На сегодняшний день автоматизация процессов производства является неотъемлемым направлением работы любой промышленной компании.

Для обеспечения безопасности сотрудников промышленных компаний и развития производственной деятельности Министерство труда и социального развития РФ разработало рекомендации по следующим направлениям: 1) разработка и внедрение плана мероприятий по безопасности труда; 2) установка специальных приборов (систем) для регулирования производственных процессов дистанционным и автоматическим способом; 3) внедрение специальных роботов для работы на опасном предприятии.

1. Дистанционное управление. Автоматизация технологических процессов и производств выполняется через функцию дистанционного управления. Оно регулирует работу оборудования с дальнего расстояния от вредной и опасной зоны.

Оператор ведет контроль над процессами производства, используя определенные средства сигнализации или визуальные каналы.

Лучшая статья месяца

Если вы будете делать все самостоятельно, сотрудники не научатся работать. Подчиненные не сразу справятся с задачами, которые вы делегируете, но без делегирования вы обречены на цейтнот.

Мы опубликовали в статье алгоритм делегирования, который поможет освободиться от рутины и перестать работать круглосуточно. Вы узнаете, кому можно и нельзя поручить работу, как правильно дать задание, чтобы его выполнили, и как контролировать персонал.

Приборы, с помощью которых осуществляется дистанционное управление, выпускают в двух версиях: передвижной и стационарной. Исходя из принципов действия, выделяют электрические, механические, гидравлические, пневматические, а также комбинированные средства дистанционного управления. Выбор устройства зависит от ряда факторов. Это может быть механизм оборудования, возможность соблюдения точной дистанции, вероятность воздействия опасного производственного фактора.

Если расстояние от оборудования до прибора управления незначительное, то применяют механическое дистанционное управление.

Самыми популярными являются электрические приборы. Это связано с относительной простотой конструкции и отсутствием инерции.

• Как создать виртуальный офис и как управлять его сотрудниками

1. Автоматизация технологических процессов и производств – это система средств, которая выполняет функцию управления производственными процессами, исключая участие человека или оставляя за ним решение самых ответственных задач.

Автоматизация процессов производства включает в себя определенные способы управления оборудованием, предполагающие выполнение производственного процесса в заданном режиме и последовательности, а также с указанной производительностью. Такое управление подразумевает минимальное вмешательство человека. Сотрудник не прилагает физических усилий, а только контролирует производственный процесс.

Обычно при таком подходе к организации производственного процесса образовывается АСУТП.

Основа автоматизации производства заключается в определенном перераспределении потоков информации, а также энергетических и материальных ресурсов с учетом всех критериев управления.

Автоматизация процессов производства предполагает работу с основными целями , которые заключаются в:

• увеличении показателя эффективности процесса производства;
• обеспечении безопасности на производстве.

Для достижения поставленных целей необходимо решение задач , характерных для автоматизации производства:

• совершенствование качества процесса регулирования;
• рост коэффициента, по показателю которого можно судить о готовности оборудования к работе;
• совершенствование организации труда для ведущих специалистов управления производственным процессом;
• сохранение информационных ресурсов, содержащих сообщения о технологическом процессе и авариях на производстве.

Основные виды автоматизации процессов производства

Существует два вида автоматизации: полная и частичная.

1. Частичная предполагает автоматизацию какого-либо отдельного оборудования и производственных операций.

Автоматизация, включающая одну либо несколько операций технологического процесса, является частичной. Автоматизация производственных процессов используется в том случае, когда усложняется система управления производств, а условия труда опасны для жизни.

Такой вид автоматизации часто используется в компаниях отрасли пищевой промышленности, и обычно его применяют к действующему на производстве оборудованию.

1. Полная автоматизация процессов производства – это наивысший уровень автоматизации, который подразумевает передачу всех контрольных и управленческих функций техническим приборам.

В настоящее время такой вид автоматизации применяется очень редко. Преимущественно контроль над процессом производства ведет человек. Близки к этому виду автоматизации предприятия атомной энергетики.

Если учитывать характер производственных процессов, то можно выделить следующие виды автоматизации:

• непрерывных производственных процессов;
• дискретных производственных процессов;
• гибридных производственных процессов.
l&g t;

Уровни автоматизации процессов производства

Автоматизация производства может выполняться на следующих уровнях:

1. Нулевой уровень . Здесь имеется в виду автоматизация определенных рабочих моментов. Например, вращение шпинделя. В остальном предполагается участие человека.

На этом уровне автоматизация процессов производства называется механизацией.

1. Автоматизация первого уровня включает в себя изготовление приборов, которые не подразумевают участие сотрудника в случае осуществления холостых ходов на каком-либо одном устройстве.

На этом уровне автоматизация технических процессов и производств носит название «автоматизация рабочего процесса в поточном и серийном производстве». На данном этапе не предполагается автоматическая взаимосвязь между рабочим и оборудованием. В этом случае сотрудник производства следит за транспортировкой машин и осуществляет контроль над производственным процессом. Для данного уровня характерны машины-автоматы и полуавтоматы. Автоматическое оборудование исключает участие человека. Полуавтоматические устройства наоборот – требуют вмешательства человека в рабочий цикл. Приведем пример: новое современное оборудование – токарный автомат – осуществляет технологический процесс самостоятельно: делает обтачивание, сверление и так далее. Подобное устройство по показателям производительности может равняться 10 обычным машинам. Это происходит благодаря автоматизации многих рабочих моментов и высокому уровню концентрации производственных операций.

• Дистанционный работник: плюсы и минусы для работодателя

1. Автоматизация процессов производства второго уровня предполагает автоматизацию технологических процессов.

Второй уровень автоматизации предполагает осуществление четырех моментов рабочего процесса. Это контроль над оборудованием, транспортировка, утилизация отходов и управление комплексом приборов.

В виде производственных устройств разрабатываются и используются ГПС (гибкие производственные системы), автоматические линии.

Автоматической линией является система оборудования, которая действует самостоятельно, без участия человека. Как правило, машины установлены в определенной технологической последовательности и связаны инструментами транспортировки, управления, загрузки, утилизации отходов и контроля.

Приведем в пример автоматическую линию по обработке шестерни редуктора, которая позволяет исключить участие человека, тем самым освобождая около 20 сотрудников. Окупается в срок до трех лет.

Автоматическая линия подразумевает производственное оборудование, которое создается под какой-либо вид транспортного средства и присоединяется к нему определенным прибором для загрузки (например, лотком). Такая линия содержит все рабочие и в том числе холостые позиции, служащие для обслуживания и осмотра автоматической линии. В случае если процесс требует участия человека, то линия носит название автоматизированной.

1. Третий уровень автоматизации включает в себя все этапы производства от разработки до испытаний и отправки готовой продукции. На этом уровне предполагается комплексное автоматизирование.

Для того чтобы выйти на третий уровень автоматизации, необходимо освоить все ранее рассмотренные уровни. В этом случае производство нужно обеспечить высокотехнологичными устройствами и затратить немало средств.

Комплексная автоматизация технологических процессов и производств дает нужный эффект при большом объеме выпуска продукции с неизменным устройством и узким перечнем (какие-либо элементы для определенного оборудования и др.). Такой вид автоматизации выводит производство на новый уровень развития и оправдывает себя с точки зрения эффективности затрат на основные средства.

Автоматизация процессов производств подобного рода дает возможности, которые можно оценить на данном примере: в США есть завод с комплексной автоматизацией производства автомобильных рам. У компании 160 сотрудников, большинство из которых являются инженерами и специалистами по ремонту оборудования. Для реализации определенной программы на производстве в случае отсутствия комплексной автоматизации необходимо было бы привлечь к рабочему процессу около 12 тысяч человек.

Данный уровень решает такие задачи, как: транспортировка готовой производственной продукции между цехами с помощью автоматически настроенного адресования, складирование, утилизация отходов производства, управление технологическим процессом с широким использованием компьютерных устройств. Третий уровень предполагает минимальное вмешательство человека в процесс производства. Функции сотрудника заключаются лишь в обслуживании оборудования и контроле состояния приборов.

• Как составить график продаж: шпаргалка для коммерческого директора

Работа по автоматизации процессов производства: 4 основных направления

Деятельность, связанная с автоматизацией на производстве, реализуется в следующих направлениях:

1. Разработка и внедрение проектов по конструкции оборудования и технологий для совершенствования рабочего процесса:

• создание всех частей механической и электронной направленности в приборе-автомате – от устройства до способа их производства;
• автоматизация и управление технологическими процессами и производствами путем проектирования и введения комплекса управления с помощью действующих приборов – производственных компьютеров, электрических двигателей, датчиков и др.;
• создание программы по управлению комплексом автоматизации основных средств либо обработки информационных ресурсов. Также предполагается разработка определенного алгоритма.

1. Организация и управление:

• организация коллективной работы сотрудников;
• исходя из экономически обоснованных расчетов, принятие важных решений в управлении;
• создание комплекса мероприятий из сферы подготовки проектов автоматизации, производства и испытания готовой продукции;
• контроль и управление информационными ресурсами предприятия.

1. Наука и исследования:

• создание моделей устройств, производственных процессов, методов и комплексов автоматизации;
• организация экспериментальных испытаний, проведение обработки и анализа результатов.

1. Автоматизация процессов производства содержит также работу в сервисно-эксплуатационном направлении:

• создание мероприятий по работе и ремонту основных средств;
• проведение периодической диагностики производственных процессов и основных средств;
• проведение приема и внедрения в производство приборов-автоматов.

• 4 тренда интернет-маркетинга, которые будут актуальны в 2017 году

Как помочь сотрудникам «пережить» автоматизацию производства

1. Возложите на освободившихся сотрудников новые обязанности. Работа многих сотрудников заменяется автоматическим оборудованием. Автоматизация технологических процессов и производств теряет свой смысл, если не происходит сокращение штата. Здесь ваша кадровая служба должна вести грамотную работу, предъявляя определенные требования к отбору сотрудников, которые продолжают свою деятельность на новых устройствах. Также специалистам службы HR нужно постараться определить оставшихся без обязанностей после автоматизации сотрудников на новые места.
2. Разъясните, как автоматизация скажется на процессе работы и заработной плате. Для того чтобы сотрудники, которые остались на производстве, были заинтересованы, кадровая служба должна огласить 3 важных аргумента:

• автоматизация технологических процессов производств способствует легкому прогнозированию и контролю, уменьшая до минимума действие человеческого фактора. Практика, как правило, иллюстрирует значительное повышение качества продукции и производительности. Это влияет на прибавку к зарплате;
• для сотрудников, которые работают с новым автоматическим оборудованием, открываются возможности для роста в профессии, и тем самым повышается оплата труда;
• тем сотрудникам, которые занимаются обслуживанием автоматической линии, платят больше, так как их труд более ценен и предполагает определенную квалификацию.

1. Обучите сотрудников работе на новом оборудовании. Обучение сотрудников необходимо осуществлять в два этапа. На первом нужно подготовить технических специалистов, так как они занимаются стажировкой рабочих. Для данных сотрудников обучение проводит фирма-поставщик. Этот алгоритм помогает предприятию подготовить квалифицированных сотрудников, которые способны вернуть оборудование в рабочее состояние при каких-либо сбоях. Автоматизация процессов производства обычно длится около недели.
2. Заранее позаботьтесь об уровне технической грамотности рабочих. Сотрудники с низкой квалификацией обычно чаще других выступают против автоматизации. При отборе соискателей следите за техническими компетенциями будущего сотрудника.

• Система сертификации организации: все, что нужно знать о данной процедуре

Системы автоматизации процессов производства АСУ ТП

Все задачи, которые стоят перед автоматизацией производственного процесса, необходимо решать с помощью применения новейших средств и способов автоматизации. После внедрения автоматизации происходит формирование АСУ ТП (Автоматическая система управления технологическим процессом).

Автоматизация процессов управления производством способствует созданию базы для последующего внедрения четких систем управления предприятием и организацией.

1. Автоматизация комплекса управления производственными процессами создает условия для передачи контролирующей и управленческой функций сотрудника определенному автоматически работающему оборудованию. Такие устройства помогают осуществлять все этапы работы с информационными потоками (сбор, обработка и др.) К подобному подходу к автоматизированному управлению можно причислить устройства (например, станок), комплекс и линию, которые соединены определенной связью с приборами, осуществляющими контроль и измерение. Подобные приборы оперативно и в логической последовательности осуществляют сбор информации о каком-либо отклонении от существующей нормы в производственном процессе и затем производят анализ полученных данных.
2. Системы автоматизации процессов производства, которые отвечают за осуществление определенной функции устройства, способны оперативно найти способ регулирования рабочей деятельности всех механизмов, исключив при этом существующие отклонения в режимах производственных процессов и так далее.
3. Линия связи служит передатчиком команд, которые содержат определенные поправки, а также осуществляет контроль всех поступивших сигналов (команд).
4. АСУ ТП вместе с новейшими комплексами всех главных и вспомогательных аппаратов и приборов формируют автоматизированные комплексы.
5. Подобные системы подразумевают осуществление контроля над каким-либо заводом или фабрикой. В функции АСУ ТП может входить контроль над определенным прибором, производственным цехом, конвейером или участком предприятия. Пример: в случае отсутствия в деятельности у выпускающего комплекса необходимых показателей технологических требований, система с помощью определенных каналов может изменить его производственный режим, учитывая все нормативы.

Объекты автоматизации процессов производства и их параметры

При внедрении в производство определенных средств механизации основной задачей будет сохранение в работе оборудования качественных характеристик, что найдет отражение в свойствах произведенной продукции.

В настоящее время эксперты области, как правило, глубоко не вникают в содержание технических характеристик каких-либо объектов. Это объясняется тем, что с точки зрения теории внедрить системы управления можно на любой части производственного процесса.

При рассмотрении в данном плане основ автоматизации процессов производств список объектов механизации будет выглядеть следующим образом:

• конвейеры,
• цеха,
• все существующие агрегаты и установки.

Возможным является сравнение уровня трудности внедрения автоматических систем. Он, несомненно, имеет зависимость от размера предполагаемого проекта.

Что касается характеристик, с которыми автоматические системы осуществляют рабочие функции, то здесь можно отметить выходные и входные показатели .

Входными показателями являются физические черты производимой продукции и свойства объекта.

Выходные показатели – это качественные данные о произведенном продукте.

Регулирующие технические средства автоматизации процессов производства

Специальными сигнализаторами в автоматизированных системах являются регулирующие приборы. В их возможности входит контроль и управление разнообразными технологическими показателями.

В автоматизацию технических процессов и производств входят следующие сигнализаторы:

• показатели температуры,
• показатели давления,
• показатели определенных свойств потока и так далее.

С точки зрения технического подхода устройства могут реализовываться в виде приборов с контактными частями на выходе и отсутствием шкал.

Принцип действия сигнализаторов, которые отвечают за регулирование, может быть разным.

Самыми популярными устройствами по измерению температуры являются ртутные, терморезисторные, манометрические и биометаллические модели.

Конструкция обычно зависит от принципов работы. Однако условия тоже имеют для нее большое значение.

Автоматизация технологических процессов и производств может обуславливаться спецификой деятельности предприятия и, исходя из этого, предполагаться с расчетом на особенности условий применения. Приборы, предназначенные для регулирования, создаются с ориентиром на эксплуатацию при высоком уровне влажности, воздействии химических веществ и физическом давлении.

• Штрафы ФАС за нарушение закона о рекламе и способы их избежать

Какое ПО выбрать для автоматизации процессов производства

При внедрении автоматизированной системы нужно подобрать качественное программное обеспечение, с надежным уровнем контроля над процессом.

1. «1С: Комплексная автоматизация».

Эта форма «1С» предполагает большой круг возможностей, которые способствуют автоматизации учета и многих производственных процессов.

Данное программное обеспечение является одним из лучших для проведения автоматизации. Это объясняется наличием удобного интерфейса, помощи и других немаловажных особенностей. Тем не менее, решить все поставленные задачи эта программа не может.

1. «Крафт».

Это программа, которая осуществляет автоматизацию технологических процессов и производств. Реализует как бухгалтерскую автоматизацию, так и техническую. Однако стоит обратить внимание на то, что программа не располагает функционалом, способным включить абсолютно все направления производственного процесса.

1. Индивидуальные программы.

Часто бывает, что для автоматизации процессов производства применяются персонально созданные программы. Они разрабатываются для решения конкретных задач, что делает их идеальными в плане использования. Но имеется существенный минус – разработка индивидуальных программ стоит денег, а задача возможного расширения функций решается не так просто.

Существует большое количество программ, которые выполняют автоматизацию технологических процессов и производств. Но не все они являются подходящими для конкретных задач. По этой причине необходимо найти сотрудника, который разбирается в данном вопросе и сможет подобрать наилучший вариант для предприятия.

Мнение эксперта

Не стоит покупать самое дорогое IT-решение

Алексей Каторов ,

директор департамента информационных систем ОАО «Новая перевозочная компания»

В случае если автоматизации процессов производства нельзя избежать, не игнорируйте важный принцип: «лучшее является врагом хорошего». Проще говоря, если у вас уже функционирует какая-либо система, которую некоторые консультанты советуют поменять, не спешите этого делать. Обычно большая часть акционеров заинтересована прежде всего во внедрении учетных систем высокого уровня (аналитика и др.) и меньше всего их интересует производство. Многие новейшие технологии открывают для вас вариант эффективной работы двух систем одновременно. По этой причине не стоит исключать возможность внедрения в работу новой автоматической системы поверх уже имеющейся.

Я не советую вам приобретать самое дорогостоящее IT-решение. Вы рискуете не освоить приобретенную систему с большим функционалом и по истечении 10 лет. Не надейтесь на случай и не игнорируйте накопленный опыт применения автоматизации процессов производства в вашей отрасли. Внедрение каких-либо IT-решений невозможно без активного участия генерального директора.

Этапы разработки и внедрения системы автоматизации процессов производства

Создание АСУ ТП является не простым процессом и имеет несколько стадий :

• в первую очередь создается техническое задание;
• создание концепции разработки АСУТП либо создание проекта автоматизированных систем управления стадии «П»;
• разработка производственного проекта АСУТП, стадия «Р»;
• внедрение в технологический процесс автоматизированных систем и анализ их работы. Имеются в виду полноценные испытания систем.

Разработка технического задания для внедрения автоматизации процессов производства подразумевает перечень необходимых исследований перед использованием систем на предприятии.

Проектирование автоматизации технологических процессов и производств предполагает задействование ряда специалистов в данной области:

• сотрудников с экономическим образованием,
• электромехаников,
• программистов автоматизационных систем,
• технологов,
• сотрудников, специализирующихся на электропроводах.

Исходя из показателей, полученных в ходе исследований, которые проводятся перед внедрением, осуществляется эскизная проработка проекта будущей АСУТП:

1. В первую очередь осуществляется разработка базы функционала и алгоритма состава автоматизированной системы.
2. Далее объясняется выбор главных технических компонентов АСУТП и делается предложение, связанное с количеством и номенклатурой.
3. После автоматизации процессов производства ставятся задачи обновления задействованного оборудования, по причине улучшения производственного процесса благодаря проведенной автоматизации.

После проведения всех необходимых исследований перед внедрением автоматизированных систем создаются положения технического задания , включающие:

• весь список функционала, который осуществляется АСУТП в проекте;
• обоснование создания системы с технической и экономической точки зрения;
• типы и размер работ, которые необходимы для внедрения и проектирования автоматизированных систем;
• составление плана работ по ремонту, запуску, монтированию и проведению полного перечня испытаний автоматизированных систем.

На стадии выполнения технического проекта осуществляется синтез автоматизационных систем:

• идет процесс разработки функционального состава автоматизации процессов производства;
• создается список сигналов, которые воспринимают входные показатели автоматизированных систем. Можно определить характеристики метрологии;
• определяются технические критерии к приборам, осуществляющим регулирование и контроль технологических показателей. Осуществляется разработка информационно-организационного состава автоматизированных систем.

• устанавливается состав аппарата;
• делается выбор датчиков и приборов КИПиА, которые выполняют функции производственных измерений технических параметров;
• осуществляется подбор автоматики и устанавливается структура устройств технического комплекса.

• Система стратегического управления: 14 эффективных мероприятий

Мнение эксперта

Сначала автоматизируйте ту операцию, которая задает темп производству

Юрий Титов ,

генеральный директор компании «Кухонный двор», Москва

В первую очередь при автоматизации процессов производства обратите внимание на операцию, которая выполняет начальную функцию. У нас это создание корпусов. Первая операция – распил ДСП. Раньше необходим был подвоз ДСП к станку, в котором принимали участие около семи человек. Погрузчику было нелегко передвигаться в маленьком пространстве, из-за того что сырьем было занято достаточно много места.

Возникали застои, по причине опоздания подвоза ДСП со склада. Мы решили провести автоматизацию, создав автоматический склад с распилом в начале участка. Автоматизированное устройство самостоятельно осуществляет процесс взятия материалов со склада, а затем отправляет на распил. Загрузка склада ДСП происходит несколько раз за неделю. Автоматизация процессов производства помогла нам задействовать не семь человек, а только двоих сотрудников.

Теперь нам известно наверняка количество продукции, которое должен произвести каждый работник на данной операции, и сколько он выпускает в минуту. Компьютерное устройство без ошибок производит расчет показателей по плану, заменив фотографии рабочего процесса, которые являлись основой дневной производительности. Далее мы провели автоматизацию следующих операций: кромление и присадка.

6 советов, которые помогут безболезненно провести автоматизацию

Во-первых , займитесь поиском человека, который по-настоящему интересуется автоматизацией технологических процессов и производств. Это является необходимым условием.

Во-вторых , организуйте группу сотрудников, которые будут заниматься вопросами автоматизации. Отметим важную особенность: не стоит платить лидеру группы в начале проекта, это повлечет за собой требования оплаты за каждый шаг. Оплачивайте результат, но по заранее оговоренной ставке.

В-третьих , вам необходима поддержка руководителей департаментов. Заинтересуйте их идеями автоматизации, проиллюстрируйте выгоду данного процесса.

В-четвертых , требуйте от компании, которая будет осуществлять внедрение, план и бюджет автоматизации. Мы рекомендуем делать заказ быстрой диагностики – это увеличит ваши шансы на более точное определение стоимости внедрения автоматизации.

В-пятых , если для вас необходимым выступает отказ от услуг компании, которая планирует осуществить внедрение, сделайте это. В будущем вы сможете взять на работу программиста, который осуществит необходимые доработки, не делая масштабных изменений.

В-шестых , обязательно оформите соглашение о конфиденциальности с компанией, которая будет осуществлять внедрение автоматизации. В таком договоре стоит указать штрафы в случае нарушения обязательств, прописанных в документе.

• Планирование производства - фундамент эффективной деятельности предприятия

В какую сумму обойдется автоматизация процессов производства предприятию

В области IT обычно производят расчет показателя TCO – «совокупной стоимости владения». Этот термин обозначает совокупность всех затрат, начиная с покупки информационной системы и заканчивая утилизацией. Расходы не обуславливаются типом информационного продукта, который вы внедряете в своем производстве.

ТСО предполагает следующие затраты:

1. Приобретение лицензий для программного обеспечения.
2. Внедрение IT-системы на производстве:

• анализ состояния предприятия и разработка соответствующей проекту документации;
• проведение установочных работ и настройки внедряемого программного обеспечения;
• объединение информационных систем;
• проведение обучения для сотрудников предприятия.

3. Контроль над системой после внедрения:

• осуществление программных обновлений;
• технический контроль;
• развитие программного обеспечения путем расширения функционала и других факторов.

1. Осуществление смены информационной системы (переход на другую).

Когда перед компанией возникает необходимость автоматизации процессов производства, многие руководители подходят к выбору систем с точки зрения стоимости лицензий, не учитывая при этом последующие издержки. По этой причине возникает много ошибок, связанных с неправильным выбором системы и расчетом стоимости проекта.

На начальных этапах автоматизации процессов производства, когда вам нужно определиться с поставщиком, генеральному директору и программисту необходимо обсудить и выбрать для предприятия программное обеспечение.

Что касается стоимости лицензий, то здесь цены у разных поставщиков могут отличаться даже в 20 раз. Попытка уменьшить стоимость автоматизации технологических процессов и производств, при условии отсутствия утраты качества, обычно удается максимум на 30 %. Достигнуть этого показателя можно как торгуясь с поставщиком, так и привлекая к процессу внедрения сотрудников. Например, вы можете уменьшить рабочие расходы в пять раз, если в вашем штате имеются компетентные IT-специалисты, которые обладают всеми навыками для развития внедряемой системы без посторонней помощи.

Мнение эксперта

Автоматизация обошлась нам в 2,5 млн долларов

Сергей Сухинин ,

начальник отдела автоматизированных систем управления ОАО «Научно-производственный комплекс «Элара», Чувашия

Наша компания потратила 470 тысяч долларов на покупку лицензии для программы управления базой данных. Совокупные расходы по внедрению системы ERP, которая предполагает автоматизацию процессов управления производством и планированием, обошлись компании в 2,5 миллиона долларов. На этапе производственной эксплуатации мы получили экономический эффект, который появился благодаря внедрению программного обеспечения. Расходы окупились через полтора года после внедрения программы.

Введение

Чтобы различные технические устройства выполняли тре­буемые функции, необходимо организовать тот или иной процесс управления. Процесс управления может быть реализован "руч­ным" способом или с помощью совокупности технических средств, которые, в общем случае, называют системами автома­тического управления,

Системы автоматического управления в сельскохозяйствен­ном производстве и переработке продукции призваны управлять режимами работы оборудования, теплиц, холодильных установок и т.п. Особенностью этих систем является работа с биологиче­скими объектами, животными, растениями и продуктами их пе­реработки.

Необходимость внедрения и развитие систем автоматическо­го управления способствовали созданию отдельного научно-технического направления, которое включает элементную базу, теоретические вопросы анализа и синтеза, вопросы проектирова­ния и обеспечения требуемой надёжности. Вместе с тем это от­дельное направление имеет тесную связь с электроникой, элек­тротехникой, математикой и другими разделами науки и техники. В развитие систем автоматики внесли вклад ученые Н.Н.Боголюбов, И.Ф.Бородин, Н.Винер, Н.Е.Жуковский, А.Н.Колмогоров, Н.М.Крылов, А.В.Михайлов, Г.Найквист, В.Д.Шеповалов, С.А.Чаплыгин, и многие другие ученые.

Предметом дисциплины "Автоматика" является - теоретиче­ские основы и технические средства автоматики.

Основы теории автоматического управления

Лекция 1 . «Принципы построения автоматизированных производств»

Автоматизация производства

Автоматика - отрасль науки и техники, охватывающая тео­рию и устройства средств и систем автоматического управления машинами и технологическими процессами Она возникла в 19 ве­ке с появлением механизированного производства на базе пря­дильных и ткацких станков, паровых машин и др., которые за­менили ручной труд и дали возможность повысить его произво­дительность.

Автоматизации всегда предшествует процесс полной механи­зации - такого производственного процесса, в котором человек не затрачивает на выполнение операций физической силы.

По мере развития техники функции управления процессами и машинами расширялись и усложнялись. Человек уже во многих случаях не был в состоянии управлять механизированным произ­водством без специальных дополнительных устройств. Это обусло­вило возникновение автоматизированного производства, при ко­тором работники высвобождаются не только от физического тру­да, но и от функций контроля за машинами, оборудованием, произ­водственными процессами и операциями, а также управления ими.

Под автоматизацией производственных процессов пони­мают комплекс технических мероприятий по разработке но­вых технологических процессов и создание производства на основе высокопроизводительного оборудования, выпол­няющего все основные операции без непосредственного уча­стия человека.

Автоматизация способствует значительному повышению про­изводительности труда, улучшению качества продукции и усло­вий труда людей

В сельском хозяйстве, пищевой и перерабатывающей про­мышленности автоматизируется контроль и управление темпера­турой, влажностью, давлением, регулирование скорости и перемещение, сортирование по качеству, упаковка и многие другие процессы и операции, обеспечивая более высокую их эффективность, экономию труда и средств.

Автоматизированные производства по сравнению с не автоматизированными обладают определенной спецификой:

· для повышения эффективности они должны охватывать большее количество разнородных операций;

· необходима тщательная проработка технологии, анализ объектов производства, маршрутов движения и операций, обеспечения надежности процесса с заданным качеством;

· при широком ассортименте выпускаемой продукции и се­рости работы технологические решения могут быть многовариатными;

· повышаются требования к четкой и слаженной работе раз­личных служб производства.

При проектировании автоматизированного производства должны быть соблюдены следующие принципы:

1. Принцип завершенности. Следует стремиться к выполнению всехопераций в пределах одной автоматизированной производственной системы без промежуточной передачи полуфабрикатов

в другие подразделения. Для реализации этого принципа необходимо обеспечить:

Технологичность продукта, т.е. на его изготовление должно расхсодоваться минимальное количество материалов, времени и средств:

Унификацию методов обработки и контроля продукта;

Расширение типажа оборудования с повышенными технологическими возможностями для обработки нескольких видов сырьяили полуфабрикатов.

2. Принцип малооперационной технологии. Количество опе­раций промежуточной обработки сырья и полуфабрикатов должно быть сведены к минимуму, а маршруты их подачи - оптими-зированы.

3. Принцип малолюдной технологии. Обеспечение автомат­икой работы на протяжении всего цикла изготовления продукта. Для этого необходимо стабилизировать качество входного сырья, повысить надежность оборудования и информационного обеспечения процесса.

4. Принцип безотладочной технологии. Объект управления не должен требовать дополнительных наладочных работ после того, как он пущен в эксплуатацию.

5. Принцип оптимальности. Все объекты управления и служ­бы производства подчинены единому критерию оптимальности, например, выпускать продукцию только высшего качества.

6. Принцип групповой технологии. Обеспечивает гибкость производства, т.е. возможность перехода с выпуска одного про­дукта на выпуск другого. В основе принципа лежит общность операций, их сочетаний и рецептур.

Для серийного и мелкосерийного производства характерно создание автоматизированных систем из универсального и агре­гатного оборудования с межоперационными емкостями. Это обо­рудование в зависимости от перерабатываемого продукта может переналаживаться.

Для крупносерийного и массового выпуска продукции авто­матизированное производство создается из специального обору­дования, объединенного жесткой связью. В подобных производ­ствах применяется высокопроизводительное оборудование, на­пример, роторное для разливки жидкостей в бутылки или пакеты.

Для функционирования оборудования необходим промежу­точный транспорт для сырья, полуфабрикатов, компонентов, раз­личных сред.

В зависимости от промежуточного транспорта автоматизиро­ванные производства могут быть:

Со сквозной транспортировкой без перестановки сырья, по­луфабриката или сред;

С перестановкой сырья, полуфабрикатов или сред;

С промежуточной емкостью.

По видам компоновки оборудования (агрегатирования) разли­чают автоматизированные производства:

Однопоточные;

Параллельного агрегатирования;

Многопоточные.

В однопоточном оборудование расположено последовательно по ходу выполнения операций. Для увеличения производитель­ности однопоточного производства операция может выполняться на однотипном оборудовании параллельно.

В многопоточном производстве каждый поток выполняет аналогичные функции, но работает независимо один от другого.

Особенностью сельскохозяйственного производства и пере­работки продукции является быстрое снижение ее качества, на­пример, после забоя скота или съема плодов с деревьев. Это тре­бует такого оборудования, которое имело бы высокую мобиль­ность (возможность выпуска широкого ассортимента продуктов из однотипного сырья и переработки различных видов сырья на однотипном оборудовании).

Для этого создаются переналаживаемые производственные системы, обладающие свойством автоматизированной перена­ладки. Организационным модулем таких систем является произ­водственный модуль, автоматизированная линия, автоматизиро­ванный участок или цех.

Производственным модулем называют систему, состоящую из единицы технологического оборудования, оснащенного авто­матизированным устройством программного управления и сред­ствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующую и имеющую возможность встраиваться в систему более высокого уровня (рис. 1.1).

1- оборудование для вы­полнения одной или нескольких операций; 2- управляющее устройство; 3- погрузочно-разгрузочное устройство; 4- транспортно-накопительное устройство (промежуточная емкость); 5- контрольно-измерительная система

Рисунок 1.1 - Структура производст­венного модуля

Производственный модуль может включать в себя, например, сушильную камеру, контрольно-измерительную систему, погрузочно-разгрузочную и транспорт­ную системы с локальным управлением или смесительную уста­новку с аналогичным добавочным оборудованием.

Частным случаем производственного модуля является произ­водственная ячейка - комбинация модулей с единой системой измерения режимов работы оборудования, транспортно- накопительной и погрузо-разгрузочной системами (рис. 1.2). Производственная ячейка может встраиваться в системы более высокого уровня.

1- оборудования для выполнения одной или не­скольких операций; 2- приемный бункер; 3-погрузочно-разгрузочное устройство; 4- конвейер; 5- проме­жуточная емкость; 6- управляющий компьютер; 7- контрольно-измерительная система.

Рисунок 1.2 - Структура производ­ственной ячейки

Автоматизированная ли­ния - переналаживаемая систе­ма, состоящая из нескольких производственных модулей или ячеек, объединенных еди­ной транспортно- складской системой и системой автоматического управления технологического процесса (АСУ ТП). Оборудование автоматизированной линии расположено в приня­той последовательности выполнения технологических операций. Структура автоматизированной линии изображена на рис. 1.3.

1,2,3,4- производствен­ные ячейки и модули; 5- транспортная система; 6-склад; 7- управляющий компьютер.

Рисунок 1.3 - Структура автоматизированной линии

В отличие от автоматизированной линии на переналаживае­мом автоматизированном участке предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования. Линия и участок могут иметь отдельно функцио­нирующие единицы технологического оборудования. Структура автоматизированного участка приведена на рис. 1.4.

1,2,3- автоматизиро­ванные линии; 4- производственные ячейки; 5- производственные модули; 6- склад; 7- управляющий компьютер

Рисунок 1.4 - Структура автоматизированного участка

Этапы и средства автоматизации производства

Предшественником автоматизации явилась комплексная механизация производства, в процессе которой физические функции человека в производственном процессе выполнялись с помощью механизмов с ручным управлением. Труд человека при этом облегчался физически, и его основной деятельностью становилось управление механизмами. Механизация направлена на облегчение условий человеческого труда и повышение его производительности.

По мере развития механизации возникает задача полной или частичной автоматизации управления механизмами. В результате решения этой задачи создаются технологические автоматы, способные в большей или меньшей степени выполнять производственные функции без участия человека. Возникновение и распространение технологических автоматов положило начало автоматизации производства.

В развитии автоматизации можно выделить ряд последовательных этапов, каждый из которых характеризуется появлением новых средств автоматизации и расширением состава объектов автоматизации производства. Укрупненно, применительно к промышленному производству, можно выделить следующие основные этапы автоматизации.

1. Автоматизация массового производства. При массовом производстве промышленной продукции задача повышения производительности труда стоит особенно остро. Здесь возможны значительные затраты на средства автоматизации, поскольку будучи отнесенными к единице продукции (при большом числе единиц продукции), они приводят к приемлемому росту ее цены.

В результате становится целесообразным создание и использование в производстве специализированных и специальных технологических автоматов. Каждый такой автомат рассчитан на единственную технологическую операцию или ограниченный набор технологических операций при производстве определенного изделия. Задача перестройки автомата на выпуск других изделий либо ставится в ограниченном объеме, либо не ставится вовсе.

Основной целью автоматизации является получение максимальной производительности. Технологический процесс изготовления изделия разбивается на простые операции малой длительности, которые можно выполнять параллельно на разных технологических автоматах.

Из технологических автоматов создаются поточные линии в соответствии с последовательностью технологических операций процесса изготовления изделия. Дальнейшее повышение уровня автоматизации достигается путем автоматизации межоперационного транспорта и промежуточного складирования (межоперационные накопители полуфабрикатов). Результатом такой комплексной автоматизации технологического процесса является создание автоматических линий.

Автоматическая линия реализует в автоматическом режиме технологический процесс изготовления определенного изделия. Автоматическая линия для достижения наивысшей производительности строится из специального и специализированного оборудования. Создание и внедрение автоматической линии требует больших временных и материальных затрат, следовательно, такие линии экономически эффективны только при массовом производстве изделий, когда одно и то же изделие в неизменном виде выпускается непрерывно в больших количествах в течение рядя лет. Автоматические линии имеют ограниченные возможности для переналадки на изготовление иной продукции или такие возможности вообще не предусматриваются.

Поскольку использование автоматических линий и цикловых технологических автоматов ограничено массовым и крупносерийным производством, то соответственно ограничены объемы автоматизированного производства на их основе. По разным оценкам объем массового и крупносерийного производства составляет от 15 до 20 % общего объема производства и эта доля имеет тенденцию к сокращению. Следовательно, уровень автоматизации производства с помощью автоматических линий и цикловых автоматов может составить не более 15–20 %. Реально этот уровень еще меньше.

Цикловые технологические автоматы и автоматические линии относятся к средствам "жесткой" автоматизации. С их помощью можно достичь весьма высокой производительности труда, однако область использования таких средств ограничена, и только на их основе полная автоматизация производства невозможна.

2. Автоматизация основных операций обработки многономенклатурного производства. Многономенклатурное производство предполагает изготовление разнообразных изделий партиями ограниченного объема в ограниченные сроки. Номенклатура изделий и объемы партий могут колебаться в широких пределах: от единичных изделий до партий среднесерийного производства.

При многономенклатурном производстве технологическое оборудование должно быть в значительной степени универсальным и обеспечивать переналадку и перестройку на изготовление разнообразных изделий (в пределах технологических возможностей оборудования). В случае автоматизированного производства такая переналадка и перестройка должны осуществляться в автоматизированном режиме с минимальным объемом ручных операций или с полным их исключением.

Выполнение перечисленных условий определяет "гибкую" автоматизацию. Основным принципом гибкой автоматизации является принцип программного управления технологическим оборудованием. Рабочий цикл технологического автомата при этом задается управляющей программой, содержащей кодированное описание последовательности элементов цикла с использованием определенной символики. Управляющая программа разрабатывается обособленно от управляемого оборудования и оформляется на некотором машинном носителе, что позволяет считывать ее автоматическому устройству управления технологического автомата.

Впервые этот принцип (который возник и усовершенствовался при управлении ЭВМ) был реализован для автоматизации металлорежущих станков. Появились и начали широко распространяться станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Первые модели станков с ЧПУ из-за недостаточного совершенства требовали при изменении рабочего цикла не только замены управляющей программы, но и некоторых ручных операций для переналадки. Такие станки оказывались эффективными при обработке партий однотипных деталей объемом не менее 50–100 шт. По мере совершенствования принципов ЧПУ и технических решений этот предел постоянно снижался, и в настоящее время станки с ЧПУ эффективны даже в индивидуальном производстве.

Вначале были созданы станки с ЧПУ для определенных видов механической обработки. В последующем получили распространение многооперационные станки с ЧПУ с автоматической сменой обрабатывающего инструмента (обрабатывающие центры).

Станки с ЧПУ позволяют автоматизировать процесс обработки деталей и обладают гибкостью, поскольку способны перестраиваться на обработку деталей иной формы путем замены управляющей программы. Это обстоятельство позволяет, например, автоматизировать процесс переналадки станка и, следовательно, повышает уровень автоматизации производства.

Принцип ЧПУ, ввиду эффективности, получил распространение и для другого технологического оборудования, что позволило обеспечить гибкую автоматизацию разнообразных технологических операций. Оборудование с ЧПУ в первую очередь получило распространение в машиностроении, приборостроении и металлообработке. Однако его использование не ограничено перечисленными отраслями.

Основным недостатком оборудования с ЧПУ является отсутствие автоматизации вспомогательных операций и необходимость в ручном обслуживании оборудования. Названное обстоятельство приводит к снижению коэффициента использования оборудования до уровня 40–60 %.

3. Промышленная робототехника. Автоматизация основных операций технологических процессов привела к росту противоречия между уровнем их автоматизации и уровнем автоматизации вспомогательных операций (в первую очередь операций загрузки-разгрузки автоматизированного оборудования). В качестве средства устранения этого противоречия была предложена концепция программно-управляемого перестраиваемого автомата для выполнения вспомогательных операций по обслуживанию автоматизированного оборудования.

Такие автоматы появились в шестидесятых годах прошлого столетия и получили название промышленных роботов (ПР). Первые разработки промышленных роботов были ориентированы на замену человека при выполнении операций загрузки заготовок в технологические автоматы и разгрузки обработанных изделий. На базе технологического автомата и обслуживающего его робота создаются роботизированные технологические комплексы (РТК), представляющие собой комплексно автоматизированные технологические ячейки.

С помощью РТК появляется возможность комплексной автоматизации отдельных технологических операций или ограниченного набора технологических операций в многономенклатурном производстве. Первые РТК с использованием простых ПР с цикловым управлением были эффективны в среднесерийном производстве. По мере совершенствования ПР (роботы с ЧПУ, адаптивные роботы, интеллектуальные роботы), повышается их гибкость и возможность эффективного применения в мелкосерийном и индивидуальном производстве.

Промышленные роботы постоянно совершенствуются. В процессе совершенствования улучшаются технические характеристики роботов, расширяются их функциональные возможности, расширяется сфера применения. В настоящее время основная масса выпускаемых ПР ориентирована на выполнение технологических операций: сварка, окраска, сборка и некоторые другие основные технологические операции. Наряду с такими роботами продолжают использоваться загрузочно-разгрузочные роботы, появились транспортные роботы и др.

4. Автоматизация управления. Управление в любом производстве требует решения большого объема задач по сбору и обработке информации, принятию решений и контролю их исполнения. Для решения задач управления привлекаются значительные людские ресурсы. Качество решения управленческих задач в существенной мере определяет результат производства.

Возможность автоматизации управления появилась с развитием и широким распространением ЭВМ, когда ЭВМ стали доступны для использования отдельными предприятиями. Появилась возможность автоматизации (с помощью ЭВМ и соответствующего программного обеспечения) процессов сбора и обработки информации, необходимой для принятия управленческих решений и контроля хода производства. С использованием ЭВМ стали решаться задачи планирования производства, задачи материального обеспечения, задачи учета труда и заработной платы, а также ряд других задач управления производством.

Решение таких задач не было жестко привязано во времени к производственным процессам и могло осуществляться в "машинном" времени ЭВМ, т.е. в течение такого временного периода, который требуется для выполнения соответствующей программы ЭВМ. Характерным для этого этапа автоматизации явилось создание на производстве централизованных вычислительных центров для решения задач управления. Связь между ЭВМ и производством, в основном, осуществлялась с использованием оперативного персонала.

Подобные централизованные системы получили название автоматизированных систем управления производством (АСУП). АСУП обеспечивает решение задач организационного и диспетчерского управления производством. Основной эффект от внедрения АСУП заключается в сокращении времени, необходимого для принятия управленческих решений, повышении оперативности управления и его качества, а также в сокращении управленческого персонала, занятого рутинной обработкой информации.

Значительный объем управления в производстве приходится на задачи оперативно-технического управления производственным оборудованием и технологическими процессами. Для автоматизации решения этих задач необходимо обеспечить непосредственную связь между управляющей ЭВМ и объектами управления. Кроме того, задачи оперативно-технического управления должны решаться в реальном времени управляемого процесса.

Поэтому наряду с АСУП появились системы автоматизированного управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые обеспечивают в автоматизированном режиме решение задач оперативно-технического, диспетчерского и организационного управления отдельными технологическими процессами производства. Интеграция АСУ ТП с автоматизированным технологическим комплексом обеспечивает реализацию концепции безлюдной технологии в производстве.

5. Автоматизация инженерного труда. Производство требует затрат высококвалифицированного труда специалистов – инженеров. Инженеры разрабатывают новую продукцию, проводят научные исследования и испытания, разрабатывают новые технологические процессы и модернизируют старые. Без инженерного труда невозможен прогресс производства. Затраты на оплату инженерного труда в производственных расходах составляют значительную долю (по стандартам промышленно развитых стран).

Стремление повысить эффективность инженерного труда, сократить материальные и временные затраты на проектирование новой или модернизированной продукции, на проведение исследований, на подготовку производства привело к появлению соответствующих автоматизированных систем. Основой таких систем явилось использование ЭВМ, поскольку инженерный труд – интеллектуальный труд. Типичные инженерные задачи являются эвристическими задачами, опирающимися на значительный объем рутинных работ.

Рутинные работы (получение справочной информации, оформление результатов, оформление чертежей и текстовых документов и др.) в большинстве случаев поддаются алгоритмизации (описанию в виде детерминированной последовательности простых операций) и, следовательно, их можно автоматизировать, используя ЭВМ. В принципе, автоматизировать можно любые процессы, поддающиеся алгоритмизации.

Средством автоматизации инженерного труда являются програм-мно-технические комплексы на базе ЭВМ: системы автоматизации проектирования (САПР), автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП). Первые две системы используются конструкторами и исследователями для разработки новой или модернизации существующей продукции. Результатом их работы являются технические и рабочие проекты новой продукции.

Для реализации этих проектов необходимо выполнить подготовку производства спроектированной продукции. Эта задача возлагается на специалистов-технологов, осуществляющих проектирование новых технологических процессов или модернизацию существующих. Для автоматизации труда технологов (тех работ, которые поддаются алгоритмизации) предназначены АСТПП. Использование АСТПП позволяет повысить эффективность подготовки производства, сократить материальные и временные затраты на этот процесс, повысить качество результатов и сократить затраты человеческого труда.

6. Интеграция автоматизированных производственных систем в единое гибкое автоматизированное производство (ГАП). Интеграция заключается в совместном использовании и взаимодействии перечисленных выше систем автоматизации для достижения конечной цели производства. При этом системы автоматизации интеллектуальных функций человека (проектирование, управление, исследования, разработка технологий) используют общие базы данных, что обеспечивает прямой обмен информацией между ними.

В ГАП основным принципом управления оборудованием и процессами является программное управление от ЭВМ, что обеспечивает перестройку производства на выпуск новой или модернизированной продукции программным путем (заменой управляющих программ) в автоматизированном режиме. В результате производство приобретает свойство гибкости и реализует концепцию гибкой технологии. Комплексная автоматизация человеческого труда позволяет сократить долю человеческого труда в ГАП в 20 раз по сравнению с традиционным производством. Такое производство реализует концепцию безлюдной технологии.

В условиях ГАП автоматизированы как физические, так и интеллектуальные функции человека. Для автоматизации интеллектуальных функций основным средством являются ЭВМ. Поэтому ГАП часто называют интегрированным и компьютеризированным производством.

В настоящее время очень сложно представить себе промышленное предприятие без автоматизированных систем управления. Автоматизация повышает производительность предприятий, минимизирует человеческий фактор и улучшает качество продукции.

Долгое время производство оставалась частично автоматизированным. Современные технологии позволяют перейти на полностью автоматизированные схемы, где роль человека сводится к выполнению функций оператора.

Автоматизация технологического процесса может быть:

• частичная. На производстве автоматизируют отдельные аппараты и машины. В основном применяется на предприятиях пищевой промышленности, когда человек не может выполнять некоторую работу в связи с ее сложностью или быстротой. Такая автоматизация применяется на объектах легкой и химической промышленности.
• Комплексная. Ярким примером такой автоматизации можно назвать электростанцию. Она функционирует как единый комплекс, человек выполняет только функции оператора.
• Полная. Все функции управления и контроля выполняются машиной. Современные технологии вплотную подошли к полной автоматизации, но, к сожалению, без человеческого фактора пока обойтись не могут. Самый высокий уровень автоматизации применяется в области атомной энергетики.

К основным элементам автоматизации производства относятся:

• Станки с ЧПУ (появились в 1955 году).
• Промышленные роботы (первые модели появились в 1962 году).
• Роботизированные технологические комплексы.
• Автоматизированные складские системы.
• Системы автоматизированного проектирования.

Преимущества автоматизации:

• Большинство управленческих решений принимается автоматически и своевременно. Также с помощью машин можно ввести оперативный учет.
• Автоматизация позволяет максимально эффективно распределять трудовые ресурсы.
• Производственные циклы никогда не дают сбоев.
• Все решения автоматических систем сохраняются в базе данных, что облегчает анализ деятельности предприятия
• Автоматизация производства значительно сокращает оборот документов на предприятии.
• Производство работает стабильно, без видимых отклонений.

Современная оптимизация производства требует участия профессиональных компаний. Одной из лучших можно назвать ООО "Промышленная Автоматизация", которая проводит автоматизацию предприятий на всех уровнях. Эта компания внедряет высокотехнологичные системы на предприятия производства.

Таким образом, качественные изменения в технологии системы управления и автоматизации производства, дают толчок к экономическому развитию, за счет снижения затрат на энергоресурсы и материалы. Компания "Nordengineering" индивидуально подходит к каждому предпринимательству. Компания гарантирует качество своей работы, и экономический рост клиента. Автоматизация производится на всех уровнях начиная от компрессорного, и заканчивая комплексом готовой продукции.

Автоматизация производственных

процессов

1.1. Основы, терминология и направления АПП.

Одним из основных направлений деятельности человека является совершенствование процессов производства с целью облегчения тяжёлого физического труда и повышение эффективности процесса в целом – это направление может реализоваться через автоматизацию производственных процессов.

Итак, целью АПП является:

- повышение производительности;

- повышение качества;

- улучшений условий труда.

Цель рождает вопросы, что и как автоматизировать, целесообразность и необходимость автоматизации и др. задачи.

Как известно технологический процесс состоит из трёх основных частей:

- рабочего цикла, - основной тех. процесс;

- холостых ходов, - вспомогательных операций;

- транспортно – накопительных операций.

Основной тех. процесс тесно связан с СПИД. Рассмотрим СПИД:

С – это автоматизация рабочих и холостых ходов всех механизмов станка (авт.гл. движ., подач и вспом. операций).

П – автоматизация установки, фиксации деталей на станке.И – требования АПП к инструменту.

Д – технологические требования АПП к детали. Кроме того,

Вспомогательных операций – это автоматизация загрузки, разгрузки, установки, ориентации, фиксации, транспортировки, накоплению и контролю детали. Из всего выше сказанного видно, что АПП имеет комплексный подход и, не

решив одну задачу, можем не достигнуть необходимого эффекта. Автоматизация – направление развития производства, характеризуемое ос-

вобождением человека не только от мускульных усилий, для выполнения тех или иных движений, но и от оперативного управления механизмами выполняющими эти движения.

Автоматизация может быть частичной или полной.

Частичная автоматизация – автоматизация части операции по управлению производственным процессом при условии, что остальная часть всех операций выполняется автоматически (управление и контроль человеком).

Примером может служить – автом. линия (АЛ), состоящая из нескольких станков автоматов и имеющих автоматическую межоперационную транспортную систему. Управление линии осуществляется одним процессором.

Полная автоматизация – характеризуется автоматическим выполнением всех функций для осуществления производственного процесса без непосредственного вмешательства человека в работу оборудования. В обязанности человека входят настройка машины или группы машин, включение и контроль.

Пример: автоматический участок или цех.

1.2. Организационно – технические особенности автоматизации.

Анализируя тенденцию и историю развития автоматизации произв. процессов, можно отметить четыре основных этапа, на которых решались различные по своей сложности задачи.

Это: 1. Автоматизация рабочего цикла создание машин автоматов и полуавтоматов.

2. Автоматизация систем машин, создание АЛ, комплексов и модулей.

3. Комплексы автоматизации производ. процессов с созданием автоматических цехов и заводов.

4. Создание гибкого автоматизированного производства с автоматизацией серийного и мелкосерийного производства, инженерного и управленческого труда.

1 На первом этапе – модернизировалось универсальное оборудование. Как известно время обработки одного изделия опр-ся по формуле:

T = t Р + tХ

Таким образом, для повышения производительности работы оборудования сокращалось время tР и tХ и совмещалось tР и tХ значит, если машина кроме рабочих ходов (tР ) могут самостоятельно выполнять холостые хода (tХ ), то она представляет собой автомат.

Необходимо учитывать, что под холостыми ходами следует понимать не только перемещение отдельных узлов станка без обработки, но и загрузку, ориентацию детали, их фиксацию. Однако, как показала практика, автоматизация универсальных станков, с точки зрения производительности имеет свои пределы, т.е. рост производительности труда составил не выше 60%. Поэтому в дальнейшем стали создавать специальные станки автоматы с применением новых принципов:

Многоинструментальные и многопозиционные автоматы применялись в поточных линиях, что явилось высшей формой первого этапа автоматизации (структурная схема см. табл.1).

Структурная схема автомата №1

Автомат (прутковый)

2 На втором этапе – создаётся АЛ (структурная схема см. табл.2).

АЛ называется – автоматическая система машин расположенных в техноло-

гической последовательности, объединённых средствами транспортировки, управления, автоматически выполняющих комплекс операций кроме контроля и наладки.

Создание АЛ потребовало решения более сложных задач. Так одна из них – - Создание автоматической системы межстаночной транспортировки обрабатываемых деталей, с учётом неодинакового ритма работы станков (время на операции разное); а также не совпадение по времени их простоев из-за возникающих неполадок. Система межстаночной транспортировки должна включать не только транспортёры, но и автоматические магазины накопители для создания расходования межоперационных заделов, устройств управления и блокировки системы машин. При этом необходимы не только согласование между собой рабочих циклов отдельных машин, а так же транспортирующих механизмов, но и блокировок на случай всевозможных неполадок (поломки, выход размеров за пределы поля

допуска и т.п.).

На втором этапе автоматизации решается и задача: создание средств автоматизированного контроля , в том числе активного контроля с корректировкой работы станка.

Экономический эффект достигается не только повышением производительности и значительным сокращением затрат ручного труда благодаря автоматизации межстаночной транспортировки, контроля, уборки стружки.

Структурная схема АЛ табл. №2

3 Третьим этапом автоматизации явл-ся комплексная автоматизация производственных процессов – создание автоматических цехов и заводов.

Автоматич. цехом или заводом называется цех или завод, в котором основные производственные процессы осуществляются на АЛ.

Здесь решаются задачи автоматизации межлинейной и межцеховой транспортировки, складирования, уборки и переработки стружки, диспетчерского контроля и управления производством (структура автом. цеха см. схему, рис.3).

Структура автоматического цеха табл. №3

Автомтатический

Здесь элементами выполняющие рабочие ходы, являются уже АЛ со своими технологическими роторными машинами, механизмами транспортировки, управления и т.д.

В автом. цехах и заводах межлинейное транспортирование и накопление заделов являются холостыми ходами.

Система управления цеха также выполняет новые более сложные задачи. Важнейшей особенностью комплексной автоматизации производственных процессов как нового этапа технического прогресса явл-ся широкое применение вычислительной техники, которая позволяет решать не только задачу управления

производством, но и гибкого управления тех. процессами.

4 Гибкие автоматизированные системы – какчетвёртый этап автоматизации представляют собой наивысшую четвёртую ступень развития автоматизации тех. процессов. Предназначены для автоматизации тех. процессов со сменным объектом производства, в том числе для единичного и мелкосерийного производства.

Гибкое производство – сложное понятие, включающее в себя целый комплекс компонентов +машинная гибкость – лёгкость перестройки технологических элементов ГАП для производства заданного множества типов деталей.

Гибкость процесса – способность производить заданное множество типов деталей, в том числе из различных деталей, разными способами.

Гибкость по продукту – способность быстрого и экономичного переключения на производство нового продукта.

+ Маршрутная гибкость – способность продолжать обработку заданного множества типов деталей при отказах отдельных технологических элементов ГАП.

Гибкость по объёму – способность ГАП экономически выгодно работать при различных объёмах производства.

Гибкость по расширению – возможность расширения ГАП за счёт введения новых технологических элементов.

Гибкость работы – возможность изменения порядка операции для каждого из типов в детали.

Гибкость по продукции – всё разнообразие изделий, которое способно производить ГАП.

Определяющими явл-ся машинная и маршрутная гибкость. Использование ГАП даёт непосредственный экономический эффект за счёт

высвобождения персонала и увеличения сменности работы и управляющего оборудования.

Обычно в первую смену производится загрузка заготовок, материалов, инструмента, тех заданий, СУ и т.д., это выполняется с участием людей. Вторую и третью смену ГАП работает самостоятельно под наблюдением диспетчера.

Лекция №2

1.3. Технико-экономические особенности автоматизации.

При анализе производства бывает не достаточно знать, на какой стадии механизации или автоматизации находится тот или иной технологический процесс. И тогда степень автоматиз. или механизации (С) определяется уровнем мех.(М) и автом.(А). Оценка уровня М и А осуществляется тремя основными показателями:

- степенью охвата рабочих мех. трудом (С);

- уровнем мех. труда в общих трудозатратах (У Т );

- уровнем мех. и авт. производств. Процессов (У П ). Для мех. обработки и сборки эти показатели:

Процент возрастания производительности труда за счёт его мех. или автоматизации:

где - индекс 1 соответствует показателям, полученным до проведения мех. и автом.;

Индекс 2 после их проведения; РА – число рабочих, выполняющих работу с использованием средств автом.;

РО – общее число рабочих на рассматриваемом участке, цехе;

к – коэффициент механизации, выражающий отношение времени мех. труда

к общим затратам времени на данном рабочем времени.

П – коэф. производительности оборудования, характеризующий отношение трудоёмкости изготовления дет. на универсальном оборуд. с наименьшей производительностью, принятым за базу трудоёмкости изготовления этой детали на действующем оборудовании;

М – коэф. Обслуживания, зависящий от количества единиц оборудования, обслуживаемого одним рабочим (при обслуживании оборудования несколькими рабочими М< 1).

Система трёх основных показателей уровня мех. и автом. производственных процессов позволяет:

- оценивать состояние автом. производства, вскрывать резервы для повышения производительности труда;

- сравнивать уровни М. и А. родственных производств и отраслей;

- сравнивать уровни М. и А. соответствующих объектов по периодам внедрения и тем самым определять направления дальнейшего совершенствования производственных процессов;

- планировать уровень автоматизации.

Наряду с выше приведенными показателями может применяться критерий уровня автоматизации производства, количественно характеризующий, в какой мере на данной стадии М. и А. используются возможности экономии затрат труда, т.е. роста произв. труда:

где tПМ – трудоёмкость изготовления изделия при полной (комплексной) механизации;

tЧА и tПА – трудоёмкость изготовления при частичной и полной автом.

1.4. Технологичность деталей для автоматизированного производства.

1.4.1. Особенности конструирования изделий в условиях автоматизации про-

изводства.

Конструкция изделия должна обеспечивать его технологичность в изготовлении и сборке. Применение средств автоматизации предусматривает повышенное внимание конструкции изделий с точки зрения облегчения ориентации, позиционирования, сопрягаемости при сборке.

Большинство средств автом. для транспортировки и ориентации деталей действуют на ощупь, т.е. они используют геометрические характеристики деталей для осуществления ориентации и позиционирования.

Учитывая это, можно сказать, что выбор того или иного средства автом. будет основано на анализе классификации объектов производства по геометрическим параметрам (по их назначению и их относительной величине).

Одной из геометрических характеристик явл-ся симметрия.

В некоторых случаях симметрия деталей способствует автоматизации, а в других – делает её невозможной. Пример рис. А1, все детали расположенные справа – симметричны, что делает ориентирование ненужным; рис. А2 – иллюстрирует другую проблему. Если конструктивные особенности каждой детали трудно обнаружить мех. способом, то решение проблемы состоит в нарушении симметрии.

Детали типа цилиндров и дисков явл-ся наиболее вероятными кандидатами на внесение черт ассимметрии, потому что без ориентирующих признаков они могут принимать неопределённое число положений.

Детали прямоугольгой формы обычно выигрывают от симметрии поскольку они могут иметь небольшое число положений.

Рис А1 Ориентация деталей за счётсимметричности.

Рис А2 Ориентация деталей за счётих ассимметричности. а) затруднена б) улучшена

При этом закон распределения суммы этих случайных величин будет иметь Гаусово или нормальное распределение – рис. А5.

Взаимное сцепление деталей (рис. 3)

При загрузке деталей в накопитель или другое устройство навалом, нередко возникает явление сцепления деталей. Типичный пример – пружины . Многие детали имеют отверстия и выступы функционально не связанные друг с другом и не предназначенные для сопряжения. Соотношение размеров этих элементов деталей должно исключать возможность попадания выступа в отверстие и сцепления деталей. (рис. А3).