Питання 3. Технологічна система та її складові

Технологічною системою називають об'єкт, який взаємодіє із зовнішнім середовищем, складається з великої кількості елементів, які взаємопов'язані між собою потоками і функціонують як риже ціле із спільною метою - забезпечити економічно доцільне перероблення сировини на потрібну продукцію.

Елемент технологічної системи складається з технічної системи, і технологічного процесу (операції), який відбувається у технічній системі або за її допомогою.

Прикладом технічної системи може бути млин, піч, прес-форма, верстат, ніж тощо. У цих технічних системах відбуваються відповідні технологічні процеси, наприклад, у млині - подрібнення, у печі -випалення тощо. Ще один приклад: на токарному верстаті (технічна система) різанням (технологічний процес) заготовці надають певної форми, розмірів та шорсткості поверхні.

Підсистема технологічної системи складається з одного або кількох елементів. Підсистема функціонує як самостійна частина системи.

Зв'язок між складовими системи (підсистемами і елементами) відбувається за допомогою потоків.

Потоки відображають перенесення сировини чи проміжної продукції, енергії тощо від одного елемента до іншого.

Технологічна система із довкіллям зв'язана входами і виходами, через які обмінюється сировиною, проміжною або готовою продукцією, відходами, побічною продукцією, енергією та інформацією.

Через входи система сприймає дію інших систем та підсистем виробництва. Через виходи сама діє на них.

Технологічні системи складні і багатостадійні: складні, оскільки складаються з великої кількості підсистем і елементів; багатостадійні, оскільки перехід від сировини до готової продукції в багатьох випадках потребує багаторазового перероблення попередньо отриманої продукції або проміжною продукції.

Основними стадіями у технологічній системі є підготовлення сиро­вини до перероблення; перетворення сировини; виведення з системи напів-, готової і побічної, якщо вона є, продукції та відходів.

На першій стадії мають місце лише фізичні та механічні процеси, а тому підготовлена сировина без хемічних змін переходить на другу стадію для перетворення.

На другій стадії проходять фізико-хемічні та хемічні процеси, внаслі­док яких утворюються проміжна або готова і побічна продукція та відходи.

На третій стадії (виведення продукції із системи) хемічних перетворень немає. Тут проходить розділення на проміжну, готову і побічну продукцію та відходи. Часом має місце вилучення сировини, яка не потрапила у взаємодію.

Наприклад, виробництво чавуну: на першій стадії має місце подрібнення руди, флюсу і підготовлення шахти; на другій - горіння палива, відновлення заліза та домішок із їх сполук, навуглецювання заліза тощо; на третій - розділення отриманої продукції на: чавун, рак, домновий газ, пил тощо.

За ієрархією технологічні системи поділяються на макро- та мікросистеми. Відповідно до цього поділу технологічні системи аналізують на макро- та мікрорівні. До макросистем належать, наприклад, територіально-промислові комплекси та галузі. Технологічні системи, які розглядають на рівні об'єднання чи підприємства, належать дп мікросистем. Технологічні системи обох рівнів взаємопов'язані. На сьогодні найкраще піддаються аналізу мікросистеми. Щоб виявити екомічність системи, треба проаналізувати її кожну складову частину.

За зв'язками з оточенням технологічні системи поділяють на відкриті, замкнені та комбіновані.

Відкриті системи складаються з елементів, в яких сировина повністю перетворюється на готову продукцію за час перебування в елементі. На виході із системи отримують готову продукцію. Наприклад, виробництво сталі у кисневому конвертері (англ. від лат. «сопуегто» - перетворюю).

У замкненій (циркуляційній) системі передбачено багаторазове перетворення сировини або одного з її компонентів до того самого елемента для перетворення на продукцію. Такі системи використовують у виробництві поліетилену високого тиску, під час якого лише 20% етилену перетворюється у поліетилен, решта етилену після очищення знов повертається до того самого елемента.

У комбінованих системах одна зі складових сировини послідовно проходить усі елементи, а друга циркулює багато разів через окремі елементи системи. Такі системи використовують, наприклад, при виробництві бензину: для відновлення активності каталізатор постійно циркулює між контактним апаратом, де відбувається каталізний процес і генератором, в якому його поверхня очищається від вуглецю.

Замкнені та комбіновані системи компактніші, ніж відкриті. У них менші витрати електричної енергії, палива, повніше використовується сировина, менше утворюється побічної продукції, взаємодія реагуючих речовин проходить з великою швидкістю, внаслідок чого повніше використовується об'єм агрегату. Отримана продукція якісніша.

Замкнені і комбіновані системи є основою створення маловідходних і безвідходних технологій.