автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Моделирование организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

На правах рукописи

Шлыкова Анна Анатольевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

(на примере гипсосодержащих материалов)

Специальность: 05.02.22 - Организация производства (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 1 НОЯ 2013

Москва-2013

005538524

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Волков Андрей Анатольевич Официальные оппоненты:

Киевский Леонид Владимирович, доктор технических наук, профессор Общество с ограниченной ответственностью (ООО) «Научно-проектный центр «Развитие города», генеральный директор

Морозенко Андрей Александрович, кандидат технических наук, доцент Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), доцент кафедры Строительства объектов тепловой и атомной энергетики

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет» (ФГБОУ ВПО «ВГАСУ»).

Защита состоится 5 декабря 2013 года в 15.00 на заседании диссертационного совета Д212.138.01 на базе ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, «Открытая сеть образования в строительстве», ауд. №9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».

Автореферат разослан 5 ноября 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Куликова Екатерина Николаевна

-3-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. В настоящее время разработка научных, методологических и организационных принципов совершенствования организации строительного производства является исключительно важной и своевременной и напрямую связана с решением задач по применению новых конкурентоспособных материалов с высокими санитарно-э ко логическими стандартами. В связи с этим в данной научной работе исследовано применение вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве. Применение таких ресурсов решает две актуальные задачи, 1-я из которых -оптимизация организации строительного процесса с уменьшением срока и издержек строительства, 2-я - разработка принципов повышения эффективности функционирования и качества организации производственно-экологических систем.

Так, при решении вышеперечисленных задач социально-экологическая сторона проблемы удачно совмещается с чисто экономической, поскольку огромное количество безвозвратно теряемых полезных веществ может, при их рациональном извлечении, существенно увеличить сырьевые ресурсы для строительства.

Выполняя решения законодательных органов (Федеральный закон РФ №7-ФЗ от 10.01.2002 «Об охране окружающей среды», Федеральный закон РФ №89-ФЗ от 24.06.1998 «Об отходах производства и потреблении») и требования государственных стандартов (ГОСТ Р ИСО 10396-2006 «Выбросы стационарных источников», ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана природы. Атмосфера») директивные ведомства постановили интенсифицировать работы по модернизации и строительству производственно-экологических систем.

Также необходимо учитывать факт постоянно растущих мировых требований к применяемым строительным материалам для строительства зданий и сооружений (СанПиН 2.1.2.1002-00 «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям»).

Основной целью эффективной организации строительного производства является направленность всех организационных, технических и технологических решений на достижение конкретного результата - ввода в действие объекта с необходимым качеством и в установленные сроки. Так строительство каждого объекта допускается осуществлять только на основании предварительно разработанной проектной документации, в которой четко определены технологии производства работ, применяемые материалы и решения. Одним из важных параметров является экономический эффект от применения проектных решений, варьирование которых в определенных условиях, может влиять на уменьшение или увеличение прибыли для организации. С другой стороны строительный проект должен учитывать комплекс научных, технических, организационных и хозяйственных мероприятий для повышения эффективности строительного производства и технического развития. Выбор материалов в значительной мере определяет «взвешенную сумму» социально-экологического и технико- экономического показателей оптимальности.

-4В свою очередь, задача построения структурно-функциональной модели организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве позволяет объединить различные комплексы экономики Российской Федерации и повышать их общую эффективность, следовательно, вышеуказанная задача обладает необходимыми признаками актуальности.

Проведенный анализ позволил сделать вывод о целесообразности применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем, обеспечил необходимую информационную и научную базу для проектных решений и организации производства в строительстве.

Научно-техническая гипотеза диссертации состоит в предположении возможности повышения эффективности строительного производства на основе структурно-функционального моделирования организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Цель исследований состоит в построении структурно-функциональной модели организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Достижение цели требует решения следующих основных задач:

• анализ производственно-экологических систем вторичных ресурсов для строительства;

• анализ состояния, перспектив, организационного потенциала и практики применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

• построение структурно-функциональной модели организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

• построение системы критериев организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

• разработка методики оценки эффективности организации производственно-экологических систем;

• разработка методики перспективного планирования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

• практическая апробация предложенных решений;

• определение перспективных направлений дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области.

Объектом исследования являются производственно-экологические системы вторичных ресурсов для строительства.

Предмет исследования - организационный потенциал, процессы и результаты применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Теоретические и методологические основы исследования определяются проблемной областью решаемых задач и включают в себя методы структурной организации строительного производства, функциональный подход,

теорию и практику отечественного и зарубежного применения вторичных ресурсов в строительной отрасли, а также методы проектной и оперативной оптимизации и методы математического моделирования процессов производственно-экологической системы.

Научная новизна диссертации состоит в создании:

1) структурно-функциональная модели организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

2) системы критериев организационного-потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

3) методики эффективности организации производственно-экологических систем;

4) методики перспективного планирования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Практическая значимость состоит в разработке структурно-функциональной модели организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве, которая служит для повышения эффективности строительного производства и применения вторичных ресурсов. Указанная модель является теоретической базой для научно-обоснованного планирования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Реализация результатов исследований. На основе полученных результатов для научных и проектных организаций, производственных и строительных фирм и предприятий подготовлены рекомендации по применению вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве. Экспериментальная проверка и практическое внедрение результатов работы осуществлялось в Закрытом акционерном обществе (ЗАО) «Управление экспериментальным строительством «Стройпрогресс»». Отдельные результаты исследования внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «МГСУ».

Публикации и апробация работы. Результаты работы отражены в 14 публикациях автора (4 из них включены в перечень ВАК), докладывались и обсуждались на Словацко-Польско-Российском симпозиуме «Теоретические основы строительства» (Жилина, Словакия, 2010), 5-ти международных Научно-технических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - Формирование среды жизнедеятельности» (Москва, МГСУ, 2007-2011 гг.), научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях» (Москва, ВВЦ, НТТМ, 2008), межд. науч.-техн. конф. «Проблемы и достижения Строительного Комплекса» (Ижевск, ГТУ, 2010), заседаниях и семинарах кафедры Информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве ФГБОУ ВПО «МГСУ».

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, основных выводов и предложений, библиографического списка и приложений.

Содержание диссертации соответствует п.п. 1,4,5,7 Паспорта специальности 05.02.22 - Организация производства (строительство).

-6-

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность темы исследования, формулируются цель диссертации и задачи исследования. Даются определения объекта и предмета исследования, раскрываются принципы примененной автором методологии решения проблемы, перечисляются основные пункты научной новизны работы, излагаются положения, выносимые на защиту, разъясняется практическая значимость диссертации, поясняется ее апробация на конференциях и симпозиумах, а также сообщается о ее внедрении в учебный процесс подготовки специалистов, бакалавров и магистров в ФГБОУ ВПО «МГСУ».

Проведенный в первой главе анализ потенциала и практики применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве показал, что, несмотря на определенный прогресс в области производства и последующего применения вторичных ресурсов, данная область имеет существенные перспективы развития, поскольку вопросы сохранения окружающей среды и дальнейшего развития экономики в наше время стали особенно актуальными.

Вторичные материальные ресурсы производственно-экологических систем - это техногенные отходы, образовавшиеся в результате технической деятельности производственно-экологических систем, которые представляют ценность как сырьевые материалы для производства разнообразной продукции. Для утилизации промышленных отходов (рис. 1) возможны различные пути, однако, переработка используемых отходов (вторичных сырьевых ресурсов) наиболее эффективна.

производство

производственно-экологические системы

технологические потери

отходы производства

отходы

неиспользуемые

отходы используемые (вторичное сырье)

сдача заготовительным организациям

переработка на

предприятии-производителе

переравотка на предприятиях своея отрасли

переработка на предприятиях других отраслей

захоронение

Рис.1. Утилизация промышленных отходов

-7В табл. 1 приведена классификация вторичных сырьевых ресурсов в момент выделения их из основного технологического процесса (по П.И. Боженову).

Табл. 1. Классификация вторичных сырьевых ресурсов в момент выделении их из

основного технологического процесса

Класс Технология получения Сфера применения

А Продукты, не утратившие природных свойств Карьерные остатки и остатки после обогащения на полезное ископаемое - заполнители бетона; - исходное глинистое, карбонатное или силикатное сырье для получения различных строительных материалов (керамики, извести, автоклавных материалов и др.)

Б Искусственные продукты, полученные в результате глубоких физико- химических процессов Физико-химические процессы, протекающие при обычных или чаще высоких температурах - производство цементов; - гипсосодержащие материалы; - материалов автоклавного твердения; -шлакопортландцементы и др.

В Продукты, образовавшиеся при длительном хранении в отвалах Физико-химические процессы, протекающие в отвалах (самовозгорание, распад шлаков и образование порошка и др.) -горелые породы (дорожные основания, применение в жаростойких бетонах и пористых заполнителях и др.)

Анализ состояния, перспектив, организационного потенциала и практики применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве целесообразно производить с применением инструментов экономики, в связи с тем, что годовой экономический ущерб от загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления оценивается на уровне 10% валового внутреннего продукта (по Л.И. Дворкину, О.Л. Дворкину). При этом следует понимать, что наиболее эффективным путем решения утилизации промышленных отходов является их применение как техногенного сырья при получении различного вида продукции и прежде всего строительного назначения. Решение проблемы ресурсосбережения в строительной отрасли - это поиск новых резервов, важнейшим из которых является широкое применение вторичных сырьевых ресурсов производственно-экологических систем.

Научно-технический прогресс приводит к увеличению объемов производства, в результате чего, используется все большее количество природных ресурсов - минеральных и органических сырьевых продуктов, что приводит к накапливанию огромных объемов отходов. По данным Минэнерго России, наряду с возрастающим потреблением минеральных и органических сырьевых продуктов растет и потребление энергетических ресурсов (табл. 2) и, как следствие, потребность в топливе (табл. 3).

Табл. 2. Прогноз поэтапного развития производства электроэнергии на период до 2030

года

Ед. изм - млрд. кВт.ч 2005г. (факт) 2008г. (факт) I этап II этап III этап

Производство электроэнергии, всего 953 1037 до 1243 до 1553 до 2224

в т.ч.

потребление электроэнергии, внутренний спрос 941 1021 до 1218 до 1518 до 2164

экспорт электроэнергии (сальдо) 12 16 до 25 35 до 60

Табл. 3. Прогноз потребности тепловых электростанций в топливе на период до 2030

года

Ед. изм.- млн. тонн условного топлива 2005г. (факт) 2008г. (факт) I этап II этап III этап

Суммарная потребность в топливе 286 304 296-333 348-388 416-460

в т.ч.

газ 194 214 210-222 233-237 265-266

твердое топливо (уголь и прочее) 77 79 74-101 97-137 131-185

мазут 8 5 5-6 6-7 6-7

Исходя из данных, привеленных в табл. 2 и 3, необходимо оценить и количество отходов, однако, в случае интеграции в топливно-энергетические комплексы производственно-экологических систем можно получить вторичные сырьевые ресурсы.

В целом, вторичные ресурсы от отходов промышленности позволяют удовлетворить потребность в сырье для производства строительных материалов до 40% и при этом снизить затраты на их изготовление и потребление энергоресурсов, т.к. разработка природных ресурсов является более дорогостоящей. Таким образом, повышение эффективности строительного производства на основе использования организационного потенциала применения вторичных материалов достигается не только на этапах разработки строительного проекта и производства строительно-монтажных работ, но и на этапе производства строительных материалов, т.к. является базовым элементом строительного комплекса. Проведенные исследования также послужили основой для построения структурно-функциональной модели организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Методологическая схема исследования, проведенного в диссертации, представлена на рис. 2.

НАУ1ШО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА Возможность повышения эффективности строительного производства на основе структурно-функционального моделировагася организационного потенциала применения вторичных ресурсов пронэводственно-эколопгческнх систем в строительстве ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ производственно-экологические системы вторичных ресурсов для строительства

*

т ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ организационный потенциал, процессы и результаты применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве

ЦЕЛЬРАБОТЫ построение структурно-функциональной модели организационного потенциала применены« вторичных ресурсов производственно экологических систем в строительстве

задачи исследования

аналш производстаенно-э ко логических систем вторичных ресурсов для строительства;

«и-1 состояния, перспектив, оргакнзпционного потенциала в практики применения вторичных ресурсов производственно-«алогических систем в строительстве;

- построение структурно-функциональной модели организационного потенциала применения вторичных ресурсов пронтводственно-экологическнх систем ь строительстве;

построение системы критериев организвпноиного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

- разработка методики оценки эффективности органнгзции производственно-экологических систем

разработка метода перспективного планирования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

практическая апробация предложенных решений: -определение перспективных направлений дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области.

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

методы структурной организации строительного производства, функциональный подход, теорию н практику отечественного н зарубежного применения вторичных ресурсов в строительной отрасли, а также методы проектной н оперативной оптимизации, и методы математического моделирования процессов производственно-экологической системы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ - разработана структурно-функциональная модель организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве:

• определены системы критериев органнзахшонного-потенциала применения вторичных ресурсов пронзводственно-экологнческнх систем в строительстве;

выработана методика эффективности организации производственно-экологических систем;

• разработан метод перспективного планирования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Выявленные в результате анализа возросшие показатели накапливания производственных отходов позволили сформулировать предметную область исследований в части применения производственно-экологических систем производства вторичных сырьевых ресурсов;

2. Проведенные исследования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем позволили сделать выводы о целесообразности их широкого применения для удовлетворения ресурсных потребностей строительства;

3. Построена структурно-функциошльнАЯ модель организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

4. Разработана система критериев организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

5. Определена методология оценки эффективности организации производственно-экологических систем путем формулирование основных принципов оптимального проектирования и функционирования производства в режимах стабилизации н оптимизации параметров;

6. определены методы перспективного планирования вторичных ресурсов производственно-экологических систем путем выбора экологичных строительных материалов на их основе;

7 Предложены перспективные направления дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области,_

т ____

ПРАКТИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ РЕШЕНИЙ

Результаты работы отражены в 14 публикациях автора, докладывались я обсуждались на Словацко-Польско-Российском симпозиуме «Теоретические основы строительства» (Жилина, Словакия, 2010), 5-ти межд. Научн.-техн. коиф. молодых ученых, аспирантов и докторантов "Строительство - Формирование среды жизнедеятельности" (Москва. МГСУ, 2007-2011). научно-практ коиф. <|Научно-техн. творчество молодежи - путь к обществу основанному на знаниях» (Москва. ВВЦ, HTTM, 2008), межд. науч.-техн. коиф. «Проблемы к достижения Строительного Комплекса» (Ижевск, ГТУ, 2010), заседаниях кафедры «Информационных систем, технологий и автоматизации строительства» ФГБОУ ВПО МГСУ. Экспериментальная проверка и практическое внедрение результатов работы осуществлялось в Закрытом Акционерном Обществе "Управление экспериментальным строительством «Стройпрогресс»».___

Рис. 2. Методологическая схема исследований

Вторая глава диссертации посвящена непосредственно структурно-функциональному моделированию организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве на основании проведенных исследований современного состояния теории и практики использования организации применения вторичных ресурсов и повышения эффективности производственных процессов строительной отрасли.

Организационный потенциал строительства включает в себя целый комплекс блоков, которые подлежат управлению, планированию и постоянному анализу деятельности строительных организаций.

Основываясь на теоретических базах систем управления потенциалом строительных предприятий (по А.Г. Плеханову), которые являются комплексными, многофакторными и включают в себя ряд подсистем: управление персоналом, маркетингом, производством, инновациями и финансовой деятельности, представленная схема организационного потенциала строительства включает в себя и потенциалы производственной мощности и производственной программы и формирует стратегию организации (рис. 3).

Рис. 3. Схема организационного потенциала строительства

На рис. 3 видно, что одним из факторов развития потенциала строительства является «ресурсный», притом, в перспективе вопрос о привлечении в строительство первичных (природных) ресурсов будет стоять наиболее остро в связи с их постепенным исчерпанием. Таким образом, следующая система критериев для предпочтений выбора организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве будет наиболее актуальна:

1) рациональность использования материально-технических ресурсов (предпочтение формируется, исходя из международного стандарта по созданию экологического менеджмента);

-112) динамика изменения количества вторичных ресурсов производственно-экологических систем;

3) качество и конкурентоспособность строительных материалов на основании применения вторичных ресурсов;

4) экологичность предприятий за счет применения производственно-экологических систем;

5) ресурсосбережение производственными системами - отдавая предпочтение вторичным сырьевым ресурсам.

6) регулярность мониторинга производственных и сопутствующих

процессов;

7) территориальный критерий распределения производственно-экологических систем вторичных ресурсов и их потребителей;

8) организационно-логистический критерий для рациональной доставки сырья.

Основываясь на проведенном в данном исследовании анализе области применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем, автором предложена структурно-функциональная модель организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве (рис. 4).

Третья глава диссертации посвящена разработке методики оценки эффективности организации производственно-экологических систем, отражая опыт эффективности применения в нашей стране и в зарубежных промышленно-развитых странах производственно-экологических систем.

Одним из наиболее перспективных методов производства вторичных ресурсов производственно-экологических систем признан известняковый, в котором социально-экологическая сторона проблемы очистки дымовых газов удачно сочетается с чисто экономической - возможностью получения высококачественного сульфогипса. В дополнение к этому, необходимо учитывать результаты анализа организационной структуры производственных процессов получения сульфогипса, который представляет собой сложную систему, состоящую не только из последовательно включенных участков приготовления орошающего раствора в циркуляционном сборнике, абсорбции диоксида серы в скруббере, сгущения осадков сточных вод в отстойнике и фильтрации шлама на вакуум-фильтре, но и оборотных потоков, которые образуют глубокие обратные связи в виде «рециклов». Это обстоятельство существенно усложняет решение задачи эффективной структурной организации процесса и оптимизации его проектирования.

Установлено, что большую часть времени организационная система должна стабилизировать состав промежуточных материальных потоков на выходе отдельных производственных операций в рамках наложенных ограничений, а изменение заданий на стабилизацию следует выполнять лишь после того, как производительность перестанет удовлетворять принятым ограничениям. На основе этого утверждения предложено разработать новую стратегию оптимизации проектирования организации процесса, в соответствии с которой необходимо учитывать различные уровни управления и разные режимы работы ПЭС производственно-экологических систем получения сульфогипса.

"Я 2

й. о о о

а §

■а я о

л н о

я ■а

к

■о к

□ <<

•а я к *а 2 ^

3 §

п> о Я я

В)

н о о Д

II

Е ~ х •а о

я

ь §

а V

о

в я о

-3

о я о н о Я

в

к

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РФ

ЭФФЕКТИВНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВТОРИЧНЫХ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ:

43

я о

" ё-■о я о

0 с и к

Я о

ХЗ Я

1 ё

° к § е

ч 2

2 § §

(г о 43 -1

ДОБЫЧА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

МЕТАЛЛУРГИЯ

ХИМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

ЭЛЕТРОЭНЕРГЕТИКА

ТЭС С ИНТЕГРИРОВАННОЙ ПРОИЗВОДСТЕННО-ЭКСШОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ПО ОЧИСТКЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ОТ вО;

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПРОИЗВОДСТВО П1ПСО-

СОДЕРЖАЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СУЛЬФОГИПСА

2

А -- ; 1 этап

/ч

ЦЕЛЕВОЙ ПРОДУКТ

(ГНПСОСОДЕРЖАЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ)

РУКОВОДСТВОВАТЬСЯ МЕЖДУНАРОДНЫМ СТАНДАРТОМ ПО СОЗДАНИЮ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МЕНЕДЖМЕНТА

ЗАЩИТА РЕСУРСОВ: ОГРАНИЧЕНИЕ ВЫБРОСОВ: СОКРАЩЕНИЕ ОТХОДОВ; ОГРАНИЧЕНИЕ РИСКОВ: ПРОИЗВОДСТВО БЕЗВРЕДНЫХ ПРОДУКТОВ.

11 этап

ВТОРИЧНЫ!

РЕС5

СЫРЬЕВЫЕ РСЫ

(сульфопзпс)

111 этап

ПРОИЗВОДИТЬ ОЦЕНКУ РЕСУРСОВ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОЧТЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ

ПО РАСПАДУ В ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ

перерабатываемые природной средой (1) - не перерабатываемые природной средой (не рекомендуется)

Ш

происхождению

- техногенные (I)

- природиые (2).

1 баял - наименьшее по уровню негативное влияние;

2 балла — среднее по уровню негативное влияние;

3 балла— наибольшее по уровню негативное вл11яннс.

ПО ЗАТРАТАМ НА ПЕРЕРАБОТКУ

требующие переработки (1) не требующие значительной переработки (2) - требующие значительной переработки(3)

РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗМА ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРЕДПРИЯТИЯ - инфраструктуры по потреблению вторичных сырьевых ресурсов по различным, регионам РФ

ИНТЕП'11РОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ - модернизация и создание новых производств

НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ БАЗА обращения с отходами ь сырьевым ресурсом

ДОСТАТОЧНОСТЬ СОЦИАЛЬНЫХ СТИМУЛОВ - природоохранные мероприятий в части сбора и переработки вторичного сырья - задача

¡ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ - проведение мониторинга отходами и создание развитой информационной инфраструктуры реализации вторичного сырья _ __

рациональном алгоритмическом обеспечении необходимы значительно меньшие сведения об объекте организации по математическому моделированию.

Так, аналитические математические модели процесса сравнительно громоздки поскольку состоят из 14-и нелинейных уравнений материальных и энергетических балансов, в то время как для синтеза алгоритмов системы оптимизации проектирования требуется модель вида:

¿ = 1,2 ,...,п У = 1,2, ...,т,

где (р) - передаточная функция, описывающая в операторном виде связь параметров процесса на выходе 1 -того скруббера с ]-тым возмущением; к, а0, а¡, я* Ь0, Ь, - коэффициенты, полученные линеаризацией аналитической математической модели.

При таком приближении необходимого для алгоритмизации описания процесса проектирования организационных структур не всегда необходимо добиваться весьма точной идентификации аналитической модели (рассчитанные значения выходных параметров процесса отличались от фактически измеренных значений не более, чем на 1,5 %). Более того, для идентификации этой модели потребовалось определить значения 13 неизвестных коэффициентов так, чтобы реакция модели на скачкообразные возмущения была близка экспериментально полученным переходным характеристикам процесса.

С учетом изложенного, в диссертации представлено, что для оперативных расчетов управляющих воздействий и содержания гипса в сточных водах (шламе) на выходе каждого скруббера (или вакуум-фильтра) целесообразным использовать в системе автоматизации проектирования идеализированную модель, которая может иметь вид:

, = - ВД - [к((0 * <?!(0 * с(0/кс]} (2)

( = 1,2, ...,п,

где и - число последовательно включенных зон взаимодействия потоков в скруббере; (г - расход известняковой суспензии (шлама); К/ - объем ¡-той зоны скруббера, занятый орошающим раствором; N¡.1 - сдержание сульфогипса в орошающем растворе на выходе и на входе в ¡-тую зону скруббера; С -содержание диоксида серы в очищаемом газе; (¿1 - расход очищаемого газа, подаваемого в \ -тую зону скруббера; / - время; кс - стехиометрический коэффициент; к ,• - периодически идентифицируемый коэффициент.

При сопоставлении упомянутых выше аналитических моделей с моделью (2) становится очевидно, насколько адаптивная идентификация модели в ходе проектирования организации ПЭС позволяет сократить объем априорных сведений, необходимых для синтеза организационных структур, в большинстве случаев для организации производства сульфогипса в автономном режиме достаточны весьма грубые математические описания в виде обыкновенных уравнений материальных балансов.

-14В главе представлено изучение и анализ свойств статических режимов производства в широком диапазоне изменения возмущающих (расход и состав дымовых газов) и управляющих (расход извести и величина отбора суспензии сульфогипса) воздействий; при этом участки статических характеристик по качеству выходных потоков были представлены в виде проекции области допустимых производственных режимов (ОДПР) на плоскость независимых параметров (рис. 5). Эта область ограничена линиями заданной плотности суспензии «а-с», заданной степени очистки газа «Ь-с», а также линией

максимального расхода извести «а-Ь».

_ р .(г/я)

0,3

/0.2 '■6,1

/ / у

/ / У

д ,% --95

Г 90

85

О 10 20 30 40 иахг/ч)

Рис. 5. Проекция области допустимых производственных режимов на плоскость управляющих воздействий

Анализ полученных характеристик в пределах выделенных участков показал принципиальную возможность и целесообразность оптимизации производства сульфогипса даже при несовпадении производственного и экономического оптимумов. Так, совместное рассмотрение ОДПР и линий равного значения эффекта «Б» показало, что его максимум находится в точке «с» - точке пересечения границ р = р3 и Л = А3 (рис. 6).

Бз О: Б!

О 10 20 30 40 ии(кг/ч)

Рис. 6. Геометрическая интерпретация решения задачи проектирования организации ПЭС по критерию «эффект»

-15В четвертой главе диссертации в рамках метода перспективного планирования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве происходит сопоставление реализации строительного проекта с применением строительных материалов на основе сульфогипса и с применением стандартного проектного решения. Произведенные расчеты с помощью методики календарно-сетевого моделирования показали эффективность применения указанных строительных материалов (рис. 7).

3. Устройство внутренних перегородок и подвесных потолков из ГКЛ

2. Оштукатуривание стен с применением гипсовой сухой

5. Снижение трудозатрат

6. Сокращение сроков строительства

! 3. Устройство I вентиляционных коробов | из пазогребневых блоков

3. Повышение уровня зиергосбереженна

4. Снижение затрат на материалы

Рис. 7. Схема применения строительных материалов на основе сульфогипса

Применение гипсосодержащих строительных ресурсов с использованием вторичного сырья при производстве строительно-монтажных работ позволили достичь следующих результатов:

1) обеспечить более высокую безопасность строительных работ;

2) обеспечить рациональное природопользование и охрану окружающей среды;

3) повысить качество строительной продукции и степени готовности её к эксплуатации;

4) изменить характер сооружаемых объектов (в части отделочных работ), обеспечить их быструю адаптации к изменяющимся условиям производства;

5) сократить продолжительность строительства объектов непроизводственного назначения;

6) снизить энергозатраты;

7) повысить экономический эффект от применения таких материалов.

Перспективные направления дальнейших исследований применения

вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве диктуются новыми формирующимися разработками нормативно-правовой базы и новыми достижениями в области применения вторичных ресурсов. Так на основании Государственной программы РФ «Охрана окружающей среды» на

-162012-2020 гг., Государственной программы РФ «Доступное жилье экономического класса» на 2012-2016 гг. и стандарту ISO 14000 «Международный стандарт по созданию системы экологического менеджмента» разработана модель качества окружающей среды (рис. 8), актуальность которой, должна соответствовать научно-техническому прогрессу общества.

Рис. 8. Модель качества окружающей среды ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Диссертация посвящена решению актуальной научно-технической задачи - моделированию организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве (на примере гипсосодержащих материалов). Работа содержит результаты исследований по обобщению и развитию с единых теоретических позиций методов повышения качества разработки, проектирования и эффективности организации производственно-экологических систем вторичных ресурсов.

Основные полученные научные и практические результаты работы могут быть сведены к следующему:

1) выявленные в результате анализа возросшие показатели накапливания производственных отходов позволили сформулировать предметную область исследований в части применения производственно-экологических систем производства вторичных сырьевых ресурсов;

2) проведенные исследования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем позволили сделать выводы о целесообразности их широкого применения для удовлетворения ресурсных потребностей строительства;

3) построена структурно-функциональная модель организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

- 174) разработана система критериев организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

5) определена методика оценки эффективности организации производственно-экологических систем путем формулирование основных принципов оптимального проектирования и функционирования производства в режимах стабилизации и оптимизации параметров;

6) определена методика перспективного планирования вторичных ресурсов производственно-экологических систем путем выбора экологичных строительных материалов на их основе;

7) предложены перспективные направления дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

1. 'Шлыкова, A.A. Организация эффективного функционирования и совершенствования производственно-экологических систем (на примере получения сульфогипса) [Текст] // Вестник МГСУ, 2013, №10. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад — 0,25 п.л.).

2. Шлыкова, A.A. Оптимизация проектирования систем распределения нагрузок между параллельными агрегатами в производстве сульфогипса [Текст] // Сб. тр. 9-й межд. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности». - М.: МГСУ, 2011. - 0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад-0,15 п.л.).

3. Шлыкова, A.A. Выбор организационных структур и режимов проектирования производства сульфогипса [Текст] // Сб. тр. 8-й межд. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство -формирование среды жизнедеятельности». - М.: МГСУ, 2010. - 0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,15 п.л.).

4. * Шлыкова, A.A. О целесообразности проектирования и организации режимов динамической оптимизации производстенно-экологических систем [Текст] // Вестник МГСУ, 2011, №6. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

5. 'Шлыкова, A.A. Организация управления оборудованием для гидромеханиической обработки осадков сточных вод [Текст] // Известия вузов, серия «Строительство», 2009, №10. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад -0,25 п.л.).

6. Шлыкова, A.A. Построение физико-математических моделей процесса производства строительного гипса [Текст] // Сб. тр. XIX Словацко-российско-польского симпозиума «Теоретические основы строительства». Жилина, Словакия. - АСВ, 2010. - 0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,15 п.л.).

7. Шлыкова, A.A. Автономный и диспетчерский режимы организации производства сульфогипса [Текст] // Сб. тр. межд. науч.-техн. конф.

«Проблемы и достижения Строительного Комплекса». - Ижевск, ГТУ, 2010. -0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,15 пл.).

8. Шлыкова, A.A. Выбор и формулирование критерия оптимизации процесса получения гипса из дымовых газов [Текст] // Сб. тр. 7-й межд. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство -Формирование среды жизнедеятельности». - М.: МГСУ, 2009. - 0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад — 0,15 п.л.).

9. Шлыкова, A.A. Адаптивное управление процессом центрифугирования осадков сточных вод [Текст] // Сб. докл. науч.-практ. конф. «Научно-техническое творчество молодежи - путь к обществу, основанному на знаниях». - М.: ВВЦ, НТТМ-2008. - 0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад -0,15 пл.).

10. 'Шлыкова, A.A. Оптимизация управления процессом очистки сточных вод [Текст] // Известия вузов, серия «Строительство», 2008, № 4. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 пл.).

11. Шлыкова, A.A. - Адаптивное управление оборудованием для механической обработки осадков сточных вод [Текст] // Сб. тр. 6-й межд. науч,-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство -Формирование среды жизнедеятельности». - М.: МГСУ, 2008. - 0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,15 пл.).

12. Шлыкова, A.A. Организация проектирования и управления оборудованием для обезвоживания осадков сточных вод [Текст] // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». - 2008, №6 - http://ipb.mos.ru - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 пл.).

13. Шлыкова, A.A. Регулирование процесса центрифугирования осадков сточных вод в аппаратах непрерывного действия [Текст] // Сб. тр. 5-й межд. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности». - М.: МГСУ, 2007. -0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,15 пл.).

14. Шлыкова, A.A. Оптимизация проектирования систем фильтрования осадков сточных вод в барабанных вакуум-фильтрах [Текст] // Сб. науч. тр. «Автоматизация технологических процессов и инженерных систем. -М.: МГСУ, 2006. - 0,25 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,15 пл.).

* - 4 работы, опубликованные в научных изданиях, входящих в действующий перечень ВАК Минобрнауки России.

Лицензия ЛР №020675 от 09.12.1997 г.

ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»_

Подписано в печать: 01.11.2013. Формат: 60x84 1/16 Печать: XEROX

Объем: 1,0 п.л.__Тираж: 100 _Заказ №: б/н

129337, г. Москва, Ярославское ш., 26, ФГБОУ ВПО «МГСУ»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

042014551??

ШЛЫКОВА АННА АНАТОЛЬЕВНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

(на примере гипсосодержащих материалов)

Специальность: 05.02.22. - Организация производства (строительство)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

А.А.Волков

Москва - 2013 г

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................4

1. АНАЛИЗ ПОТЕНЦИАЛА И ПРАКТИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ......................................................................15

1.1. Анализ производственно-экологических систем вторичных ресурсов для строительства...........................................................................15

1.2. Анализ состояния, перспектив, организационного потенциала и практики применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве........................................................20

1.3. Повышение эффективности строительного производства на основе использования организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем.....................................30

1.4. Выводы по главе 1................................................................................39

2. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ............................................................................................42

2.1. Организационный потенциал строительства.....................................42

2.2. Система критериев организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве..................................................................................................45

2.3. Структурно-функциональная модель организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве...............................................................................................49

2.4. Выводы по главе 2................................................................................56

3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ..............................58

3.1. Особенности организационных структур и систем оперативного управления производством сульфогипса.....................................................58

3.2. Организация моделирования и оптимизации режимов функционирования систем получения сульфогипса..................................64

3.3. Прогнозирование оптимальных режимов работы производственно-экологической системы получения сульфогипса........................................80

3.4. Выводы по главе 3................................................................................98

4. ПРАКТИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ..........................................................................................101

4.1. Методика перспективного планирования применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.......101

4.2. Область применения сульфогипса в производстве строительных материалов.....................................................................................................116

4.3. Перспективные направления дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области.............................................................121

4.4. Выводы по главе 4..............................................................................124

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................................................................125

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................127

ВВЕДЕНИЕ

Строительство как отрасль народного хозяйства участвует в создании для всех отраслей народного хозяйства основных фондов -введенные в действие производственные мощности и объекты непроизводственного назначения. В процессе создания основных фондов задействованы промышленность строительных материалов и стройиндустрия, металлургия, машиностроение и другие. Основной стратегией развития строительства является формирование принципов и основ системы взаимозависимых организационных, экономических и технических параметров по обоснованию, созданию и обеспечению порядка и условий возведения зданий и сооружений в предусмотренный проектной документацией срок, с требуемым качеством и своевременным вводом их в эксплуатацию. При совершенствовании технических параметров при возведении зданий и сооружений, на этапе инициации строительного проекта и разработке проектной документации необходимо учитывать понятия «здоровье человека» и «окружающая природная среда». Согласно определению Всемирной организации здравоохранения «ВОЗ», под «здоровьем» понимается состояние полного физического, духовного и социального благополучия. Категория «окружающая среда» включает совокупность природных и антропогенных факторов, последние представляют собой факторы, порожденные человеком и его хозяйственной деятельностью и оказывающие преимущественно негативные воздействия на человека, условия его жизни и состояние здоровья. Таким образом, если учитывать при проектировании зданий и сооружений не только экологические требования, предъявляемые к строительным материалам, а и их «происхождение» и возможность последующей переработки, после использования, то можно достичь более высоких экономических и социально-экологических эффектов при

совершенствовании строительного комплекса и влиянию человека на окружающую природную среду. Одним из решений могут стать вторичные сырьевые ресурсы - техногенные отходы, образовавшиеся в результате технической деятельности производственных и производственно-экологических систем, которые представляют ценность как сырьевые материалы для производства разнообразной продукции. Примером применения в промышленности строительных материалов вторичных сырьевых ресурсов является побочный продукт производства -сульфогипс.

Для однозначного определения и последующего позиционирования результатов диссертации в контексте изложенных выше оснований, автором предложены оригинальные определения двух понятий организационно-технического уровня, заключающих в себе объект и предмет диссертационного исследования соответственно -«производственно-экологическая система» (ПЭС) и «организационный потенциал применения вторичных ресурсов».

«Производственно-экологическая система» - это множество взаимосвязанных элементов различного уровня, условно обособленное от внешней среды и взаимодействующее с ним, как единое целое в части реализации как основной (производственной), так и вспомогательной (экологической) функции. В этом смысле, основным составляющим элементом верхнего уровня иерархии представления системы является промышленное производство целевого продукта, а вспомогательными -элементы, технологически интегрированные в основной на различных уровнях этой иерархии, служащие для снижения антропогенного воздействия на окружающую среду (экологическая функция), результатом работы которых становятся побочные продукты, так называемые техногенные отходы.

«Организационный потенциал применения вторичных ресурсов» производственно-экологических систем в строительном комплексе - это мультикритериальная организационно-техническая характеристика функционально-целевого объединения процессов по созданию и совершенствованию структуры централизованного применения вторичных ресурсов в промышленности строительных материалов и их последующего использования в строительном производстве.

Строительный комплекс - совокупность проектных, проектно-изыскательских, научных, строительно-монтажных, пуско-наладочных, транспортных, комплектующих организаций, баз механизации, производственных предприятий строительных материалов, конструкций и изделий, в результате совместной деятельности которых создаются новые и реконструируются существующие здания, сооружения и другая строительная продукция [33].

Одной из областей охраны окружающей среды является охрана атмосферы. Охрана воздушного бассейна, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов повышение качества организации и эффективности функционирования производственно-экологических систем (ПЭС) получение побочных продуктов на установках сероочистки топочных газов является исключительно актуальным. К санитарно-экологическому эффекту в данном случае присоединяется и

ресурсосбережение, так как теряется значительное количество диоксида серы, а в случае их рационального извлечения и переработки, значительно пополнить сырьевые ресурсы промышленности строительных материалов.

Выполняя решения законодательных органов (Федеральный закон РФ № 7-ФЗ от 10.01.2002 «Об охране окружающей среды», Федеральный закон РФ № 89-ФЗ от 24.06.1998 «Об отходах производства и потреблении») и требования государственных стандартов (ГОСТ Р ИСО 10396-2006 «Выбросы стационарных источников», ГОСТ 17.2.3.02-78

«Охрана природы. Атмосфера») директивные ведомства постановили интенсифицировать работы по модернизации и строительству производственно-экологических систем.

Среди многочисленных систем сероочистки топливных газов ведущее место занимает известняковый метод, по которому в качестве побочного продукта получают сульфогипс. Это связано с тем, что при повышении качества организации работы производственно-экологической системы по этому методу имеется принципиальная возможность повысить степень очистки газа с 67-70 % до 86-95% и увеличить производство гипса (степень использования известняка) с 35-40 % до 60 %. Запроектировано широкое внедрение этого метода для промышленной эксплуатации производственно-экологических систем, что выдвинуло ряд конкретных научно-технических задач, решение которых должно ускорить его практическое применение.

Общая задача синтеза подобных систем включает в себя две автономные подзадачи: оценки и выбора способа реализации управляющих воздействий и оценки и выбора системы организационного управления. К настоящему времени из работ российских и зарубежных ученых Айрапетова А.К., Ибрагимова К.И., Рульнова A.A., Шкатова Е.Ф., Ариса Р., Вильямса Т.Дж., Френкса Р. и многих других специалистов известны результаты лишь отдельных попыток решения первой подзадачи и фактически не исследована зависимость эффективности функционирования производственно-экологических систем от типа возможных организационных структур, вследствие чего до сих пор отсутствует научно-обоснованная методика оптимизации их формирования. Поэтому в настоящей работе рассматривается и решение второй из упомянутых выше подзадач. Ее актуальность заключается в том, что развитие и совершенствование системы организационного управления производственно-экологическими системами, повышение их

эффективности и улучшение эксплуатационных характеристик не возможны без проведения специальных исследований по разработке оптимальных организационных структур и, соответственно, математических моделей и алгоритмов управления.

В процессе развития теории систем и расширения функций систем организационного управления изменялись требования к виду и характеру уравнений, входящих в состав математических моделей производственно-экологических систем. Так, при построении систем стабилизации отдельных технологических параметров требовалось, как правило, знание статики и динамики лишь в узком, «рабочем» диапазоне изменения входных и выходных координат. В известных работах для решения этих задач применялись экспериментальные методы изучения статических и динамических свойств объекта. Эти методы чаще всего базируются на предположении о линейности и сосредоточенности параметров производственно-экологических систем, неизменности во времени ее характеристик. Однако, при таком подходе к построению математических моделей всегда требуется постановка опытов на изучаемом объекте и, кроме того, полученные модели нельзя распространять на другие однотипные объекты.

При переходе к организации проектирования производственно-экологических систем производства сульфогипса требуется знание их характеристик в допустимом диапазоне изменения технологических параметров. Для этого необходимо разработать математическую модель, в уравнения которой должны входить конструктивные и режимные параметры производственно-экологических систем, а также характеристики обрабатываемых материальных потоков. Аналитические методы составления таких уравнений заключаются в теоретическом анализе процессов, происходящих в объекте, и составлении дифференциальных или конечных уравнений сохранения вещества и

энергии. Принципиальная особенность этих, используемых в настоящей работе, методов заключается в том, что для составления математического описания не требуется постановка эксперимента на объекте, поэтому появляется возможность нахождения необходимых уравнений для вновь проектируемых производственно-экологических систем. Кроме того, полученные аналитическим путем уравнения одного объекта применимы для описания свойств других объектов. Большая формализация и материализация этих знаний позволит снизить долю интуитивных решений при разработке общесистемного, алгоритмического и информационного обеспечения, уменьшить число итераций, обеспечить высокую скорость проектирования систем управления и их эффективность и надежность.

В последние годы в инженерной экологии активно развиваются направления по переработке отходов и созданию безотходных и малоотходных технологий, которые учитывают не только существующие потребности рынка, но и способствуют развитию новых направлений реализации продуктов переработки. Для развития строительной отрасли важно учитывать перспективные направления, в том числе и научно-методологической базы инженерной экологии. Примером использования вторичных материальных ресурсов производственно-экологических систем в диссертации служит применение строительных материалов на основе сульфогипса, на основании календарно-сетевых планов возведения здания доказана эффективность применения таких материалов.

Разработка научных, методологических и организационных принципов совершенствования организации строительного производства является исключительно важной и своевременной и напрямую связана с решением задач по применению новых конкурентоспособных материалов с высокими санитарно-экологическими стандартами. В связи с этим в данной научной работе исследовано применение вторичных ресурсов

производственно-экологических систем в строительстве. Применение таких ресурсов решает две актуальные задачи, 1-я из которых -оптимизация организации строительного процесса с уменьшением срока и издержек строительства, 2-я - разработка принципов повышения эффективности функционирования и качества организации производственно-экологических систем. Решение вышеперечисленных задач, в которых социально-экологическая сторона проблемы удачно совмещается с чисто экономической, поскольку огромное количество безвозвратно теряемых полезных веществ может, при их рациональном извлечении, существенно, увеличить сырьевые ресурсы для строительства, определяют актуальность избранной темы диссертации.

Работа выполнялась в соответствии с индивидуальными планами соискателя (2006 г.) и планом обучения автора в очной аспирантуре ФГБОУ ВПО «МГСУ» в рамках межвузовской научно-технической программы «Строительство», а также планами НИОКР кафедры «Автоматизации инженерно-строительных технологий» (2007-2011 г.г.) и обучения в целевой аспирантуре ФГБОУ ВПО «МГСУ» и планами НИОКР кафедры «Информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве» (2013 г.)

Содержание диссертации соответствует п.п. 1,4,5,7 Паспорта специальности 05.02.22 - Организация производства (строительство).

Научно-техническая гипотеза диссертации состоит в

предположении возможности повышения эффективности строительного производства на основе структурно-функционального моделирования организационного потенциала применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Основная цель работы заключается в построении структурно-функциональной модели организационного потенциала применения

вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве.

Достижение цели требует решения следующих основных задач:

• анализа производственно-экологических систем вторичных ресурсов для строительства;

" • анализа состояния, перспектив, организационного потенциала

и практики применения вторичных ресурсов производственно-экологических систем в строительстве;

• построени