Folyamatok tervezése és irányítása

Tervezés Az a komplex elméleti munka ami egy adott termék előállításához szükséges műveletek kiválasztását, rendszerbe szervezését, ill. ezek megvalósításához szükséges készülékek méretezését és tervezését jelenti. célja a gazdasági optimum elérése részcélok : költség, kapacitás, minőség, környezeti terhelés optimalizálása A terv a projekt születésének pillanatában még nem létezik! A tervező mindig meghatározott céllal (szükséglettel) fog neki a munkának. Lehetséges terveket készít és értékel ki, végül elérkezik az általa a legjobbnak tartott megoldáshoz.

A tervezést korlátozó feltételek A cél elérése közben a tervezőt számos külső tényező korlátozza, melyek leszűkítik a lehetséges tervek számát. Csak nagyon ritkán van egy megoldása az adott problémának. Több alternatív, sőt legjobb megoldás is szóba jöhet. A korlátozó feltételek lehetnek fix természetűek, melyekre a mérnöknek nincs ráhatása, ezek a külső feltételek. A belső feltételek szabadabban alakíthatóak Egyik legfontosabb a gazdasági megfontolások- Az üzemnek profitot kell termelnie! Az idő szintén fontos korlátozó tényező, az elkészíthető tervek számát limitálja.

A tervezést korlátozó feltételek Erőforrások Fizikai tulajdonságok Ipari szabványok Törvényi korlátozások Gazdasági szempontok Biztonsági előírások Alapanyagok Személyzet Idő Módszerek Folyamatokszabta feltételek Választható folyamatok Megvalósítható tervek Lehetséges tervek

A tervezés egy ismétlődő folyamat. Minél előrébb tartunk benne, annál több lehetőséget és korlátozó feltételt ismerünk meg. Újabb adatokat és ötleteket keresünk és újabb lehetséges terveket elemzünk ki.

A tervcél Chaddock szerint a tervezés egy rosszul megfogalmazott igénytől az elégedett fogyasztóig tartó folyamat. A mérnök azért készíti el a tervet, hogy kielégítsen egy igényt egy adott termékre, vagy folyamatra. A munka megkezdése előtt a lehető legteljesebben és legvilágosabban be kell szerezni az igények listáját. Nagy szerepe van a párbeszédnek, egyeztetéseknek. Nagyon fontos a valós igények (needs) és az óhajok (wants) elkülönítése. Az óhaj (wants) az a rész, amelyet a tervezés során többé kevésbé elhagyhatunk. Pl. az értékesítésvezető ragaszkodik hozzá, de túl költséges és időigényes lenne a megvalósítása (szögletes kólásüveg)

Adatgyűjtés A terv elkészítéséhez a mérnöknek először össze kell gyűjtenie az szükséges összes fontos tényt és adatot. Ide tartoznak: Információk a lehetséges folyamatokról A berendezések teljesítménye Adatok a fizikai tulajdonságokról Ez a szakasz lehet a leg időigényesebb és legfrusztrálóbb. A legtöbb szervezet kézikönyvet készít a leggyakrabban használt módszerekről és adatokról. A nemzeti szabványok is jó kiindulópontot jelentenek, egyben korlátoznak is. A korlátozó, különösen a külső tényezőket már a tervezés korai szakaszában azonosítani kell.

A lehetséges megoldások elkészítése Ebben a szakaszban nagymértékben támaszkodunk az előzetes tapasztalatokra. Kétséges, hogy bármely terv teljesen új lenne. Pl lovasszekér -----------személyautó Modern desztillációs folyamatok-----alkoholfinomítás A tapasztalt mérnök a már kipróbált bevált módszereket fogja előnyben részesíteni az izgalmasabb, viszont kipróbálatlan új módszerekkel szemben. Ellenkező esetben költségnövekedés léphet fel. A fejlődés kis lépésekben mindig biztosabban történik. A terveket újdonságtartalmuk alapján is csoportosíthatjuk: Meglévő (működő) technológia ill. üzem kiegészítése. Általában az üzem tervezőcsoportja végzi. Új termelési kapacitás létrehozása a növekvő igények kielégítésére. Általában egy meglévő tervet ismételnek meg kisebb változtatásokkal. Egy új technológia egészének kidolgozása, laboratóriumi kísérletekből indulva, kísérleti üzemen át, nagyüzemi gyártásig. Azonban még itt is a már bevált műveleti egységeket gépeket használjuk.

egy új technológia egészének kidolgozása meglévő (működő) technológia ill. üzem kiegészítése

Kiválasztás A mérnök a lehetséges megoldások gyűjteményéből indul ki és a progresszív kiértékelés és kiválasztási folyamat során leszűkíti a lehetőségeket a célnak megfelelő legjobb megoldásra A kiválasztási folyamatnak az alábbi állomásokon kell átmennie Lehetséges tervek (possible) - a külső korlátozó tényezőkön belül Megvalósítható tervek (plausible) - a belső korlátozó tényezőkön belül Esélyes tervek (probable) Legjobb terv (optimum) Az állomások között a kiválasztás egyre kifinomultabb és összetettebb lesz. A korai szakaszban elég egy durva szűrés a józan észre, a tapasztalatokra és egy durva költségbecslésre alapozva. Pl. Nyersanyag kiválasztása az ammónia szintézis számára. Szóba jöhető anyagok: fa, tőzeg, szén, olaj, földgáz

A projekt szervezése

Költségbecslési szintek és a tervezés költségei Nagyságrendi becslés:hasonló folyamatok költségeit veszi alapul, pontossága ±40% Tanulmányterv: a folyamatábra és a főbb berendezések ismeretén alapul, várható pontossága: ±25% Előzetes becslés: Olyan adathalmazon alapul, mely elegendő a költségkeret jóváhagyásához, várható pontossága: ±12% Döntéshozó becslés: Csaknem teljes tervdokumentáción alapul, melyből még hiányoznak a műszaki rajzok és egyes specifikációk, várható pontossága: ±6% Részletes költség-előirányzat: Teljes tervdokumentáción alapul, beleértve az összes műszaki rajzot, specifikációkat, helyi bejárást, stb.; várható pontossága: ±3%

Költségbecslési modellek Kapacitásarányok a különböző kapacitású de azonos típusú berendezések vagy akár teljes technológiák költségei között durván közelítő hatványösszefüggés állapítható meg. Ha a költséget K-val, a kapacitást C-vel jelöljük, akkor durva közelítésként vehető: a - kapacitásarány-kitevő

Költségbecslési modellek Költségindex Azonos típusú és azonos kapacitású, de különböző időben készült gyártások összehasonlítására költségindexeket vezetnek a főbb szakfolyóiratok. Az indexek valamely bázisévhez viszonyítva közlik egyes szerkezeti anyagok és egyes adott kapacitású technológiák költségarányait. -berendezés költsége egy adott évben -adott évekre vonatkozó költségindexek

Költségbecslési modellek Különböző gyakran alkalmazott költségindexek Marshall & Swift Equipment Index (M&S) all-industry index process-industry index Engineering News-Record Construction Index (ENR) Az ipari fejlesztések összetett indexeléséhez a bér- és anyagköltségek változását mutatja. Nelson Refinery Construction Index (NRC) olajipari fejlesztések indexe : szakmunka, segédmunka, vas és acél, építőanyag Chemical Engineering Plant Cost Index (CE) a vegyiüzemek építésének összetett költségindexe

Hierarchikus folyamattervezés a beruházási ötleteknek csak kb. 1%-t valósítják meg csak a gazdaságilag hatékony megoldások kerülnek a részletes tervezés és költségbecslés szakaszába a folyamattervezés bonyolultságát és döntési szintjeit Douglas nyomán a toluol hidrodealkilezési folyamat példáján mutatjuk be katalizátor nélkül, homogén gázfázisban, kb. 35 bar nyomáson, 620-700C közti hőmérsékleten

Hierarchikus folyamattervezés Döntési hierarchia vázlata: 1. Szakaszos vagy folyamatos üzem 2. Előzetes anyagmérleg 3. Reaktor és visszaforgatás 4. Szétválasztó rendszer általában a. Gázvisszanyerő rendszer b. Folyadékvisszanyerő rendszer 5. Energiavisszanyerő hálózat 6. Egyéb segédrendszerek, szabályozás 7. Elhelyezés, vezetékek, stb.

Hierarchikus folyamattervezés 1. Szakaszos vagy folyamatos üzem 24h/7 , évi 8400 munkaóra éves karbantartási időszak vagy véletlenszerű meghibásodások miatti leállások jellemzik megfelelő mennyiségű alapanyagot és segédanyagot folyamatosan táplálni, a melléktermékeket folyamatosan elvezetni kell folyamatos szabályozásra van szükség, s a szabályozórendszer kiépítése és működtetése komoly költségekkel jár a hosszantartó működés megbízhatóbban működő szerelvények használatát követeli meg a folyamatos szabályozásnak köszönhetően alkalmasabb a termékminőség adott szinten tartásához.

Hierarchikus folyamattervezés Szakaszos vagy folyamatos üzem a szakaszos üzem egyszerre egy-egy véges adagot dolgoz fel az időszakos leállásoknak köszönhetően mód van a berendezések pihentetésére, az esetleges javítások elvégzésére 50t/év termelés fölött folyamatos üzem 5t/év termelés alatt szakaszos üzem

Hierarchikus folyamattervezés 2. Előzetes anyagmérleg Felhasznált és kibocsájtott anyagáramok azonosítása és ezek nagyságrendi becslése A várható konverzió és szelektivitás mérlegelése Az el nem reagált anyagok kezelésének módjai Az elválasztó/visszanyerő rendszer működésének hatékonyságtervezése Várható anyagveszteségek és az elválasztásnál felhasználandó segédanyagok mennyiségének becslése Keletkezett melléktermékek felhasználásának lehetőségei