Особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства
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.
- 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 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.
Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП.
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 методов автоматизации;
- внедрения современных средств автоматизации.
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).
Повышение производительности труда при автоматическом производстве достигается следующим образом:
1. полным использованием календарного времени при круглосуточной автоматической работе оборудования
2. повышением скорости протекания процессов, которые не ограничиваются возможностями человека.
3. высвобождением обслуживающего персонала.
К настоящему времени определились тенденции, а также разработаны типовые конструкторско-технологические решения автоматизации различных видов производства:
1- для мелко- и среднесерийного — станки с ЧПУ, роботизированные станки с ЧПУ (модули), роботизированные участки станков с ЧПУ, гибкие производственные системы;
2- для крупносерийного — переналаживаемые автоматические линии или гибкие производственные системы на базе специальных станков и станков с ЧПУ;
3- для массового — классические (переналаживаемые) автоматические линии, агрегатные и специальные станки, комплексные автоматические системы на их базе.
Основой автоматизации производства являются технологические процессы (ТП), которые должны обеспечивать высокую производительность, надежность, качество и эффективность изготовления изделий. С этой точки зрения большое значение приобретают прогрессивные высокопроизводительные методы обработки и сборки, используемые при проектировании автоматизированных ТП.
При разработке ТП автоматизированного производства (АП) рассматривают комплексно все его элементы: загрузку-выгрузку изделий, их базирование и закрепление, обработку, контроль, межоперационное транспортирование и складирование и др. Поэтому для оценки возможности и эффективности автоматизации важно правильно классифицировать ТП.
Характерной особенностью ТП обработки и сборки является строгая ориентация деталей и инструмента относительно друг друга в рабочем процессе — первый класс процессов. Другие виды обработки (термообработка, сушка, окраска и пр.), которые не требуют строгой ориентации детали, относят ко второму классу процессов. Кроме того, ТП по непрерывности подразделяют на дискретные и непрерывные. Дискретные процессы характеризуются прерывистостью и строгой последовательностью рабочих и холостых движений, непрерывные — не прерываясь, изменяются плавно, без скачков (например, бесцентровое шлифование, протягивание). Это разделение носит условный характер, так как большинство процессов сочетает дискретность с непрерывностью.
Для обеспечения высокой производительности и надежности проводят дифференциацию ТП, т.е. делят его на упрощенные технологические переходы (позиции). По мере возможности для уменьшения длины транспортных путей и числа операций, а также в силу технической целесообразности осуществляют концентрацию переходов и позиций на едином оборудовании в одну операцию. Эффективность этих мероприятий устанавливается технико-экономическими расчетами, обязательно сопровождающими проектирование ТП автоматизированного производства.
Основой автоматизации производства являются технологические процессы (ТП), которые должны обеспечивать высокую производительность, надежность, качество и эффективность изготовления изделий.
Характерной особенностью ТП обработки и сборки является строгая ориентация деталей и инструмента относительно друг друга в рабочем процессе (первый класс процессов). Термообработка, сушка, окраска и прочее в отличие от обработки и сборки не требуют строгой ориентации детали (второй класс процессов).
Разработка ТП АП по сравнению с технологией неавтоматизированного производства имеет свою специфику:
1.Автоматизированные ТП включают не только разнородные операции механической обработки резанием, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и другие операции.
2.Требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надежности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством.