فصل اول
معرفی و کلیات
1-1 مقدمه
انسان از دیرباز در اندیشه استفاده مؤثر و مفید از تواناییها، امکانات و منابعی که در اختیار داشته، بوده امّا در دنیای صنعتی امروز این امر بیش از هر زمان دیگری مورد توجّه قرار گرفته است. محدود بودن منابع سوخت فسیلی، افزایش بیرویه مصرف انرژی و به تبع آن افزایش فزاینده گازهای گلخانهای و گسترش آلودگی محیط زیست سبب شده که موضوع کاهش مصرف انرژی و بهینه سازی مصرف آن از اولویتهای اساسی در بخش انرژی کشور محسوب گردد.
بدون تردید فولاد یکی از کالاهای مهم و استراتژیک کشور و جزء مهمترین کالاها در صنعت کشور میباشد. بالا بردن کارایی و بهرهوری عوامل تولید از جمله انرژی در کارخانجات فولاد را میتوان یکی از راههای افزایش تولید و رسیدن به ظرفیت اسمی کارخانجات دانست. از این رو برای بهبود بهرهوری عوامل مؤثر در تولید فولاد لازم است با بهرهگیری از شیوهها و متدهای علمی، تحقیقات کاربردی متناسب با شرایط و امکانات کشور اجرا نموده و در برنامهریزیها و سیاستگذاریهای آتی از یافتههای آنها استفاده کرد.
1-2 بیان مساله و تعریف تحقیق
اقتصاد دانان برای بهرهوری و نقش آن در توسعه اهمّیت زیادی قائلند. تأکید در این مورد به حدی است که برخی از آنها پدیده توسعه نیافتگی را مولود پایین بودن نرخ بهرهوری می دانند[1]. لذا این موضوع بیانگر جایگاه ویژه بهرهوری در استراتژی توسعه اقتصادی کشورها چه در سطح خرد و چه در سطح کلان بوده و آن را به عنوان یک دیدگاه فکری و اجتماعی و یک فرهنگ مطرح کرده است. در این دیدگاه انسان با نگرشی واقع گرایانه به زندگی، تفکر و هوشمندی خود فعّالیّتهایش را با ارزشها و واقعیات منطبق ساخته تا بهترین نتایج را در جهت اهداف مادی و معنوی به دست آورد. در شرایط کنونی افزایش بهرهوری و استفاده کارا از امکانات موجود، عملاً از یک انتخاب، بالاتر رفته و به یک ضرورت تبدیل گردیده است.
بررسی مولفههای رشد اقتصادی در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه پیشرو نشان میدهد که سهم افزایش بهرهوری عوامل تولید از سهم افزایش میزان سرمایهگذاری پیشی گرفته است. در حالی که در برخی از کشورها از جمله کشورمان، پایین بودن نرخ بهرهوری، مشکل کمبود منابع برای سرمایهگذاری را دو چندان ساخته است.[2] میتوان گفت که امروزه بهرهوری به ثروت ملل تبدیل گردیده و ارتقای مستمر آن به عنوان شرط بقای نظام ها شناخته میشود.[3]
با وجود آنکه انرژی و نیروی انسانی ارزان از مزیتهای نسبی اقتصاد ایران عنوان میشود، ولی با استفاده نادرست و اتلاف این منابع، از این مزیتها بهرهمندی لازم صورت نمیپذیرد.[4] همچنین نگاهی به وضعیت مصرف انرژی در ایران در مقایسه با سایر کشورهای جهان، اهمّیت توجّه به مقوله بهرهوری را بیش از پیش روشن مینماید. شدت انرژی[5] که میزان انرژی مصرفی برای هر واحد تولید ناخالص داخلی میباشد در بخش صنعت کشورهای صنعتی حدود 50 تا 70 درصد شدت انرژی این بخش در ایران است.[6] در این راستا با توجّه به عنایت خاصی که به مسئله بهرهوری در برنامههای توسعه معطوف میشود بایستی با انجام پژوهشهای مناسب، عوامل مؤثر بر مصرف کشور را شناسایی نموده و با اتخاذ سیاستهای اصولی و ارائه راهبردهای متناسب درصدد رفع تنگناها و عوامل بازدارنده رشد بهرهوری برآمد. تاکید اصلی در این تحقیق اجرای مدل ارتقاء بهرهوری انرژی در یک سازمان یا صنعت میباشد که صنعت فولاد ایران برای بررسی انتخاب شده است. در این راستا میتوان با شناسایی و رتبهبندی راهکارها بهبود، گام موثری در مسیر بهبود مصرف انرژی در صنعت فولاد برداشت. در تحقیق حاضر سعی شده مدل پیشنهادی زیر(نمودار 1-1)، برای ارتقا بهرهوری انرژی در یک سازمان به طور عملی تجربه شود. برای نیل به این هدف ابتدا با شناسایی صنعت فولاد به عنوان یکی از صنایع انرژیبر کشور و عوامل موثر بر مصرف زیاد انرژی در این صنعت نسبت به معرفی شاخصهای مصرف انرژی در صنعت فولاد اقدام کرده، سپس اهمیت نسبی آنها با استفاده از تکنیکهای مرتبط مشخص میشود. در ادامه راهکارهای بهبود مصرف انرژی در فولاد را با استفاده از نظرات گروه خبره و کمک از تجارب عملی گذشته شناسایی کرده و در انتها راهکارهای بهبود را توسط تکنیکهای تصمیمگیری چندگانه برای اتخاذ آسانتر تصمیم توسط مدیریت سازمان، رتبهبندی نموده و پتانسیل بهبود مصرف برای هر یک از راهکارها مشخص میشود. سازمان مورد مطالعه در این تحقیق شرکت فولاد آلیاژی ایران میباشد.
-3 ضرورت انجام تحقیق
همواره انرژی، یکی از بحث های مهم و اصلی در تمامی صنایع جهان است و میزان مصرف انرژی به عنوان یکی از اصلیترین فاکتورهای تعیینکننده قیمت تمام شده محسوب میشود. مثلاً قیمت فولاد در اکراین به عنوان یکی از مدعیان این صنعت در جهان همواره متاثر از قیمت گاز وارداتی از روسیه بوده است.
از طرف دیگر انرژی یکی از فاکتورهای تعیین مکان سرمایهگذاری میباشد. چرا که وجود انرژی و امکان در دسترس بودن آن فاکتور اصلی جهت سرمایهگذاری صنایع مختلف میباشد و سوی دیگر مصرف انرژی خصوصاً به صورت فسیلی، دارای آلایندگی زیست محیطی بوده و در کشورهای صنعتی حتی در صورت وجود و مقرون به صرفه بودن بخاطر ایجاد آلایندگی با محدودیت مواجه است.
صنعت فولاد به عنوان یک صنعت مادر و انرژی بر 5 درصد کل مصرف انرژی جهان را به خود اختصاص داده است. این عدد در برخی کشورها از جمله ژاپن به 12 درصد هم میرسد و غالبا این انرژی از سوختهای فسیلی نظیر زغال سنگ (آلاینده ترین سوخت فسیلی در جهان) تأمین میشود. همواره در جهان دغدغه مصرف بیرویه انرژی وجود داشته امّا در ایران کمتر به این موضوع توجّه شده است و انرژی ارزان، ارزانتر هدر می رود. این موضوع عمیقاً نیاز به توجّه خاص و ویژه جهت حفظ ارزش افزوده و حفاظت از محیطزیست را دارد. سرانه مصرف انرژی در کشورهای صاحب تکنولوژی فولاد از جمله ژاپن و آلمان در حدود 19 گیگاژول در هر تن و نرم این مصرف در دنیا حدود 25 گیگاژول در هر تن است اما این عدد در ایران فراتر از 45 گیگاژول در هر تن میباشد. هر چند به خاطر یارانهای بودن انرژی در ایران، میزان و علل مصرف بالای انرژی در صنعت فولاد ایران کمتر مورد بررسی قرار گرفته است و یا برخی از راهکارهای پیشنهادی عملی نشده است. این در حالی است که تمامی کشورهای صاحب تکنولوژی از تجهیزات انرژی بر زیست محیطی نظیر غبارگیر اسیداسیون کوره بلند استفاده میکنند که باعث کاهش سرانه مصرف انرژی میشود که در ایران کمتر این نوع تجهیزات پیشرفته مورد استفاده قرار میگیرد.
1-4 اهداف تحقیق
همه ساله مقادیر قابل توجهی از منابع و عوامل تولید کشور (بخصوص انرژی) در صنعت فولاد مورد استفاده قرار گرفته و متعاقب آن مقادیر چشمگیری از تولیدات مربوطه به بازار عرضه شده که در جامعه مصرف میگردد. در این میان شناخت عوامل موثر در مصرف فولاد و چگونگی بهکارگیری آنها در پروسه تولید، در جهت ایجاد تغییرات لازم و مطلوب و ارائه تحلیلهای مبتنی بر اصول اقتصادی، تولید کنندگان را به بهرهگیری کاراتر نهاده های موجود و در نتیجه کسب محصول و درآمد بیشتر رهنمون میسازد. نیل به این منظور، مستلزم اجرای مطالعات و پژوهشهای متناسب و کاربردی میباشد و بر پایه یافته ها و نتایج حاصل از چنین مطالعاتی تولیدکنندگان در مدیریت واحدهای خویش به اصول اقتصادی توجّه خواهند داشت. در همین راستا هدف اصلی این تحقیق ارائه راهکارهای بهبود مصرف انرژی در صنعت فولاد ایران میباشد و از اهداف فرعی آن میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
1- شناخت تحلیل وضعیت موجود
2- ارائه راهحل های مناسب در جهت افزایش بهرهوری
3- اولویتبندی راهکارهای ارائه شده
1-5 سوالات تحقیق
سوالات اصلی در این تحقیق به صورت زیر میباشند
راهکارهای بهبود مصرف انرژی در صنعت فولاد ایران چیست؟
اولویت انجام راهکارها به چه صورت میباشد؟
1-6 فرضیات تحقیق
فرضیات مورد استفاده در این تحقیق به صورت زیر میباشند
در این تحقیق انواع مختلف فولاد به صورت یکسان در نظر گرفته میشوند.
تاثیر راهکارها برای فولادهای مختلف یکسان در نظر گرفته شد.
1-7 محدودیتهای تحقیق
امکان آن وجود دارد که تمامی پرسشنامهها به ما برنگردد.
ممکن است منابع جمع آوری اطلاعات همکاری لازم را با ما نداشته باشند.
1-8 مروری بر تحقیقات پیشین
در این تحقیق برای ارزیابی و استخراج معیارها، شاخصهای مناسب و مدلهای مناسب مطالعات کتابخانهای گستردهای انجام گرفته است که در زیر به تعدادی از آنها اشاره میشود:
در سال 1381 نادر دشتی به بررسی بهرهوری انرژی در صنعت سیمان پرداخته است و با استفاده از سه شاخص سولو،کندریک و ترانسلوگ، بهرهوری را مورد بررسی قرار داده و راهکارهایی در جهت افزایش بهرهوری انرژی ارائه نموده است.]11[
سال 1382سید علی میرنژاد در پایاننامه کارشناسی ارشد خود به شناسایی و اولویتبندی عوامل موثر بر بهرهوری شرکت فراوردههای نسوز پارس یزد با استفاده از تکنیکهای تصمیمگیری MCDM[7] در محیط فازی پرداخته است.تکنیکهایی که وی در تحقیق خود به کار گرفته است AHP، [8]TOPSIS، [9]ELECTRE و LINMAM[10] میباشد. از این پایاننامه میتوان مباحث مربوط به تکنیکهای تصمیمگیری چندمعیاره را برداشت کرد.[33]
در سال 1383 محمدصادق پیماندار در کتاب تحلیل و محاسبه بهرهوری به بررسی انواع بهرهوری انرژی، بهرهوری نیروی انسانی و بهرهوری سرمایه پرداخته است. از این کتاب میتوان جهت محاسبه بهرهوری انرژی در تجهیزات انرژیبر استفاده کرد.]13[
در سال 1385 کامبیز رضاپور و محمدحسن زربخش در کتاب مبانی صرفهجویی و اصول مدیریت انرژی، راهکارهای مناسب جهت بهینهسازی انرژی را تشریح نمودهاند. از این کتاب میتوان مفاهیم و اصول مدیریت انرژی را برداشت کرد.]12[
در سال 1385 راهکارهای قابل اجرا در کارخانه سیمان شمال جهت بهینهسازی مصرف انرژی الکتریکی توسط آقایان ذبیحی، موسی خانی و نصرآبادی ارائه شد. این راهکارها نتیجه انجام ممیزی انرژی در این واحد تولیدی میباشد ولی در ادامهی ارائه راهکارها در این تحقیق، اولویت انجام آنها مشخص نشده است.[16]
آقایان فاتحیفر، پاکنیا و کشاورز در سال 1385 راهکارهای عمومی و کلی را برای صرفهجویی در مصرف انرژی ارائه نمودند. ایشان در مقاله خود استفاده از تکنولوژیهای جدید و مواد اولیه بهتر و سازگار با محیط زیست و استفاده بهینه از مواد و بازیابی آنها در صنایع مختلف را به عنوان راهکارهایی برای صرفهجویی در مصرف انرژی معرفی کردند.[17]
در سال 1385 شایگان و راستگفتار به بهبود مصرف انرژی در صنعت کاشی و سرامیک پرداختهاند. در این مقاله پس از اشاره به فرآیند تولید محصولات کاشی و سرامیک و روشهای ساخت کاشی، به حاملهای انرژی در بخشهای مختلف تولید در صنعت کاشی و سرامیک و پتانسیل صرفهجویی انرژی کل در این صنعت پرداخته است.[18]
مسعود هنرور در سال 1385 نسبت به بررسی وضعیت مصرف انرژی و روشهای بهینهسازی در شرکت قند اصفهان پرداخته و راهکارهای مناسبی را جهت نیل به مقصود خود معرفی نموده است. در این تحقیق نیز راهکارهای ارائه شده رتبهبندی نشده و اولویت انجام آنها مشخص نمیباشد.[25]
در سال 1385 حمیدرضا شهری مطالعه کلی در روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در کارخانجات سیمان ایران انجام داده و در انتها مطالعات و تحلیلهای بیشتر برای الگوهای مصرف در این صنعت را متذکر شده است.[19]
در سال 1386 داودنژاد به شناسایی و ارزیابی روشهای بهبود بهرهوری انرژی در پالایشگاه سرخون پرداخته است و سپس با استفاده از تکنیک [11]AHP راهکارهای بهدست آمده را رتبهبندی نموده است. از این پایاننامه میتوان مباحث مربوط به مدیریت انرژی را برداشت کرد. [15]
در سال 1387مجتبی طواری، محمد علی سوخکیان و سیدعلی میرنژاد عوامل موثر بر بهرهوری نیروی انسانی را با استفاده از تکنیکهای MCDMشناسایی و اولویتبندی کردند. ایشان در تحقیق خود از روشهای AHP، TOPSIS، ELECTRE و [12]SAW را استفاده کردهاند. از این پایاننامه میتوان مباحث مربوط به تکنیکهای تصمیمگیری چندمعیاره را برداشت کرد [34]
در بررسیهای انجام شده توسط فارلا و همکارانش [20] شاخص مصرف انرژی برای مقایسه بینالمللی با استفاده از چهار منبع مختلف مقایسه شده است. این بررسی نشاندهنده اشتباهات متعددی در گزارشدهی اطلاعات است که مقایسه ها را مشکل می کند. همچنین در نظر گرفتن مرزهای متفاوت برای واحدها و تعریف به کار رفته برای انرژی (از جمله مواد اولیه) میتواند به طور مضاعف مقایسهها را مخدودش کند.
ایچهامر و همکارانش[21] توصیه میکنند در مطالعات مقایسهای آنالیز دقیقتر و با درنظر گرفتن پارامترهای جزئی در فرآیند و حتیالامکان شاخصهای توصیفی از جمله ساختار حاملهای آهن، احیاء کنندهها، نحوه بازیافت گازهای حامل انرژی فرایند، ظرفیتهای تولید، میزان درهم تنیدگی و مانند آن صورت گیرد.
در گام نخست، گزارشها و مطالعات داخلی انجام گرفته برروی صنایع فولاد مورد بررسی قرار گرفته است. در این زمینه دو گزارش عمومی، تحت عناوین « مصرف انرژی در صنایع فولاد و بررسی معیارها » تهیه شده توسط سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی[22]و « تدوین استاندارد مصرف انرژی در صنایع آهن و فولاد کشور » تهیه شده توسط سازمان بهینهسازی مصرف سوخت کشور [23] و سایر منابع داخلی، مطالعه و بررسی گردید.
متأسفانه با توجه به اینکه گزارشها به صورت کلی و بدون درنظر گرفتن نقش پارامترهای فرآیندی و مواد اولیه و همچنین تفکیک دقیق مصارف انرژی تدوین شدهاند نتایج دقیق و قابل استفادهای ارائه نکرده و از این رو به عنوان مبنای مقایسه نتایج قرار گرفته اند.
در مطالعه دیگر منابع خارجی گزارش « ورل » و همکاران[24] مورد بررسی قرار گرفت. این مجموعه به عنوان مرجع اکثر مطالعات بعدی شامل مطالب جامعی در خصوص شرح و توضیح تاریخچه، فرآیندهای تولید آهن و فولاد، آخرین تحولات تکنولوژی این عرصه، تعیین شدت مصرف تئوری فرآیندها، ارائه نمونه های بهینه موجود و در نهایت بررسی روشهای افزایش بهرهوری انرژی در کوتاه مدت و بلندمدت میباشد. مرجع بعدی مورد بررسی، اطلاعات منتشر شده شرکت میدرکس است[25] در این گزارش مصارف ویژه تولید فولاد مذاب به روش احیاء مستقیم، کوره بلند و سایر روشهای جایگزین مقایسه و آمار بهترین عملکرد جهانی در هر روش ارائه شده است.
یکی دیگر از منابع مطالعاتی مورد بررسی در تعیین شاخصهای مصرف انرژی صنایع فولاد، گزارشهای سازمان انرژی ایالات متحده امریکاست[26]. این گزارش مصارف انرژی را به تفکیک فرآیندهای ککسازی، آهنسازی به روش کوره بلند، فولاد سازی به روش کنورتور و قوس الکتریکی، تصفیه مذاب و ریختهگری و نورد ارائه کرده است. از ویژگی های این گزارش ارائه مصارف انرژی به تفکیک الکتریکی و فسیلی میباشد.
منابع
جزوات آموزشی ممیزی انرژی در صنعت ،مرکز مطالعات تکنولوژی گروه نفت و انرژی ،دانشگاه صنعتی شریف
کاهش شدت انرژی صنایع با استفاده از هدفمندسازی وضع تعرفه، سید فرید قادری، محمدعلی آزاده، مسعود خانی، پریسا موسوی، بیستمین کنفرانس بین المللی برق، تهران، 2005
طرح جامع آموزش و اطلاعرسانی به صنایع و مشترکین دیماندی و سرمایهگذاران صنعتی ،شرکت برق منطقهای یزد - خرداد 1386
مدیریت و ممیزی انرژی-مرکز ملی آموزش
حیدری، غلامرضا،بهرهوری و توسعه، فصلنامه علمی-پژوهشی اقتصاد کشاورزی و توسعه، مرکز مطالعات برنامه ریزی اقتصاد کشاورزی کشور،سال دوم،شماره 5
امامی میبدی،علی،اصول اندازهگیری بهرهوری و کارایی(علمی،کاربردی)، مؤسسه مطالعات و پژوهشهای بازرگانی، تهران،1379، پیشگفتار
دراکر، پیتراف ،تلاشهای تازه برای افزایش بهره وری، ترجمه عبدالرضا رضایی نژاد ،اطلاعات سیاسی اقتصادی
پیک سیمان،شرکت سهامی عام سیمان فارس و خوزستان،سال یازدهم، شماره 41،بهار 1381،ص 69
ترازنامه هیدروکربورهای کشور 1384، گروه مدیریت انرژی موسسه مطالعات بین المللی انرژی ، 1386
World Energy Outlook 2006, www.worldenergyoutlook.org
بررسی بهروری انرژی در صنایع انرژی بر، نادر دشتی، پایان نامه کارشناسی ارشد،دانشگاه تربیت مدرس
کامبیز رضاپور و محمدحسن زربخش : مبانی صرف جویی و اصول مدیریت انرژی، چاپ اول، 1385
محمدصادق پیماندار: تحلیل و محاسبه ی بهره وری چاپ سوم، 1383
فیروز خوشنواز : سیر تحول انرژی در ایران، چاپ دوم، انتشارات نیک آموز 1384
رضا داودنژاد، 1386 ، شناسایی و ارزیابی روش های بهبود بهره وری انرژی و الویت بندی با استفاده از تکنیک AHP ، پایان نامه کارشناسی ارشد،دانشگاه یزد
ذبیحی، موسی خانی و نصرآبادی(1385)، بهینهسازی مصرف انرژی الکتریکی در واحد خشک سیمان شمال، اولین کنفرانس بین المللی مدیریت و برنامه ریزی انرژی
فاتحیفر، پاکنیا، کشاورز(1385)، ارائه راهکارهایی برای صرفه جویی در مصرف انرژی، اولین کنفرانس بین المللی مدیریت و برنامه ریزی انرژی
شایگان و راستگفتار (1385)،بهبود مصرف انرژی در صنعت کاشی و سرامیک کشور، ، اولین کنفرانس بین المللی مدیریت و برنامه ریزی انرژی
روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در کارخانجات سیمان ایران، حمیدرضا شهری، اولین کنفرانس بین المللی مدیریت و برنامهریزی انرژی 1385
20-Farla JCM. Blok k(2002) Industrial lorg-term agreements on energy efficiency in the Nether lands. A critical assessment of the monintoring methodologies and quantitative results .I cleaner production lo,165-187
21-Ehchhammer W.mannesbart w(1997) industrial energy efficiency : indicators for a Eurupean cross-country comparison of energy efficiency in the manuf a cturing industry Energy policy , 25 , 759- 772.
مصرف انرژی در صنایع فولاد و بررسی معیار سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی دفتر انرژی سال 1383
تدوین استاندارد مصرف انرژی در صنعت آهن و فولاد کشور ، سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور
24-worrell E price L.martin N (2001) Energy efficiencg and carbon dioxide emissions reduction opportunrtios in the us Iran and steel sector .Energy 26, 513-516
25-O.S.H.anderson "Greea steel makng with the Midrex and fastmet processes " MIDREX TECHNOLOGES, inc,2000
26-Worrell E,Price L,Martin N,Farla J,Schaeffer R (1997) Energy indicators, Energy policy, 25,727-744
27-Stabbles J "Energy use in U.S. steel Industry :An Historical Perspective And Future Opportunities", steel Industry conditions , Mason, Ohio, for DOE,Sep 2002
28-Fruehan R J, Fortini O, Paxton H W,Brindle R(2000) Theoretical minimum energies to produce steel for selected conditions . U.S. Departmant of energy office Industrial Technologies ,Woshington,DC
29--"Industrid enery efficiency in the climate change debate:comparing the ue and major developing countries "G.J, phy lipsen, Energy for sustainable development ,VOL,NO4 ,Dec2002
30-www.bp.com/multipleimagesection.do
31-http://edi.ifco.ir
32-www.energy smuart.com.au/seda toolbox/emg.asp
میرنژاد، سید علی(1382). شناسایی و رتبهبندی عوامل موثر بر بهرهوری فراوردههای نسوز پارس با استفاده از تکنیک تصمیمگیری چندمعیاره. پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس
طواری، سوخکیان، میرنژاد، (1387) شناسایی و اولویتبندی عوامل موثر بر بهرهوری نیروی انسانی با استفاده از تکنیک MCDM.نشریه مدیریت صنعتی، دوره 1،شماره 1،صفحه 71