ВВЕДЕНИЕ

 Гибкие автоматизированные производственные системы (ГАПС) - это современный способ организации малотоннажных многоассортиментных  химических производств, выпускающих продукцию разнообразного, быстро меняющегося ассортимента в небольших объемах. Примерами таких производств могут служить производства органических красителей и полупродуктов (а/о “Пигмент”), лакокрасочных материалов (Котовский ЛКЗ), кинофотоматериалов, синтетических лекарственных препаратов и т.п. ГАПС – это периодические или полупериодические производства малотоннажной, многономенклатурной продукции с меняющимся ассортиментом и планом выпуска, в которых полностью или в значительной степени автоматизированы процессы – планирования производства, управления, контроля за ходом выполнения технологических процессов, подачи и подготовки сырья, упаковки и складирования готовых форм, ремонта, очистки и подготовки к работе химических аппаратов, монтажа и демонтажа оборудования, очистки и утилизации отходов. Естественно, уровень автоматизации  каждого из перечисленных видов деятельности  может быть разный. Возрастание его приведет к перерождению автоматизированных производств в автоматические .

В научном и инженерных планах создание ГАПС – трудная проблема. Решение ее стало возможным на основе разработанных В.В. Кафаровым  принципов и методов  кибернетической организации химических производств [1-3]. Применение системного подхода к созданию ГАПС позволяет осуществлять совместное решение взаимообусловленных и взаимосвязанных задач: автоматизированного синтеза структуры ХТС, аппаратурного оформления, компоновок[4,5], календарного планирования и оперативного управления[6-11], разработки систем искусственного интеллекта распознавания производственных ситуаций и принятия решений [12]. Таким образом, синтез ГАПС осуществим лишь с позиций системного подхода, когда все эти вопросы рассматриваются в комплексе и решаются одновременно с учетом зависимости и влияния одной проблемы на все остальные .

Условно по тоннажу продукции и структуре ее ассортимента  все химические производства можно разделить на крупнотоннажные, ориентированные на продукцию конкретного фиксированного ассортимента, и малотоннажные, выпускающие продукты разнообразного быстро меняющегося ассортимента. Под крупнотоннажными будем в дальнейшем понимать химические продукты, ежегодный выпуск которых составляет от сотен до десятков тысяч тонн, а под малотоннажными - от граммов до десятков тонн .

В отличие от крупнотоннажных химических производств (серной кислоты, аммиака, минеральных  удобрений), где ассортимент продукции фиксирован, объем ее выпуска превышает 1000 т/год, а технологические схемы ориентированы на единственный продукт и функционируют преимущественно в непрерывном режиме, малотоннажные многоассортиментные производства характеризуются следующими признаками:

- обширный ассортимент продукции непостоянной номенклатуры при объемах выпуска от нескольких килограммов до сотен тонн в год ;

- многообразие видов перерабатываемого сырья, в том числе уникального и его высокая стоимость (иногда стоимость сырья составляет до 85-90% стоимости продукции);

- возможность получения одного и того же продукта из сырья разных видов и разными способами;

- сложность технологической структуры производства (разветвленные технологические схемы с множеством связей по сырьевым и полупродуктовым потокам);

- преимущественно периодический режим функционирования оборудования технологических схем ;

- взаимозаменяемость отдельных видов и марок продукции в сфере их потребления .

Кроме отмеченных  особенностей  описываемый класс производств характеризуется применением в одной ХТС аппаратов как периодического, так и непрерывного действия, широким использованием в качестве транспорта веществ «самотека» и «передавливания», размещением оборудования нескольких ХТС в одном производственном здании (при этом оборудование одной схемы может быть размещено в разных зданиях) .

Преимущественное использование в ГАПС периодической организации технологических процессов объясняется такими ее преимуществами как обособленность в пространстве и времени, обуславливающую простоту дозировки реагентов, выгрузки реакционных масс и аналитического контроля, возможность последовательной переработки каждой партии сырья во всех стадиях производства, что облегчает выявление причин снижения качества продукции и исключает смешение недоброкачественной партии с другими. Из-за быстрой сменяемости ассортимента выпускаемой продукции замена периодических процессов непрерывными не всегда целесообразна, а из-за сложных процедур синтеза часто невозможна .

То обстоятельство, что стадии технологических процессов многоассортиментных производств до некоторой степени инвариантны их аппаратурному оформлению, позволяет сравнительно легко организовать выпуск нескольких сходных марок продукции на одной ХТС при выполнении всех требований по выработке каждого продукта.  К свойствам ГАПС, обусловленным особенностями этих производств,  также относится возможность быстрой перестройки схемы на выпуск очередного продукта, многоцелевое использование отдельных аппаратов, возможность изменения в процессе производства плановых показателей по отдельным продуктам, выпуска нового ассортимента продуктов при минимальной реконструкции аппаратурного оформления схемы .

Некоторые продукты малотоннажных производств называют также продуктами тонкого органического синтеза.

ГАПС ориентированы на производство лакокрасочных материалов, синтетических красителей и органических промежуточных продуктов, химических реактивов и особо чистых веществ, кино- и фотоматериалов, товаров бытовой химии, изделий из пластмасс и композиционных материалов, а также пестицидов, синтетических лекарственных  препаратов, синтетических душистых веществ, стабилизаторов полимерных материалов и некоторых других классов химической продукции .

Таким образом, для малотоннажных химических производств характерен обширный и непостоянный ассортимент продукции, который обновляется за счет создания промышленностью ее новых перспективных видов. Разработка и освоение производства малотоннажных химических продуктов от лабораторных исследований до включения в действующий ассортимент требуют значительного времени, их жизненный цикл в сфере потребления, как правило, очень короток. Экономически не выгодно проектировать производства, ориентированные на конкретный продукт, и следует разрабатывать технологические системы, обеспечивающие широкий набор аппаратурно - подобных технологических процессов .