ПОИСК ЛИНИЙ РАЗВИТИЯ АРМАТУРЫ
Может быть предложен порядок поиска вероятных линий развития арматуры на основе технологий свертывания:
1. Анализируется связь арматуры с различными развивающимися надсистемами. Проводится поиск вредных воздействий, которые оказываются на персонал и окружающую среду, и которые способна устранять арматура на всех этапах жизненного цикла. Анализируются потенциальные аварии, вредные воздействия и пр. На основе найденных вероятных проблем, формируются требования к новым подсистемам арматуры и разрабатываются новые конструкции. После этого анализируются возможности свертывания новой функции и выполнения ее имеющимися подсистемами арматуры.
2. Анализируются вероятные вредные воздействия собственно регулируемой или запираемой среды на выполнение арматурой своих функций. Изыскиваются способы специализации арматуры и введения новых элементов и подсистем, устраняющих вредные воздействия. Пример: использование поворотного дискового затвора, как вносящего минимальные возмущения для регулирования потока перед напорным ящиком бумагоделательной машины. Чтобы чистая готовая масса не образовывала узелков, в дисковом затворе использована проточная часть с максимальной гидравлической гладкостью и полированной поверхностью. Развитие использования новых, как правило, агрессивных сред часто приводит к появлению новых классов арматуры. Новые классы арматуры появляются при появлении новых участков технологических схем и исчезают вместе с их исчезновением. Пример: вакуумная, кислородная, газовая, хлорно-щелочная, криогенная арматура, арматура для цистерн и арматура для перекиси водорода стали новыми классами арматуры с развитием участков технологических схем, на которых не могла использоваться арматура общего применения.
3. Анализируются собственно операции, которые выполняются с арматурой при транспортировке, хранении, эксплуатации, обслуживании и утилизации. Изыскиваются пути упрощения и «свертывания» этих функций. Примером может быть анализ цепочки ценности операций при проведении ремонта. Операции демонтажа, разборки, транспортировки в цех, и пр. являются вспомогательными, не отвечающими главной функции арматуры. Они должны быть «свернуты».
4. Анализируется характер воздействия арматуры на основную функцию запирания или регулирования. Изыскиваются новые виды операций, которые должна выполнять арматура или новые условия работы арматуры в имеющейся технологической схеме. Интересно отметить, что арматура для высокоцикличных процессов, например, получения газов методом абсорбции возникла недавно, благодаря именно развитию этого нового способа обработки газов. Она плавно вобрала в себя достижения дисковых затворов в части быстрого открытия-закрытия арматуры, применения «инварных» материалов, т.е. не имеющих термического расширения и седел на их основе типа Х-treme. Как видно, новые функции арматуры связаны с новыми типами операций, направленных на работу с новыми классами сред, применением в новых типах технологических процессов, а также дополнительными смежными операциями обработки среды.
5. Анализируются новые рождающиеся типы надсистем, в которых может работать арматура, готовится перечень дополнительных операций, необходимых для эффективного функционирования арматуры в новых надсистемах. Анализ проводится по следующим критериям:
— последовательность исполнения (возможность свертывания и использования смежных операций). Пример: регулирование скорости закрытия запорной арматуры для избежания проблем с кавитацией и гидравлическим ударом. При этом анализируется последовательность нарастания давления, и ход закрытия разбивается на участки, регулируемые отдельно.
— однотипность операций. Выполнение одних и тех же операций одним элементом арматуры позволяет эффективно свернуть количество требуемых подсистем. Пример: высокая цикличность арматуры в млн. циклов приводит к большой специализации такой арматуры. В ней применяются неистираемые седла, не подверженные мало-многоцикловой усталости и механо-термодеструкции,
— специальные требования. Они в основном определяются потребителем и содержатся в технических условиях. Пример: уникальные клапаны MAPAG разработаны специально для условий работы в условиях замедленного коксования и включают в себя множество подсистем, обеспечивающих работу именно этого узла. К ним относятся паровая очистка уплотнений в процессе работы, огнезащитные седла, возможность работы в условиях циклического сжигания закоксованного слоя в трубопроводе недалеко от арматуры и пр.
Дополнительные функции, как правило, проявляются из этих трех основных элементов. Наибольшую вероятность быть реализованными за исключением специальных требований приобретают функции, для которых можно использовать уже имеющуюся подсистему.
6. Анализируются ближайшие узлы, с которыми может эффективно работать или объединяться арматура. Формируются условия согласования их между собой. Пример: цифровой позиционер, имеющий встроенный протокол полевой шины Profibus обеспечивает работу арматурного узла в разных системах автоматизации большинства известных производителей и системных интеграторов.
7. Анализируются возможности пользования уже существующих ресурсов арматуры. Пример: при установке тензорных датчиков на корпус, он может служить для анализа действующих напряжений на арматуру и создавать индикаторы для ограничений вибрации и сейсмических напряжений, предотвращая вероятность внезапного накопления повреждений, трещин и аварий.
8. Анализируются различные связи арматуры с надсистемными требованиями. Определяя список доступных ресурсов, можно получить новые возможные функции, которые способна будет выполнить арматура без значительного усложнения и введения новых подсистем. Как будут вводиться новые подсистемы в арматуру? Хочется отметить, что для каждого класса арматуры наиболее выражены только определенные функции, которые и должны обслуживаться с максимальной эффективностью подсистемами арматуры. Например, развитие пневмоприводной арматуры для АЭС стало возможным в последнее время, благодаря развитию систем пассивной безопасности. Однако это может быть несущественно для других отраслей. Критерием введения тех или иных подсистем может служить вероятность значительных потерь или катастрофических последствий. Противоречивость вводимых подсистем между собой во многом ограничивает их включение в арматуру. В целом любая специализация противоречит универсальности. Критерием включения разнородных подсистем в арматуру может служить анализ их на совместимость.
Стоимостной анализ арматуры, предназначенной для низкобюджетных отраслей, или общепромышленного сектора позволит также оценить возможность включения тех или иных подсистем в арматуру. Если количество функций остается практически неизменным или новые функции не добавляют ценности арматуре, а затраты несоизмеримо возрастают, то по этому критерию введение новой подсистемы диагностики в общепромышленную арматуру для неответственных участков можно признать сомнительным.
Поиск возможных дополнительных функций можно осуществлять и по целому классу арматуры для одного технологического процесса. Интересным примером выступает разработка компанией Метсо отделением Jamesbury пакета предложений для общепромышленных участков, вспомогательных участков и участков специализированных (по среде, давлению, герметичности и пр.) на основе концепции «одной платформы». Унификация по большинству типов используемой арматуры для различных участков применения создает значительные возможности по снижению стоимости и свертыванию арматуры в рамках целой проектной спецификации. Совпадение главной функции, которой обладает арматура для разных участков применения, и создает эти уникальные возможности. Формулирование новых дополнительных функций арматуры как технической системы на основе системного анализа и определение наиболее вероятных будущих подсистем на основе критериев свертываемости позволяет создать базу для дальнейшего прогнозирования развития арматуры.
Развитие потребностей технологических схем и других надсистем выступает главным двигателем к анализу вероятных изменений в функциях арматуры и включению или исключению разных подсистем. Информационные надсистемы, связанные с интеллектуализацией арматуры, и экологические надсистемы, определяющие новые требования к сертификации арматуры и ее утилизации, также можно считать весомыми. Они создают большое давление на потребителей арматуры и далее по цепочке на разработчиков арматуры. Как можно видеть многие из приведенных факторов относятся в большой степени к человеко-машинной надсистеме и определяются возможностями вытеснения человека из системы.
Массовость применения арматуры в настоящее время позволяет предположить, что тенденции к использованию технологий массового обслуживания, которые могут быть взяты из таких областей, как ритейл, продажа авиабилетов и пр., также будут развиваться. Пример: многие сайты компаний общепромышленной арматуры уже строятся как «автоматическое обслуживание» потребителей. При регистрации вы можете сделать заказ, в течение нескольких минут получить проектный расчет арматуры, узнать, есть ли она на складе, или, если уже сделали заказ, узнать, в каком он состоянии.
Качество применения того или иного решения, внедрения той или иной подсистемы или изменения конструкции арматуры будет определяться во многом, насколько она удовлетворяет потребностям потребителей. Эти потребности часто можно определить не через субъективное мнение потребителей, а на основе отражения движения и изменения потребностей через закономерности повышения идеальности и свертывания арматуры как технической системы.
Если потребность уже определена, то задачей становится выбор типа подсистемы из множества вариантов. Так, выбор типа арматуры или фильтра-регулятора или типа пневмопривода может составить непростую задачу. Одна и та же функция может выполняться разными типами подсистем арматуры. Критерием выбора будет степень свернутости решения, использования уже существующих подсистем и доступных внутренних ресурсов в арматуре. Обеспечение минимальных изменений в подсистемах арматуры, но при этом максимально эффективное выполнение главной функции и функций, обеспечивающих работоспособность арматуры можно назвать основной задачей при формировании новых подсистем. Тип доступных ресурсов подскажет, как можно решать задачу.
Введение новых элементов в арматуру для обеспечения выполнения новых функций или установка уже существующих технических устройств представляет из себя отдельный блок задач. В этом случае, как правило, не используются уже существующие подсистемы. Критерий свертывания в данном случае выполняется, если учесть при анализе, насколько свернута система. В анализе нужно учитывать экономические (стоимость комплектующих и переделки имеющихся подсистем арматуры), организационные, функциональные и потребительские качества новых подсистем в арматуре.
В заключение можно сделать некоторые обобщения. При проектировании технологических схем или разработке арматуры, необходимо рассматривать перспективные конструкции арматуры, соответствующие закономерностям развития технических систем. В долгосрочном плане такая арматура даст большую отдачу по сравнению с устаревшими техническими решениями.
Наиболее важными линиями развития, особенно запорной арматуры, по нашему мнению являются линии ее свертывания по размерам, усилиям и времени. Из наиболее сильных влияющих надсистем в настоящее время можно отметить усиление влияния надсистемы автоматизации. Использование доступных ресурсов, имеющихся в технической системе арматуры, позволяет применить наиболее эффективные механизмы свертывания.
Генеральной линией при рассмотрении возможных новых подсистем в арматуре должно стать понимание, что реализация функций должна происходить не за счет увеличения новых подсистем, а за счет использования механизмов свертывания.