитку техніки.

Оцінюючи рівень якості обладнання враховують, що високі початкові технічні показники його, є необхідною, але недостатньою умовою регламентованої якості, характеризують лише потенційно виробничо–технічні

30