Широкое внедрение автоматизации - наиболее эффективный путь повышения производительности труда.
На многих объектах для организации правильного технологического процесса необходимо длительно поддерживать заданные значения различных физических параметров или изменять их во времени по определенному закону. Вследствие различных внешних воздействий на объект эти параметры отклоняются от заданных. Оператор или машинист должен так воздействовать на объект, чтобы значения регулируемых параметров не выходили за допустимые пределы, т. е. управлять объектом. Отдельные функции оператора могут выполнять различные автоматические приборы. Воздействие их на объект осуществляется по команде человека, который следит за состоянием параметров. Такое управление называют автоматическим. Чтобы полностью исключить человека из процесса управления, система должна быть замкнутой: приборы должны следить за отклонением регулируемого параметра и соответственно давать команду на управление объектом. Такая замкнутая система управления называется системой автоматического регулирования (САР).
Первые простейшие автоматические системы регулирования для поддержания заданных значений уровня жидкости, давления пара, скорости вращения появились во второй половине XVIII в. с развитием паровых машин. Создание первых автоматических регуляторов шло интуитивно и было заслугой отдельных изобретателей. Для дальнейшего развития средств автоматизации необходимы были методы расчета автоматических регуляторов. Уже во второй половине XIX в. была создана стройная теория автоматического регулирования, основанная на математических методах. В работах Д. К. Максвелла "О регуляторах" (1866г.) и И.А. Вышнеградского "Об общей теории регуляторов" (1876г.), "О регуляторах прямого действия" (1876г.) регуляторы и объект регулирования впервые рассматриваются как единая динамическая система. Теория автоматического регулирования непрерывно расширяется и углубляется.
Современный этап развития автоматизации характеризуется значительным усложнением задач автоматического управления: увеличением числа регулируемых параметров и взаимосвязью объектов регулирования; повышением требуемой точности регулирования, их быстродействия; увеличением дистанционности управления и т. д. Эти задачи могут быть решены только на базе современной электронной техники, широкого внедрения микропроцессоров и универсальных компьютеров.
Широкое внедрение автоматизации на холодильных установках началось только в XX в., но уже в 60-х годах созданы крупные полностью автоматизированные установки.
Для управления различными технологическими процессами необходимо поддерживать в заданных пределах, а иногда изменять по определенному закону значение одной или одновременно нескольких физических величин. При этом необходимо следить, чтобы не возникали опасные режимы работы.
Устройство, в котором протекает процесс, требующий непрерывного регулирования, называют управляемым объектом, или сокращенно объектом (рис. 1,а).
Физическая величина, значение которой не должно выходить за определенные пределы, называется управляемым, или регулируемым параметром и обозначается буквой X. Это может быть температура t, давление р, уровень жидкости Н, относительная влажность? и т. д. Начальное (заданное) значение регулируемого параметра обозначим Х 0 . В результате внешних воздействий на объект действительное значение X может отклоняться от заданного Х 0 . Величину отклонения регулируемого параметра от своего начального значения называют рассогласованием:
Внешнее воздействие на объект, не зависящее от оператора и увеличивающее рассогласование, называют нагрузкой и обозначают Мн (или QH -- когда речь идет о тепловой нагрузке).
Чтобы уменьшить рассогласование, необходимо оказать на объект воздействие, противоположное нагрузке. Организованное воздействие на объект, уменьшающее рассогласование, называют регулирующим воздействием -- М р (или Q P -- при тепловом воздействии).
Значение параметра X (в частности, Х 0) сохраняется постоянным только тогда, когда регулирующее воздействие равно нагрузке:
Х = const только при М р = М н.
Это основной закон регулирования (как ручного, так и автоматического). Для уменьшения положительного рассогласования необходимо, чтобы М р было по модулю больше, чем М н. И наоборот, при М р <М н рассогласование увеличивается.
Автоматические системы . При ручном регулировании для изменения регулирующего воздействия машинисту приходится иногда выполнять целый ряд операций (открытие или закрытие вентилей, пуск насосов, компрессоров, изменение их производительности и т. д.). Если эти операции выполняются автоматическими устройствами по команде человека (например, нажатием кнопки "Пуск"), то такой способ работы называют автоматическим управлением. Сложная схема такого управления показана на рис. 1,б, Элементы 1, 2, 3 и 4 преобразуют один физический параметр в другой, более удобный для передачи следующему элементу. Стрелки показывают направление воздействия. Входным сигналом автоматического управления Х упр может быть нажатие кнопки, перемещение ручки реостата и т. д. Для увеличения мощности передаваемого сигнала к отдельным элементам может быть подведена дополнительная энергия Е.
Для управления объектом машинисту (оператору) необходимо непрерывно получать информацию от объекта, т. е. вести контроль: замерять значение регулируемого параметра X и подсчитывать величину рассогласования?Х. Этот процесс также можно автоматизировать (автоматический контроль), т. е. установить приборы, которые будут показывать, записывать величину?Х или подавать сигнал при выходе?Х за допустимые пределы.
Информацию, получаемую от объекта (цепочка 5--7), называют обратной связью, а автоматическое управление -- прямой связью.
При автоматическом управлении и автоматическом контроле оператору достаточно взглянуть на приборы и нажать кнопку. Нельзя ли и этот процесс автоматизировать, чтобы совсем обойтись без оператора? Оказывается, достаточно подать выходной сигнал автоматического контроля Х к на вход автоматического управления (к элементу 1), чтобы процесс управления стал полностью автоматизированным. При этом элемент 1 сравнивает сигнал Х к с заданным Х 3 . Чем больше рассогласование?Х, тем больше разность Х к --Х 3 , и соответственно увеличивается регулирующее воздействие М р.
Автоматические системы управления с замкнутой цепью воздействия, в которых управляющее воздействие вырабатывается в зависимости от рассогласования, называют системой автоматической регулирования (САР).
Элементы автоматического управления (1--4) и контроля (5--7) при замыкании цепи образуют автоматический регулятор. Таким образом, автоматическая система регулирования состоит из объекта и автоматического регулятора (рис. 1,в). Автоматическим регулятором (или просто регулятором) называют устройство, которое воспринимает рассогласование и воздействует на объект так, чтобы уменьшить это рассогласование.
По цели воздействия на объект различают следующие системы управления:
а) стабилизирующие,
б) программные,
в) следящие,
г) оптимизирующие.
Стабилизирующие системы поддерживают значение регулируемого параметра постоянным (в заданных пределах). Настройка у них постоянна.
Программные системы управления имеют настройку, изменяющуюся с течением времени по заданной программе.
В следящих системах настройка непрерывно изменяется в зависимости от какого-то внешнего фактора. В установках кондиционирования воздуха, например, в жаркие дни выгоднее поддерживать в помещении более высокую температуру, чем в прохладные. Поэтому желательно непрерывно изменять настройку в зависимости от температуры наружного воздуха.
В оптимизирующих системах поступающая на регулятор информация от объекта и внешней среды предварительно обрабатывается для определения наиболее выгодного значения регулируемого параметра. В соответствии с этим изменяется настройка.
Для поддержания заданного значения регулируемого параметра Х 0 кроме автоматических систем регулирования иногда применяют автоматическую систему отслеживания нагрузки (рис. 1,г). В этой системе регулятор воспринимает изменение нагрузки, а не рассогласования, обеспечивая непрерывное равенство М р =М н. Теоретически при этом точно обеспечивается X 0 = const. Однако практически из-за различных внешних воздействий на элементы регулятора (помехи) равенство М Р =М н может нарушиться. Возникающее при этом рассогласование?Х оказывается значительно больше, чем в системе автоматического регулирования, так как в системе отслеживания нагрузки отсутствует обратная связь, т. е. она не реагирует на рассогласование?Х.
В сложных автоматических системах (рис. 1,д) наряду с основными цепями (прямой и обратной связями) могут быть и дополнительные цепи прямой и обратной связей. Если направление дополнительной цепи совпадает с основной, то ее называют прямой (цепи 1 и 4); если направления воздействий не совпадают, то возникает дополнительная обратная связь (цепи 2 и 3). Входом автоматической системы считают задающее воздействие, выходом -- регулируемый параметр.
Наряду с автоматическим поддержанием параметров в заданных пределах необходима также защита установок от опасных режимов, которую выполняют системы автоматической защиты (САЗ). Они могут быть профилактическими или аварийными.
Профилактическая защита воздействует на регулирующие устройства или отдельные элементы регулятора до наступления опасного режима. Например, в случае прекращения подачи воды на конденсатор компрессор надо остановить, не дожидаясь аварийного повышения давления.
Аварийная защита воспринимает отклонение регулируемого параметра и, когда значение его становится опасным, отключает один из узлов системы, чтобы рассогласование больше не возрастало. При срабатывании автоматической защиты нормальное функционирование системы автоматического регулирования прекращается и регулируемый параметр обычно выходит за допустимые пределы. Если после срабатывания защиты контролируемый параметр вернулся в заданную зону, САЗ может снова включить отключенный узел, и система регулирования продолжает нормально работать (защита многоразового действия).
На крупных объектах чаще применяют САЗ одноразового действия, т. е. после возвращения контролируемого параметра в допустимую зону отключенные защитой узлы сами уже не включаются.
САЗ обычно сочетают с сигнализацией (общей или дифференцированной, т. е. указывающей на причину срабатывания). Преимущества автоматизации. Чтобы выявить преимущества автоматизации, сравним для примера графики изменения температуры в холодильной камере при ручном и автоматическом ее регулировании (рис. 2). Пусть требуемая температура в камере от 0 до 2°С. Когда температура достигает 0°С (точка 1), машинист останавливает компрессор. Температура начинает повышаться, и, когда поднимется примерно до 2°С, машинист снова включает компрессор (точка 2). График показывает, что из-за несвоевременного включения или остановки компрессора температура в камере выходит за допустимые пределы (точки 3, 4, 5). При частых повышениях температуры (участок А) сокращаются допустимые сроки хранения, ухудшается качество скоропортящихся продуктов. Пониженная температура (участок Б) вызывает усушку продуктов, а иногда и снижает их вкусовые качества; кроме того, на дополнительную работу компрессора бесцельно расходуются электроэнергия, охлаждающая вода, преждевременно наступает износ компрессора.
При автоматическом регулировании реле температуры включает и останавливает компрессор при 0 и +2 °С.
Основные функции защиты приборы также выполняют надежнее, чем человек. Машинист может не заметить быстрого повышения давления в конденсаторе (из-за прекращения подачи воды), неисправность в масляном насосе и пр., приборы же реагируют на эти неисправности мгновенно. Правда, в некоторых случаях неполадки скорее будут замечены машинистом, он услышит стук в неисправном компрессоре, почувствует местную утечку аммиака. Все же опыт эксплуатации показал, что автоматические установки работают значительно надежнее.
Таким образом, автоматизация обеспечивает следующие основные преимущества:
1) сокращаются затраты времени на обслуживание;
2) точнее поддерживается требуемый технологический режим;
3) уменьшаются эксплуатационные расходы (на электроэнергию, воду, ремонт и пр.);
4) повышается надежность работы установок.
Несмотря на перечисленные преимущества, автоматизация целесообразна лишь в тех случаях, когда это экономически обосновано, т. е. расходы, связанные с автоматизацией, окупаются экономией от ее внедрения. Кроме того, необходимо автоматизировать процессы, нормальное протекание которых не может быть обеспечено при ручном управлении: точные технологические процессы, работа во вредной или взрывоопасной среде.
Из всех процессов автоматизации наибольшее практическое значение имеет автоматическое регулирование. Поэтому далее в основном рассматриваются автоматические системы регулирования, являющиеся основой автоматизации холодильных установок.
Литература
1. Автоматизация технологических процессов пищевых производств /Под ред. Е. Б. Карпина.
2. Автоматические приборы, регуляторы и управляющие машины: Справочник/ Под ред. Б. Д. Кошарского.
3. Петров. И. К., Солощенко М. Н., Царьков В. Н. Приборы и средства автоматизации для пищевой промышленности: Справочник.
4. Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности. Соколов.
Автоматизация технологических процессов заключается в сокращении или исключении ручного труда, затрачиваемого на установку, зажим и снятие деталей, управление станком и контроль размеров.
Автоматизация осуществляется в следующих направлениях:
а) автоматизация отдельных станков и агрегатов, которая производится как при проектировании вновь создаваемого оборудования, так и при модернизации работающего;
б) создание автоматических линий для изготовления определенной детали или изделия;
в) организация автоматических цехов и предприятий для производства изделий, которые выпускаются в больших количествах.
Автоматизация отдельных станков обеспечивает различную степень участия рабочего в выполнении операции. Создаются станки с полуавтоматическим циклом, при работе которых функции рабочего заключаются в установке заготовки, пуске станка и снятии обработанной детали. Примером могут служить токарные многорезцовые и зуборезные станки и станки с автоматическим циклом, оборудованные устройствами, обеспечивающими работу станка без участия рабочего; токарно-револьверные автоматы; станки для шлифования торцовых поверхностей поршневых колец и др.
Простейшим способом автоматизации является оснащение станков продольными и поперечными упорами, лимбами, отсчетными линейками, автоматическими конечными выключателями и переключателями, автоматическими устройствами для правки шлифовального круга, гидравлическими или пневматическими зажимами, загрузочными устройствами, средствами автоматического контроля и т. д.
Поточные линии для обработки массовых деталей создаются путем применения оборудования с различной степенью автоматизации. Автоматические поточные линии могут быть созданы на базе имеющегося оборудования путем оснащения станков автоматическими транспортными и загрузочными средствами. Однако при выпуске сложных деталей, обрабатываемых на станках разных типов, организация автоматической линии на базе действующих станков может оказаться дорогой и сложной. Поэтому большинство автоматических линий комплектуется из агрегатных, специального назначения и универсальных станков, в конструкциях которых заложены возможности включения их в автоматические линии.
В автоматических линиях операторы обычно работают на первой операции (установка детали) и на последней операции (снятие детали). Остальные рабочие—наладчики — заняты подналадкой станков, заменой инструмента и устранением возникающих неисправностей.
Преимуществом автоматических линий является сокращение затрат труда, более высокая производительность, снижение себестоимости изделий, сокращение цикла производства, объема заделов и сокращение потребности в производственных площадях.
В автомобильной и тракторной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении, производстве шарикоподшипников, металлических изделий автоматические линии получают все большее применение не только для механической обработки деталей, но и для производства заготовок, холодной штамповки деталей и сборки узлов. Проектирование технологических процессов для обработки деталей на автоматических станочных линиях должно вестись с учетом особенностей автоматического обслуживания станков. Необходимо стремиться упростить линию и сделать ее более надежной, предусмотреть возможность создания в накопителях между операциями некоторого запаса деталей, обеспечивающего работу линии при подналадке одного из станков, облегчить условия смены инструмента, обеспечить хорошее удаление стружки, доступность узлов для ремонта и подналадки. При большом количестве операций целесообразно разделить линию на несколько частей, объединив в них однородные операции (фрезерование, сверление, растачивание и т. д.).
Большое место в автоматизации технологических процессов занимает внедрение станков, агрегатов и линий с программным управлением. Простейшим методом программного управления на токарных автоматах и полуавтоматах является управление всеми движениями органов станка при помощи распределительных валов с кулачками. Настройка распределительного вала и кулачков определяет программу работы станка.
На копировально-фрезерных, токарных гидро- и электрокопировальных станках программа движения суппорта задается копиром. Выпускаются станки, у которых программа перемещения рабочих органов оформляется в виде перфорированной карты и вводится в считывающий аппарат. Этот аппарат передает через электронное устройство команды исполнительным механизмам, включающим те или иные механизмы станка. Аналогичное устройство имеют станки, у которых программа записывается на магнитную ленту. Запись программы движений рабочих органов на таких станках может быть произведена при обработке первой детали рабочим высокой квалификации; затем программа воспроизводится неограниченное число раз считывающим аппаратом.
Автоматические линии из многих станков также работают как станки с программным управлением. Программа этих линий задается настройкой системы конечных выключателей, электрических, гидравлических и пневматических реле и другой аппаратуры. Получают распространение станки и автоматические линии, у которых управление рабочими органами осуществляется счетно-решающими машинами, работающими по заданной программе.
Станки с программным управлением обеспечивают автоматизацию процесса обработки, позволяют снизить время обработки, повысить производительность труда. Переналадка станков с программным управлением, работающих с перфокартами или магнитной лентой, не требует большого времени. Это позволяет автоматизировать процессы изготовления деталей, выпускаемых небольшими сериями.
Материал статьи написан на основе литературного источника "Технология производства двигателей внутреннего сгорания" М. Л. Ягудин
Иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на .
Эта отметка установлена 1 августа 2014 года
.
Автоматизация технологического процесса - совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.
Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП .
Основа автоматизации технологических процессов - это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности). В качестве оценочной характеристики может выступать понятие уровня (степени) автоматизации
- Частичная автоматизация - автоматизация отдельных аппаратов, машин, технологических операций. Производится когда управление процессами вследствие их сложности или скоротечности практически недоступно человеку. Частично автоматизируется как правило действующие оборудование. Локальная автоматизация широко применяется на предприятиях пищевой промышленности.
- Комплексная автоматизация - предусматривает автоматизацию технологического участка, цеха или предприятия функционирующих как единый, автоматизированный комплекс. Например, электростанции.
- Полная автоматизация - высшая ступень уровня автоматизации, при которой все функции контроля и управления производством (на уровне предприятия) передаются техническим средствам. На современном уровне развития полная автоматизация практически не применяется, так как функции контроля остаются за человеком. Близкими к полной автоматизации можно назвать предприятия атомной энергетики.
Цели автоматизации
Основными целями автоматизации технологического процесса являются:
- сокращение численности обслуживающего персонала;
- увеличение объёмов выпускаемой продукции;
- повышение эффективности производственного процесса;
- повышение качества продукции;
- снижение расходов сырья;
- повышение ритмичности производства;
- повышение безопасности;
- повышение экологичности;
- повышение экономичности.
Задачи автоматизации и их решение
Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:
- улучшение качества регулирования;
- повышение коэффициента готовности оборудования;
- улучшение эргономики труда операторов процесса;
- обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т. ч. с помощью управления каталогом);
- хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.
Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:
- внедрения современных средств автоматизации.
Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.
В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:
- автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation);
- автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation);
- автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation).
Примечания
Автоматизация производства предполагает наличие надежных, относительно простых по устройству и управлению машин, механизмов и аппаратов.
Литература
Л. И. Селевцов, Автоматизация технологических процессов. Учебник: Издательский центр "Академия"
В. Ю. Шишмарев, Автоматика. Учебник: Издательский центр "Академия"
Автоматизация производства - это процесс в развитии производства, при котором часть функций управления и контроля, которая ранее выполнялась человеком, передается промышленным приборам и автоматическим устройствам.Автоматизация производства - основа развития современной промышленности, генеральное направление технического прогресса.
Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.
Различают следующую автоматизацию производства: частичную, комплексную и полную. Частичная автоматизация производства, точнее - автоматизация отдельных производственных операций, осуществляется в тех случаях, когда управление процессами вследствие их сложности или скоротечности практически недоступно человеку и когда простые автоматические устройства эффективно заменяют его. Частично автоматизируется, как правило, действующее производственное оборудование.
По мере совершенствования средств автоматизации и расширения сферы их применения было установлено, что частичная автоматизация наиболее эффективна тогда, когда производственное оборудование разрабатывается сразу как автоматизированное. К частичной автоматизации производства относится также автоматизация управленческих работ.
При комплексной автоматизации производства участок, цех, завод, электростанция функционируют как единый взаимосвязанный автоматизированный комплекс.
Комплексная автоматизации производства охватывает все основные производственные функции предприятия, хозяйства, службы; она целесообразна лишь при высокоразвитом производстве на базе совершенной технологии и прогрессивных методов управления с применением надёжного производственного оборудования, действующего по заданной или самоорганизующейся программе, функции человека при этом ограничиваются общим контролем и управлением работой комплекса.
Полная автоматизации производства - высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим системам управления. Она проводится тогда, когда автоматизируемое производство рентабельно, устойчиво, его режимы практически неизменны, а возможные отклонения заранее могут быть учтены, а также в условиях недоступных или опасных для жизни и здоровья человека.
При определении степени автоматизации учитывают прежде всего ее экономическую эффективность и целесообразность в условиях конкретного производства. Автоматизация производства не означает безусловное полное вытеснение человека автоматами, но направленность его действий, характер его взаимоотношений с машиной изменяется; труд человека приобретает новую качественную окраску, становится более сложным и содержательным. Центр тяжести в трудовой деятельности человека перемещается на техническое обслуживание машин-автоматов и на аналитически-распорядительную деятельность.
Работа одного человека становится такой же важной, как и работа целого подразделения (участка, цеха, лаборатории). Одновременно с изменением характера труда изменяется и содержание рабочей квалификации: упраздняются многие старые профессии, основанные на тяжёлом физическом труде, быстро растет удельный вес научно-технических работников, которые не только обеспечивают нормальное функционирование сложного оборудования, но и создают новые, более совершенные его виды.
Автоматизация производства является одним из основных факторов современной научно-технической революции, открывающей перед человечеством беспрецедентные возможности преобразования природы, создания огромных материальных богатств, умножения творческих способностей человека.
Автоматизация процессов 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 сезонности работы технологические решения могут быть многовариантными;
- 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 всех операций 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 расходоваться минимальное количество материалов, времени и средств;
- унификацию методов обработки и контроля продукта;
- расширение типажа оборудования с повышенными технологическими возможностями для обработки нескольких видов сырья или полуфабрикатов.
2. Принцип малооперационной технологии. Количество операций промежуточной обработки сырья и полуфабрикатов должны быть сведены к минимуму, а маршруты их подачи - оптимизированы.
3. Принцип малолюдной технологии. Обеспечение автоматической 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.
Автоматизация технологических производств
Автоматизация технологических процессов и производств - специальность, позволяющая заниматься созданием современных аппаратно-технических и программных средств, которые могут проектировать, исследовать, проводить техническое диагностирование и промышленные испытания. Также человек, овладевший нею, сможет создавать современные системы управления. Код специальности автоматизация технологических процессов и производств - 15.03.04 (220700.62).Ориентируясь по нему, можно быстро найти интересующую кафедру университета и посмотреть, чем же там занимаются. Но если говорить об этом в целом, то на таких кафедрах готовятся специалисты, умеющие создавать современные автоматизированные объекты, разрабатывать необходимое программное обеспечение и эксплуатировать их. Вот что собой представляет автоматизация технологических процессов производств.
Номер специальности был приведён ранее в виде двух разных числовых значений из-за того, что была введена новая система классификации. Поэтому сначала указано, как описываемая специальность обозначается сейчас, а затем, как это делалось ранее.
Специальность "автоматизация технологических процессов и производств СПО" представляет собой во время обучения совокупность средств и методов, которые направлены на то, чтобы реализовать системы, которые позволяют управлять осуществляемыми процессами без непосредственного в них участия человека (или же для него остаются самые важные вопросы).
В качестве объектов влияния названных специалистов выступают те сферы деятельности, где присутствуют сложные и монотонные процессы:
Промышленность;
сельское хозяйство;
энергетика;
транспорт;
торговля;
медицина.
Наибольшее внимание уделяется технологическим и производственным процессам, технической диагностике, научным исследованиям и производственным испытаниям.
Мы рассмотрели, что же изучается желающими получить описываемую специальность, в целом.
А сейчас давайте детализируем их знания:
1. Собирать, группировать и анализировать исходные данные, необходимые для проектирования технических систем и модулей их управления.
2. Оценивать значимость, перспективность и актуальность объектов, над которыми ведётся работа.
3. Проектировать аппаратно-программные комплексы автоматизированных и автоматических систем.
4. Контролировать проекты на соответствие стандартам и иной нормативной документации.
5. Проектировать модели, которые покажут продукцию на всех этапах её жизненного цикла.
6. Выбирать средства программного обеспечения и автоматизированного производства, которые наилучшим образом подойдут под конкретный случай. А также дополняющие их системы испытаний, диагностики, управления и контроля.
7. Разрабатывать требования и правила к различной продукции, процессу её изготовления, качеству, условиям транспортировки и утилизации после использования.
8. Выполнять и уметь понимать различную конструкторскую документацию.
9. Оценивать уровень брака у созданной продукции, выявлять его причины появления, разрабатывать решения, которые предупредят отклонения от нормы.
10. Сертифицировать разработки, технологические процессы, программные и аппаратные средства.
11. Разрабатывать инструкции относительно использования продукции.
12. Совершенствовать средства автоматизации и системы выполнения определённых процессов.
13. Обслуживать технологическое оборудование.
14. Настраивать, налаживать и регулировать системы автоматизации, диагностики и контроля.
15. Повышать квалификацию сотрудников, которые будут работать с новым оборудованием.
Мы с вами рассмотрели, чем отличается специальность "автоматизация технологических процессов и производств". Работа же по ней может осуществляться на следующих должностях:
1. Аппаратчик-оператор.
2. Инженер-схемотехник.
3. Программист-разработчик.
4. Инженер-системотехник.
5. Оператор полуавтоматических линий.
6. Инженер механизации, автоматизации и автоматизирования производственных процессов.
7. Конструктор вычислительных систем.
8. Инженер измерительных приборов и автоматики.
9. Материаловед.
10. Техник-электромеханик.
11. Разработчик автоматизированной системы управления.
Как видите, вариантов довольно много. Причем следует учитывать ещё и то, что в процессе изучения внимание будет уделено большому количеству языков программирования. А это, соответственно, даст широкие возможности в плане трудоустройства после окончания учебы. К примеру, выпускник может пойти и на автомобильный завод, чтобы работать над конвейером для автомобилей, или же в сферу электроники, чтобы создавать микроконтроллеры, процессоры и другие важные и полезные элементы.
Автоматизация технологических процессов и производств - специальность сложная, подразумевающая большой объем знаний, поэтому к ней необходимо будет подойти со всей ответственностью. Но в качестве вознаграждения следует принять тот факт, что здесь есть широкие возможности для творчества.
Наибольшая вероятность стать успешными на этом поприще у тех, кто занимался чем-то схожим ещё с детства. Скажем, ходил в кружок радиотехники, программировал за своим компьютером или пробовал собрать свой трехмерный принтер. Если же ничем таким вы не занимались, то переживать не стоит. Шансы стать хорошим специалистом есть, просто придётся приложить значительное количество усилий.
Физика и математика – это основа описываемой специальности. Первая наука необходима для того, чтобы понимать происходящие процессы на аппаратном уровне. Математика же позволяет разрабатывать решения для сложных задач и создавать модели нелинейного поведения.
При знакомстве с программированием многим, когда они ещё только пишут свои программы «Привет, мир!», кажется, что знание формул и алгоритмов не нужно. Но это ошибочное мнение, и чем лучше потенциальный инженер разбирается в математике, тем больших высот он сможет достичь в разработке программной составляющей.
Итак, учебный курс пройден, а четкого понимания того, что же нужно делать, нет? Что ж, это говорит о присутствии значительных пробелов в полученном образовании. Автоматизация технологических процессов и производств - специальность, как мы уже говорили, сложная, и надеяться, что все необходимые знания дадут в университете, не приходится. Очень многое перебрасывается на самообучение как в плановом режиме, так и подразумевая, что человек сам заинтересуется изучаемыми предметами и уделит им достаточно времени.
Вот мы и рассмотрели в общих чертах специальность "автоматизация технологических процессов и производств". Отзывы специалистов, которые окончили это направление и трудятся здесь, говорят, что, несмотря на сложность первоначально, можно претендовать на довольно неплохую заработную плату, начиная с пятнадцати тысяч рублей. А со временем, поднабравшись опыта и умений, и рядовой специалист сможет претендовать на получение до 40 000 руб.! И даже это ещё не верхняя грань, поскольку для буквально гениальных (читайте – тех, кто много времени посвятил самосовершенствованию и развитию) людей возможным является и получение значительно больших сумм.
Средства автоматизации производства
К средствам формирования и первичной обработки информации относятся клавишные устройства для нанесения данных на карты, ленты или другие носители информации механическим (перфорированием) или магнитным способами; накопленная информация передаётся на последующую обработку или воспроизведение. Из клавишных устройств, перфорирующих или магнитных блоков и трансмиттеров составляются регистраторы производства локального и системного назначения, которые формируют первичную информацию в цехах, на складах и в других местах производства.Для автоматического извлечения информации служат датчики (первичные преобразователи). Они представляют собой весьма разнообразные по принципам действия устройства, воспринимающие изменения контролируемых параметров технологических процессов. Современная измерительная техника может непосредственно оценивать более 300 различных физических, химических и других величин, но этого для автоматизации ряда новых областей человеческой деятельности бывает недостаточно. Экономически целесообразное расширение номенклатуры датчиков в ГСП достигается унификацией чувствительных элементов. Чувствительные элементы, реагирующие на давление, силу, вес, скорость, ускорение, звук, свет, тепловое и радиоактивное излучения, применяются в датчиках для контроля загрузки оборудования и его рабочих режимов, качества обработки, учёта выпуска изделий, контроля за их перемещениями на конвейерах, запасами и расходом материалов, заготовок, инструмента и др. Выходные сигналы всех этих датчиков преобразуются в стандартные электрические или пневматические сигналы, которые передаются другими устройствами.
В состав устройств для передачи информации входят преобразователи сигналов в удобные для транслирования виды энергии, аппаратура телемеханики для передачи сигналов по каналам связи на большие расстояния, коммутаторы для распределения сигналов по местам обработки или представления информации. Этими устройствами связываются все периферийные источники информации (клавишные устройства, датчики) с центральной частью системы управления. Их назначение - эффективное использование каналов связи, устранение искажений сигналов и влияния возможных помех при передаче по проводным и беспроводным линиям.
К устройствам для логической и математической обработки информации относятся функциональные преобразователи, изменяющие характер, форму или сочетание сигналов информации, а также устройства для переработки информации по заданным алгоритмам (в т.ч. вычислительные машины) с целью осуществления законов и режимов управления (регулирования).
Вычислительные машины для связи с другими частями системы управления снабжаются устройствами ввода и вывода информации, а также запоминающими устройствами для временного хранения исходных данных, промежуточных и конечных результатов вычислений и др. (см. Ввод данных. Вывод данных, Запоминающее устройство).
Устройства для представления информации показывают человеку-оператору состояние процессов производства и фиксируют его важнейшие параметры. Такими устройствами служат сигнальные табло, мнемонические схемы с наглядными символами на щитах или пультах управления, вторичные стрелочные и цифровые показывающие и регистрирующие приборы, электроннолучевые трубки, алфавитные и цифровые печатные машинки.
Устройства выработки управляющих воздействий преобразуют слабые сигналы информации в более мощные энергетические импульсы требуемой формы, необходимые для приведения в действие исполнительных устройств защиты, регулирования или управления.
Обеспечение высокого качества изделий связано с автоматизацией контроля на всех основных этапах производства. Субъективные оценки со стороны человека заменяются объективными показателями автоматических измерительных постов, связанных с центральными пунктами, где определяется источник брака и откуда направляются команды для предотвращения отклонений за пределы допусков. Особое значение приобретает автоматический контроль с применением ЭВМ на производствах радиотехнических и радиоэлектронных изделий вследствие их массовости и значительного количества контролируемых параметров. Не менее важны и выпускные испытания готовых изделий на надёжность. Автоматизированные стенды для функциональных, прочностных, климатических, энергетических и специализированных испытаний позволяют быстро и идентично проверять технические и экономические характеристики изделий (продукции).
Исполнительные устройства состоят из пусковой аппаратуры, исполнительных гидравлических, пневматических или электрических механизмов (сервомоторов) и регулирующих органов, воздействующих непосредственно на автоматизируемый процесс. Важно, чтобы их работа не вызывала излишних потерь энергии и снижения КПД процесса. Так, например, дросселирование, которым обычно пользуются для регулирования потоков пара и жидкостей, основанное на увеличении гидравлического сопротивления в трубопроводах, заменяют воздействием на потокообразующие машины или иными, более совершенными способами изменения скорости потоков без потерь напора. Большое значение имеет экономичное и надёжное регулирование электропривода переменного тока, применение безредукторных электрических исполнительных механизмов, бесконтактной пускорегулирующей аппаратуры для управления электродвигателями.
Реализованная в ГСП идея построения приборов для контроля, регулирования и управления в виде агрегатов, состоящих из самостоятельных блоков, выполняющих определённые функции, позволила путём различных сочетаний этих блоков получить широкую номенклатуру устройств для решения многообразных задач одними и теми же средствами. Унификация входных и выходных сигналов обеспечивает сочетание блоков с различными функциями и их взаимозаменяемость.
В состав ГСП входят пневматические, гидравлические и электрические приборы и устройства. Наибольшей универсальностью отличаются электрические устройства, предназначенные для получения, передачи и воспроизведения информации.
Применение универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА) позволило свести разработку пневматических приборов в основном к сборке их из стандартных узлов и деталей с небольшим количеством соединений. Пневматические устройства широко применяются для контроля и регулирования на многих пожаро и взрывоопасных производствах.
Гидравлические устройства ГСП также комплектуются из блоков. Гидравлические приборы и устройства управляют оборудованием, требующим для перестановки регулирующих органов больших скоростей при значительных усилиях и высокой точности, что особенно важно в станках и автоматических линиях.
С целью наиболее рациональной систематизации средств ГСП и для повышения эффективности их производства, а также для упрощения проектирования и комплектации АСУ устройства ГСП при разработке объединяются в агрегатные комплексы. Агрегатные комплексы, благодаря стандартизации входных-выходных параметров и блочной конструкции устройств, наиболее удобно, надёжно и экономно объединяют различные технические средства в автоматизированных системах управления и позволяют собирать разнообразные специализированные установки из блоков автоматики широкого назначения.
Целевое агрегатирование аналитической аппаратуры, испытательных машин, массодозировочных механизмов с унифицированными устройствами измерительной, вычислительной техники и оргтехники облегчает и ускоряет создание базовых конструкций этого оборудования и специализацию заводов по их изготовлению.
Автоматизация технологии производства
Развитие современного машиностроения претерпевает новые фундаментальные изменения. Начавшие разрабатываться во второй половине 60-х годов гибкие производственные системы (ГПС) реально привели к новому, качественно отличающемуся этапу технического перевооружения машиностроительной промышленности.Опыт внедрения первых ГПС показывает, что в условиях мелкосерийного и серийного производств, где выпускается порядка 75-80% продукции машиностроения, они обеспечивают высокую производительность и низкую себестоимость, которую можно сравнить с теми же показателями массового производства, и одновременно высокую мобильность, практически равную мобильности единичного производства.
Таким образом, можно утверждать, что реализация концепции гибкого автоматизированного производства (ГАП) переводит уровень автоматизации производственных процессов в машиностроении на качественно новый диалектический этап развития.
Проанализируем историю и основные тенденции развития автоматизации в машиностроении. Можно выделить три характерных исторических этапа в развитии уровня автоматизации машиностроительной промышленности до настоящего времени, а с учетом имеющихся тенденций научно-технического прогресса наметить возможные пути развития автоматизированного машиностроения в ближайшем будущем и в более отдаленной перспективе.
На первый этап развития автоматизации средств производства в машиностроении - от универсальных станков, к специализированным станкам, станкам - автоматам, до «жестких» автоматических линий и «заводов - автоматов» - человечество затратило более 200 лет. Был пройден путь от токарного копировального станка Нартова, созданного в 1712 году, до первого автоматического завода по производству поршней в 1951 году. Этот этап характерен автоматизацией на основе электромеханических устройств. Достигнув значительного повышения производительности (в 5-10 раз) такая автоматизация могла применяться только для массового производства, где конструкция изделий длительное время остается неизменной.
«Жестким» средствам автоматизации присущ определенный консерватизм, сдерживающий развитие новой техники. Так, создание автоматических линий может начинаться только тогда, когда изделие полностью отработано и каждая его деталь сконструирована. На создание и отладку жестких автоматических линий, как показывает практика, тратиться до 5 лет, срок их амортизации также значительный и составляет не менее 8 лет. Суммарный срок создания и амортизации жестких автоматических заводов еще продолжительнее. Конструкция выпускаемых на таком оборудовании деталей длительное время должна оставаться неизменной, что и сдерживает внедрение новых машин. Консерватизм жесткой автоматизации не удовлетворяет требованиям научно-технического прогресса. Таким образом, повышение производительности оборудования с жесткой автоматизацией было достигнуто за счет потери его мобильности.
Необходимость разрешения этого противоречия - повышения мобильности выпуска новой техники при сохранении высокой производительности, то есть задачи автоматизации единичного и серийного производств, привело к создания числового программного управления (ЧПУ) оборудованием на основе электронной техники.
Второй этап развития автоматизации в машиностроении практически повторил первый, но на новом принципе управления - электронно-программном, что позволило наряду с увеличением производительности каждого вида оборудования повысить и его гибкость. На этот этап было затрачено немногим более 30 лет. ЧПУ позволило действительно получить значительный эффект в единичном и серийном производствах, но в массовом оно не дало ощутимых результатов. Кроме того индивидуальные ЧПУ для каждого станка оказались слишком громоздкими и дорогими.
Дальнейшее развитие электроники, применение ЭВМ и микропроцессоров раскрыли новые возможности ЧПУ. С созданием оборудования, непосредственно управляемого от ЭВМ в режиме разделения времени, начался третий этап развития автоматизации в машиностроении. Управление от одной ЭВМ несколькими станками с ЧПУ и вспомогательным оборудованием позволило связывать станки общим управлением и единым транспортом в группы, то есть создавать систему машин. Индивидуальные станки с ЧПУ типа CNC, станки типа обрабатывающий центр (фрезерно-сверлильно-расточные и токарные) составили основу гибких производственных систем (ГПС). На базе обрабатывающих центров (ОЦ) создаются гибкие производственные модули (ГПМ), гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) и гибкие автоматизированные участки (ГАУ). На этом этапе началось соединение в единую систему всех производственных функций: конструирования, технологической подготовки производства, обработки, сборки, испытаний и т.д., то есть начали появляться гибкие автоматизированные производства (ГАП).
На этом этапе развития автоматизации появляется возможность сочетать преимущества универсальных станков, их полную (максимальную) мобильность с высокой производительностью автоматических линий массового производства. Рассматриваемый третий этап по имеющимся прогнозам, будет пройден в течении 20-30 лет.
Четвертый этап начинается с создания автоматизированного производства, полностью интегрированного на базе ЭВМ нового поколения. Это произойдет предположительно уже в начале следующего века. Закончиться этот этап развития автоматизации машиностроения созданием полностью автоматизированного «безлюдного» производства.
Дальнейшее развитие науки и техники, создание интеллектуальных систем, а главное - решение проблемы надежности и самодиагностики машин переведут развитие автоматизации средств производства на следующий этап, когда будут созданы безотказные самовосстанавливающиеся рабочие машины, системы и целые заводы. Создание искусственного интеллекта будет залогом успешного решения этой задачи.
Комплексная автоматизация производства
С возникновением комплексной автоматизации производства прежние представления о производственном предприятии в корне меняются. Производственный цех перестает быть подразделением, где главная фигура - это мастер. Разработка, конструирование, тестирование, обеспечение комплектующими изделиями и материалами, распределение нагрузки на станочное оборудование, планирование, использование трудовых ресурсов и отгрузка продукции - это уже не функции совершенно различных подразделений, находящие свое выражение только в готовом изделии.Комплексная автоматизация производства представляет собой слияние трех концепций. Во-первых, это фактически электронная автоматизация производства: это связь электронных устройств и машин, с образованием единого производственного подразделения, которое может осуществлять проектирование, анализ, изготовление, тестирование - словом, переработку исходных материалов в готовые изделия. Во-вторых, комплексная автоматизация производства предполагает соответствующее распределение иерархических средств - станочного и сборочного оборудования, технологических процессов, баз данных, сетей связи и других элементов производства. При этом проектирование изделий, управление станочным оборудованием, сбор и распределение информации и прочие производственные операции находят свое отражение в многоуровневой структуре, включающей различные устройства и машины.
В третьих, комплексная автоматизация производства - это электронный метод сбора, управления, обработки и распределения данных. Поскольку производственные операции - это по сути данные в движении, рациональное манипулирование данными способствует повышению эффективности производства и управления независимо от применения роботов, автоматизированных операций или количества вентильных матриц в системе. Комплексная автоматизация производства - это не просто эксперимент по интеграции компьютеров и технологического оборудования, а скорее способ комплексирования всех механических, электронных и информационных средств. В результате, как говорит Дэйв Бэррор, главный администратор фирмы Logitek Inc., «компьютер и его интеграция с производственным оборудованием помогает фирме-изготовителю выпускать улучшенные по конструкции изделия повышенного качества».
Комплексная автоматизация производства затрагивает практически все аспекты подготовки и реализации выпуска новых изделий - проектирование, непосредственное изготовление, управление производством и сбыт. Конкретные цифры экономического эффекта в долларах называть обычно трудно, однако фирмы, идущие по пути комплексной автоматизации производства, получают громадный выигрыш с точки зрения конкурентоспособности. «В будущем фирмы разделятся на две категории - на внедривших у себя автоматизацию производства и вытесненных с рынка», - говорит Говард Андерсон, директор-распорядитель фирмы The Yankee Group, занимающейся исследованием рыночных тенденций.
По мнению Роберта Томича, руководителя программы по интеграции систем фирмы Hewlett-Packard, электронные компании, вероятнее всего, попадут в первую категорию. «Электронная промышленность - это молодая отрасль, здесь выпускаются исключительно сложные изделия и очень высок уровень конкуренции, поэтому приходится оперативно внедрять все новое», - говорит он.
«Комплексная автоматизация производства позволяет представить, например, как будет выглядеть интегрированная система изготовления электронных изделий, когда она будет в недрена?- объясняет Бэррор. - Система комплексной автоматизации производства - это производство при помощи компьютеров, где фирмы-изготовители собирают, соединяют, комплексируют и в какой-то степени интегрируют все элементы системы производства в совокупности. В систему комплексной автоматизации производства входят различные компьютеры, информационно-вычислительные сети, дисплеи, принтеры, устройства сопряжения, релейные коммутационные панели, программируемые устройства, микропроцессоры, датчики и программные средства, которые могут работать непосредственно в составе этой комплексной системы».
Что такое комплексная автоматизация производства
Комплексная автоматизация производства превращает современное производственное предприятие - набор систем и подсистем, работающих более или менее независимо друг от друга - в единый объект. Этот новый объект будет иметь «спинной хребет» в виде локальной информационно-вычислительной сети и электронную «нервную систему», включающую целую иерархию датчиков, контроллеров, компьютерных аппаратных средств и пакетов прикладных программ.
Новые электронные средства позволяют объединять функции планирования, проектирования и подготовки производства новых изделий с функциями непосредственного изготовления и сбыта готовой продукции. «Основная проблема, возникающая при этом у электронных фирм, заключается в том, что сейчас мы создаем изделия, характеризующиеся повышенным быстродействием, увеличенной надежностью и к тому же сравнительно дешевые,- объясняет Билл Жак, генеральный управляющий отделения систем автоматизированного проектирования электронных изделий в фирме Control Data Corp.- Это вынуждает наших заказчиков отказываться от изделий, которые они только что приобрели, чтобы купить более быстродействующие, надежные и дешевые. В результате срок жизни изделия становится более коротким, так что фирмы, выпускающие морально устаревшие изделия, в наше время просто не могут выжить. В качестве эмпирического правила здесь можно принять следующее: если проектирование нового изделия занимает больше времени, чем это изделие будет жить, вы находитесь на грани риска. Короче говоря, комплексная автоматизация производства в электронике ставит целью скорее сокращение цикла проектирования и подготовки производства, чем повышение производительности труда разработчика».
Например, в различных подразделениях фирмы Bell Laboratories инженеры осуществляют трассировку печатных схемных плат на системе автоматизации проектирования и проверяют ее правильность при помощи системы автоматизации инженерных работ. После получения положительных результатов такой проверки информация по печатным схемным платам передается при помощи фирменной широкополосной сети связи в фирму AT&T Technology Systems (Ричмонд, шт. Виргиния). Здесь система автоматизированного производства без участия человека создает подробные спецификации и технологические инструкции для изготовления, файлы данных для установок с числовым программным управлением и подробные маршрутные карты. Затем вычислительная сеть, содержащая 13 мини-компьютеров, подключенных к 110 станкам с числовым программным управлениям (ЧПУ), начинает управлять изготовлением схемных плат - процессом, предусматривающим выполнение таких операций, как нанесение печатного рисунка, сверление контактных отверстий, перемещение заготовок, вставление микросхем и разъемов, контроль и тестирование. Станки и установки, не входящие в автоматизированную технологическую цепочку, также работают под управлением компьютеров: операторы получают свои инструкции при помощи терминалов-дисплеев, подключенных непосредственно к главной вычислительной машине.
Фактически в автоматизированной системе компьютеры управляют и контролируют перемещение практически всех исходных материалов и комплектующих изделий, поступающих со складов, затем их обработку и в конце концов упаковку и отправку готовых изделий; штриховые коды на сопроводительных документах представляют язык, который компьютер свободно понимает и использует при выполнении своих управляющих функций. В процессе производства собираются данные о проценте выхода годных и о качестве изделий, что помогает выявлять и устранять узкие места в производстве; эти данные необходимы также для ориентации высших руководителей фирмы и организации маркетинга.
Преимущества комплексной автоматизации
Комплексная автоматизация производства дает преимущества, которые частично поддаются, а частично не поддаются количественной оценке. Типичная электронная фирма, внедрившая комплексную автоматизацию производства на своих предприятиях, может ожидать получения таких поддающихся количественному выражению выгод, как повышение производительности и снижение трудозатрат, уменьшение процента брака и объема доработок изделий, а также экономия потребляемой энергии и материалов. Кроме того, имеется множество преимуществ, не поддающихся четкой количественной оценке: сокращение сроков подготовки производства новых изделии, повышение качества изделий, улучшение организации и управления, повышение гибкости; производства и возможности более оперативного удовлетворения меняющихся требований рынка; и, что самое важное, обеспечение четкой передачи надежной информации.
Электронное предприятие с комплексной автоматизацией производства выгодно отличается от традиционных предприятий тем, что оно может четко и эффективно работать на всех этапам проектирования и подготовки производства новых изделий, непосредственного изготовления и наконец, контроля готовой продукции, причем при любых размерах заказов и партий, от единиц до тысяч и даже миллионов изделий. Кроме того, система комплексной автоматизации производства является в принципе гибкой и перенастраиваемой; благодаря этому она позволяет освободить большое количество капитала, которое в противном случае пришлось бы затратить на «жесткую» автоматизацию применительно к конкретным изделиям.
Комплексная автоматизация производства имеет и определенные недостатки. Как отмечает Стивен Совис (фирма Arthur D. Little Inc.), эта система имеет следующие отрицательные стороны: отсутствие функциональной автономии и необходимости проявления инициативы и изобретательности; потеря возможности административного управления технологическими средствами; длинная кривая обучения и освоения производства; высокие начальные капиталовложения; наконец, полная перестройка традиционных методов управления. Однако здесь нет никаких альтернатив. Каждая фирма должна внедрять у себя комплексную автоматизацию производства, если это делают ее конкуренты.
Подобная логика вряд ли радует большинство фирм. Джоул Голдхар, декан Иллинойсского технологического института, говорит по этому поводу: «Внедрение таких новых технологических средств может обеспечить снижение затрат на единицу продукции, однако они предъявляют к фирмам исключительно высокие требования». Например, фирме Priam Corp. пришлось затратить 10 млн. долл. на автоматизацию только своего производства дисковых накопителей; фирма Diablo затратит на автоматизацию 52 млн. долл.; фирма Xebec Corp., изготавливающая контроллеры для дисковых накопителей, планирует вложить 30 млн. долл. в средства автоматизации производства. «Естественно, что с увеличением необходимых капиталовложений риск для руководства фирмы повышается - ставки растут, игра становится более крупной»,- констатирует Голдхар.
Многие пользователи инстинктивно чувствуют, что комплексная автоматизация производства необходима. По этому поводу Джозеф Харрингтон в своей книге «Комплексная автоматизация производства» (Computer Integrated Manufacturing)1{Издательство Robert E. Krieger, Мелберн, шт. Флорида, 1979, перепечатка с издания 1973г.) говорит: «Вопрос о комплексной автоматизации производства должен быть вопросом веры и убеждения, а не вопросом бухгалтерских расчетов. Говоря иными словами, принятие решения о комплексной автоматизации производства - это вопрос политики, а не вопрос капиталовложений».
«По своим операционным характеристикам предприятия с комплексной автоматизацией производства в корне отличаются от традиционных,- объясняет Голдхар. - Объемы заказов, при которых становится экономически выгодным производить готовые изделия, приближаются к единице продукции. Величина постоянных издержек приближается к 100% издержек на единицу продукции. Быстрая реакция на изменения в конструкции изделия, на требования рынка и одновременное изготовление многих различных изделий не просто возможны - они необходимы. А в дальнейшем производство практически без участия человека станет нормой».
Автоматизация управления производством
Автоматизация управления производством - это процесс, в котором большинство обязанностей по контролю и управлению производством переходит на компьютерную систему с соответствующими настройками и задачами. Такой простой ход позволит получить полный автоматизированный контроль производства, благодаря чему повышается эффективность управления всеми элементами и процессами производства.Снижение затрат на производство и повышение его эффективности является главной задачей предпринимателя. Одним из направлений улучшения производства является его полная или частичная автоматизация, что позволяет повысить качество выпускаемого товара, снизить процент брака, а также снизить затраты человеческого труда. Одним из типов автоматизации является автоматизация управления.
Автоматизация управления довольно часто используется на различных производствах, ведь имеет крайне высокие показатели эффективности работы. Устраняется человеческий фактор управления, улучшается скорость реакции, точный анализ всех данных, а также многое другое - это все делает данную систему крайне актуальной для различной промышленности.
Автоматизация управления производством имеет множество достоинств, из-за которых она довольно активно применяется в различных сферах. Однако стоит заметить, что любая модернизация имеет свои недостатки. И все же прогрессивное развитие производства попросту невозможно без автоматизации, ведь она снимает ограничение по масштабности управления.
Автоматизированная система управления способна:
Повысить эффективность производства;
снизить брак производства;
снизить стоимость продукта;
повысить качество продукции.
Автоматизация управления требует больших финансовых затрат, а также занимает время на переобучения персонала. Связано это с необходимостью обновления всей системы производства продукции. Однако однократное вливание средств в данную систему, владелец предприятия получит полностью автономное управление, которое способно управлять производством круглые сутки.
Однако в данной системе имеются и недостатки. Среди них можно выделить необходимость переобучения персонала, а также усложнение производства в техническом плане. Именно поэтому на производстве должно быть несколько специалистов, которые способны разобраться в проблеме и быстро ее решить. Однако данная технология уже вполне отработана, поэтому шанс поломок довольно мал. Во всем остальном автоматизация управления вполне оправдывает себя.
Бизнес-процессы - важный аспект предпринимательской деятельности. Они следуют любому производству, и именно на них тратится большая часть усилий. Ведь обработка бизнес-процессов занимает множество времени, которое тратится на сбор, анализ и обработку данных. К счастью, данную систему также можно автоматизировать, для чего используются специальные системы. Система автоматического управления бизнес-процессами позволяет повысить эффективность взаимодействия между исполнителями и подразделениями компании.
Основными функциями данной системы является:
Моделирование бизнес-процессов;
исполнение бизнес-процессов;
анализ бизнес-процессов, их мониторинг, анализ отчетности и действий исполнителей.
Это позволит более эффективно проводить бизнес-процессы, экономя множество усилий и улучшая аналитику производства.
Существует множество процессов, которые легко автоматизируются с помощью автоматизации управления.
Среди них можно выделить основные:
Различный учет;
расчеты;
составление смет и отчетов;
контроль качества продукции;
распределение нагрузки;
и многое другое.
Точные данные необходимо уточнять у специалиста, ведь ситуации бывают разные, и задача на одном производстве может несколько отличаться на другом.
Автоматизация управления производством является отличной возможностью для повышения эффективности работы производства, а также снижения себестоимости продукции. Она позволяет улучшить работу производства, облегчить многие аспекты в плане расчетов и отчетности, а также имеет множество других достоинств, которые раскрываются в зависимости от ситуации.
Если вам необходима автоматизация управления производством, то мы можем предложить вам свои услуги. Далеко не везде способы предоставить действительно качественные услуги по автоматизации, но наш сервис является исключением. Мы проводим лучшую автоматизацию производства во всех аспектах, включая автоматизацию управления. Наши специалисты провели уже множество проектов, так что вам не стоит волноваться о качестве наших услуг. Будьте уверены, что наша автоматизация значительно повысит эффективность производства.
Внедрение на предприятия технических средств, позволяющих автоматизировать производственные процессы, является базовым условием эффективной работы. Разнообразие современных методов автоматизации расширяет спектр их применения, при этом затраты на механизацию, как правило, оправдываются конечным результатом в виде увеличения объемов изготавливаемой продукции, а также повышения ее качества.
Организации, которые идут по пути технологического прогресса, занимают лидирующие места на рынке, обеспечивают более качественные трудовые условия и минимизируют потребность в сырье. По этой причине крупные предприятия уже невозможно представить без осуществления проектов по механизации - исключения касаются лишь мелких ремесленнических производств, где автоматизация производства себя не оправдывает ввиду принципиального выбора в пользу ручного изготовления. Но и в таких случаях возможно частичное включение автоматики на некоторых этапах производства.
Основные сведения об автоматизации
В широком смысле автоматизация предполагает создание таких условий на производстве, которые позволят без участия человека выполнять определенные задачи по изготовлению и выпуску продукции. При этом роль оператора может заключаться в решении наиболее ответственных задач. В зависимости от поставленных целей, автоматизация технологических процессов и производств может быть полной, частичной или комплексной. Выбор конкретной модели определяется сложностью технической модернизации предприятия за счет автоматической начинки.
На заводах и фабриках, где реализована полная автоматизация, обычно механизированным и электронным системам управления передается весь функционал по контролю над производством. Такой подход наиболее рационален, если рабочие режимы не предполагают изменений. В частичном виде автоматизация внедряется на отдельных этапах производства или при механизации автономного технического компонента, не требуя создания сложной инфраструктуры управления всем процессом. Комплексный уровень автоматизации производства обычно реализуется на определенных участках - это может быть отдел, цех, линия и т. д. Оператор в данном случае контролирует саму систему, не затрагивая непосредственный рабочий процесс.
Системы автоматизированного управления
Для начала важно отметить, что такие системы предполагают полный контроль над предприятием, фабрикой или заводом. Их функции могут распространяться на конкретную единицу оборудования, конвейер, цех или производственный участок. В данном случае системы автоматизации технологических процессов принимают и обрабатывают информацию от обслуживаемого объекта и на основе этих данных оказывают корректирующее воздействие. Например, если работа выпускающего комплекса не отвечает параметрам технологических нормативов, система по специальным каналам изменит его рабочие режимы согласно требованиям.
Объекты автоматизации и их параметры
Главной задачей при внедрении средств механизации производства является поддержание качественных параметров работы объекта, что в результате отразится и на характеристиках продукции. На сегодняшний день специалисты стараются не углубляться в сущность технических параметров разных объектов, поскольку теоретически внедрение систем управления возможно на любой составной части производства. Если рассматривать в этом плане основы автоматизации технологических процессов, то в перечень объектов механизации войдут те же цеха, конвейеры, всевозможные аппараты и установки. Можно лишь сравнивать степени сложности внедрения автоматики, которая зависит от уровня и масштаба проекта.
Относительно параметров, с которыми ведут работу автоматические системы, можно выделить входные и выходные показатели. В первом случае это физические характеристики продукции, а также свойства самого объекта. Во втором - это непосредственно качественные показатели готового продукта.
Регулирующие технические средства
Приборы, обеспечивающие регулирование, применяются в системах автоматизации в виде специальных сигнализаторов. В зависимости от назначения они могут отслеживать и управлять различными технологическими параметрами. В частности, автоматизация технологических процессов и производств может включать сигнализаторы температурных показателей, давления, характеристик потока и т. д. Технически приборы могут быть реализованы как бесшкальные устройства с электрическими контактными элементами на выходе.
Принцип работы регулирующих сигнализаторов также различен. Если рассматривать наиболее распространенные температурные устройства, то можно выделить манометрические, ртутные, биметаллические и терморезисторные модели. Конструкционное исполнение, как правило, обуславливается принципом действия, но немалое влияние на него оказывают и условия работы. В зависимости от направления работы предприятия, автоматизация технологических процессов и производств может проектироваться с расчетом на специфические условия эксплуатации. По этой причине и регулирующие приборы разрабатываются с ориентировкой на использование в условиях повышенной влажности, физического давления или на действие химических веществ.
Программируемые системы автоматизации
Качество управления и контроля производственных процессов заметно повысилось на фоне активного снабжения предприятий вычислительными устройствами и микропроцессорами. С точки зрения промышленных нужд возможности программируемых технических средств позволяют не только обеспечивать эффективное управление технологическими процессами, но и автоматизировать проектирование, а также проводить производственные испытания и эксперименты.
Устройства ЭВМ, которые применяются на современных предприятиях, в режиме реального времени решают задачи регулирования и управления технологическими процессами. Такие средства автоматизации производства называются вычислительными комплексами и работают на принципе агрегатирования. Системы включают в состав унифицированные функциональные блоки и модули, из которых можно составлять различные конфигурации и приспосабливать комплекс к работе в определенных условиях.
Агрегаты и механизмы в системах автоматизации
Непосредственное исполнение рабочих операций берут на себя электрические, гидравлические и пневматические устройства. По принципу работы классификация предполагает функциональные и порционные механизмы. В пищевой промышленности обычно реализуются подобные технологии. Автоматизация производства в этом случае предполагает внедрение электрических и пневматических механизмов, конструкции которых могут включать электроприводы и регулирующие органы.
Электродвигатели в системах автоматизации
Основу исполнительных механизмов нередко формируют электромоторы. По типу управления они могут быть представлены в бесконтактном и контактном исполнениях. Агрегаты, которые управляются от релейно-контактных приборов, при манипуляциях оператором могут изменять направление движения рабочих органов, но скорость выполнения операций остается неизменной. Если предполагается автоматизация и механизация технологических процессов с применением бесконтактных устройств, то используют полупроводниковые усилители - электрические или магнитные.
Щиты и пульты управления
Для установки оборудования, которое должно обеспечивать управление и контроль производственного процесса на предприятиях, монтируются специальные пульты и щиты. На них размещают приборы для автоматического управления и регулирования, контрольно-измерительную аппаратуру, защитные механизмы, а также различные элементы коммуникационной инфраструктуры. По конструкции такой щит может представлять собой металлический шкаф или плоскую панель, на которой и устанавливаются средства автоматизации.
Пульт, в свою очередь, является центром для дистанционного управления - это своего рода диспетчерская или операторская зона. Важно отметить, что автоматизация технологических процессов и производств должна предусматривать и доступ к обслуживанию со стороны персонала. Именно эта функция во многом и определяется пультами и щитами, позволяющими вести расчеты, оценивать производственные показатели и в целом отслеживать рабочий процесс.
Проектирование систем автоматизации
Основным документом, который выступает руководством для технологической модернизации производства с целью автоматизации, является схема. На ней отображается структура, параметры и характеристики устройств, которые в дальнейшем выступят средствами автоматической механизации. В стандартном исполнении схема отображает следующие данные:
- уровень (масштаб) автоматизации на конкретном предприятии;
- определение параметров работы объекта, которые должны быть обеспечены средствами контроля и регулирования;
- характеристики управления - полное, дистанционное, операторское;
- возможности блокировки исполнительных механизмов и агрегатов;
- конфигурацию расположения технических средств, в том числе на пультах и щитах.
Вспомогательные средства автоматизации
Несмотря на второстепенную роль, дополнительные устройства обеспечивают важные контрольные и управляющие функции. Благодаря им обеспечивается та самая связь между исполнительными устройствами и человеком. В плане оснащения вспомогательными приборами автоматизация производства может предусматривать кнопочные станции, реле управления, различные переключатели и командные пульты. Существует множество конструкций и разновидностей данных устройств, но все они ориентированы на эргономичное и безопасное управление ключевыми агрегатами на объекте.