Что такое автоматизация производственных процессов. Автоматизация производственных процессов (конспект). Сначала автоматизируйте ту операцию, которая задает темп производству

Основные виды автоматизации процессов производства

Уровни автоматизации процессов производства

Работа по автоматизации процессов производства: 4 основных направления

Как помочь сотрудникам «пережить» автоматизацию производства

Системы автоматизации процессов производства АСУ ТП

Объекты автоматизации процессов производства и их параметры

Регулирующие технические средства автоматизации процессов производства

Какое ПО выбрать для автоматизации процессов производства

Не стоит покупать самое дорогое IT-решение

Этапы разработки и внедрения системы автоматизации процессов производства

Сначала автоматизируйте ту операцию, которая задает темп производству

6 советов, которые помогут безболезненно провести автоматизацию

В какую сумму обойдется автоматизация процессов производства предприятию

Автоматизация обошлась нам в 2,5 млн долларов

Лучшая статья месяца

Глава 1. Принципы построения автоматизированных производств

Часть 1. Основы теории автоматического управления

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.

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).

Рисунок 1.1 – Структура производственного модуля: 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.

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.

Рисунок 1.2 – Структура производственной ячейки: 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.

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.

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.

Рисунок 1.3 – Структура автоматизированной линии: 1, 2, 3, 4- производственные ячейки и модули; 5- транспортная система; 6-склад; 7- управляющий компьютер.

Рисунок 1.4 – Структура автоматизированного участка: 1,2,3- автоматизированные линии;

4- производственные ячейки;

5- произвоственные модули;

7- управляющий компьютер.

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.

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.

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

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.

Существует два вида автоматизации: полная и частичная.

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.

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.

Автоматизация производства может выполняться на следующих уровнях:

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.

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

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.

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

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

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.

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.

Наука и исследования:

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

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

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.
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.

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.
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

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.

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.
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.
Линия связи служит передатчиком команд, которые содержат определенные поправки, а также осуществляет контроль всех поступивших сигналов (команд).
АСУ ТП вместе с новейшими комплексами всех главных и вспомогательных аппаратов и приборов формируют автоматизированные комплексы.
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.

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.

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

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

«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.

«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.

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

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.

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:

В первую очередь осуществляется разработка базы функционала и алгоритма состава автоматизированной системы.
Далее объясняется выбор главных технических компонентов АСУТП и делается предложение, связанное с количеством и номенклатурой.
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

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.

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 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:

Приобретение лицензий для программного обеспечения.
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.

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

(100 − У Т 2 ) (100− У П 1 ) 100

(100 − У Т 1 ) (100− У П 2 )

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.

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)

Двигательный	Передаточный	Исполнительный
механизм	механизм	механизим
Механизм	Механизм	Механизм
рабочих ходов	холостых ходов	управления
Продольныйсуппорт Поперечныйсуппорт1 Поперечныйсуппорт2 Поперечныйсуппорт3 Поперечныйсуппорт4 Поперечныйсуппорт5 Резьбонарезноеприспособ.	Механизмподачипрутка Механизмзажима Механизмповорота шпиндельногоблока Механизмфиксации	Распред. вал Механизмобгона Тормоза Механизмвыключения при отсутствиипрутка

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

Автоматические			Системынелинейного
				транспорта		управления
А. линия 1 А. линия 2	А. линия i- 1 А. линия i	Элеваторы	Транспортёр	Дозаторы	СУ запасн. деталями	СУ аварийной блокировки	СУ подсчёта продукции диспетчеров

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:

				У Т=	∑ PA k
				У Т=

У П=		∑ РО К П М
У П=	∑ РО К П М+ Р(1 −		УТ
	∑ РО К П М+ Р(1 −

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:

∆ t ЧА	100 =	t ПМ− t ЧА

∆ t ПА		t ПМ− t ПА

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).

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.

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

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:

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;

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.

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.

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

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

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

Рисунок 1.3 - Структура автоматизированной линии

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

Рисунок 1.4 - Структура автоматизированного участка

1. Уровни автоматизации и их отличительные признаки

Автоматизация производственных процессов может осуществляться на разных уровнях.

Автоматизация имеет так называемый нулевой уровень - если в производстве участие человека исключается только при выполнении рабочих ходов (вращение шпинделя, движение подачи инструментов и др.). Такую автоматизацию назвали механизацией. Можно сказать, что механизация - это автоматизация рабочих ходов. Отсюда следует, что автоматизация предусматривает механизацию.

Автоматизация первого уровня ограничивается созданием устройств, цель применения которых - исключить участие человека при выполнении холостых ходов на отдельно взятом оборудовании. Такая автоматизация называется автоматизацией рабочего цикла в серийном и поточном производстве.

Холостые хоты в норме штучного времени, определяющем трудоемкость операции, учитываются в виде вспомогательного времени t в и времени технического обслуживания t т.об:

где t о – основное время, которое учитывает время рабочих ходов, t о =t p.x ; t в вспомогательное время, включает отвод и подвод инструмента, загрузку оборудования и контроль; t т.об время технического обслуживания, затрачиваемое на смену инструмента, наладку оборудования, устранение отходов и управление; t орг время обслуживания оборудования; t отд – время отдыха рабочего.

На первом уровне автоматизации рабочие машины еще не связаны между собой автоматической связью. Поэтому транспортировка и контроль объекта производства выполняются с участием человека. На этом уровне создаются и применяются станки-автоматы и полуавтоматы. На автоматах рабочий цикл выполняется и повторяется без участия человека. На полуавтоматах для выполнения и повторения рабочего цикла требуется участие человека.

Например, современный токарный многошпиндельный автомат выполняет обтачивание, сверление, зенкерование. развертывание и нарезание резьбы на заготовке из прутка. Такой автомат может заменить до 10 универсальных станков за счет автоматизации и совмещения холостых и рабочих ходов, высокой концентрации операций.

Автоматизация второго уровня - это автоматизация технологических процессов. На этом уровне решаются задачи автоматизации транспортировки, контроля объекта производства, удаления отходов и управления системами машин. В качестве технологического оборудования создаются и применяются автоматические линии, гибкие производственные системы (ГПС).

Автоматической линией называют автоматически действующую систему машин, установленных в технологической последовательности и объединенных средствами транспортировки, загрузки, контроля, управления и устранения отходов. Например, линия по обработке ведущей конической шестерни редуктора автомобиля высвобождает до 20 рабочих и окупается через три года при соответствующей программе выпуска.

Автоматическая линия состоит из технологического оборудования, которое компонуется под определенный вид транспорта и связывается с ним устройствами загрузки (манипуляторами, лотками, подъемниками). Линия включает кроме рабочих позиций и холостые позиции, которые необходимы для осмотра и обслуживания линии.

Если линия включает позиции с участием человека, то ока называется автоматизированной.

Третий уровень автоматизации - комплексная автоматизация, которая охватывает все этапы и звенья производственного процесса, начиная от заготовительных процессов и заканчивая испытаниями и отправкой готовых изделий.

Комплексная автоматизация требует освоения всех предшествующих уровней автоматизации. Она связана с высокой технической оснащенностью производства и большими капитальными затратами. Такая автоматизация эффективна при достаточно больших программах выпуска изделий стабильной конструкции и узкой номенклатуры (производство подшипников, отдельных агрегатов машин, элементов электрооборудования и др.).

Вместе с тем именно комплексная автоматизация позволяет обеспечить развитие производства в целом, так как имеет наибольшую эффективность капитальных затрат. Чтобы показать возможности такой автоматизации, рассмотрим в качестве примера 1зт: магический завод по выпуску автомобильных рам в США. При выпуске до 10 000 рам в сутки завод имеет штат в 160 человек, который в основном состоит из инженеров и наладчиков. При работе без применения комплексной автоматизации для выполнения той же производственной программы понадобилось бы не менее 12 000 человек.

На третьем уровне автоматизации решаются задачи автоматизации складирования и межцеховой транспортировки изделий с автоматическим адресованием, переработки отходов и управления производством на базе широкого применения ЭВМ. На этом уровне участие человека сводится к обслуживанию оборудования и поддержанию его в рабочем состоянии.

2. Развитие автоматизации в направлении технологической гибкости и широкого применения ЭВМ

Гибкие производственные системы представляют собой совокупность технологического оборудования и систем обеспечения его работы в автоматическом режиме при изготовлении изделий изменяющиеся номенклатурой. Развитие ГПС происходит в направлении к безлюдной технологии, обеспечивающей работу оборудования в течение заданного времени без участия опратора.

Для каждого изделия при заданных требованиях к количеству и качеству продукции могут быть разработаны различные варианты ГПС, отличающиеся методами и маршрутами обработки, контроля и сборки, степенью дифференциации и концентрации операций технологического процесса, типами транспортно – загрузочных систем, числом обслуживающих транспортных средств (ОТС), характером межагрегатных и межучастковых связей, конструктивными решениями основных и вспомогательных механизмов и устройств, принципами построения системы управления.

Технический уровень и эффективность ГПС определяется такими показателями, как качество изделий, производительность ГПС и её надежность, структура потоков компонентов, поступающих на ее вход. Именно с учетом этих критериев должны решаться такие задачи, как выбор типа и количества технологического оборудования, межоперационных накопителей, их вместимости и мест их расположения, числа обслуживающих операторов, структуры и параметров транспортно-складской системы и т.п.

Гибкие производственные системы могут быть построены из взаимозаменяемых, из взаимодополняющих ячеек или же смешанным образом.

На рисунке показана схема гибкой системы из двух однотипных взаимозаменяемых обрабатывающих центров (ОЦ). Обрабатывающие центры обслуживаются двумя транспортными тележками (робокарами), поддерживающими движение материальных потоков (деталей, заготовок, инструментов). Обычным является управление в автоматизированном режиме. Если допускаются ручные операции, то оператору должна быть предоставлена определенная свобода действий. Управление совместной работой ОЦ и транспортной системой осуществляется от центральной ЭВМ.

В общем случае управлением робокарами осуществляется от центральной ЭВМ через промежуточное устройство или же от локальной системы управления (ЛСУ). Передача команд на робокары может осуществляться только на остановках, которые делят трассы движения на зоны. ЭВМ разрешает пребывание в конкретной зоне только одного робокара. Максимальная скорость движения может достигать 1 м/с.

Верхняя часть робокара для выполнения операций перегрузки, разгрузки и загрузки может подниматься и опускаться с помощью гидропривода. При отказе или отключении управления от ЭВМ робокар может управляться Л СУ.

Существуют различные варианты робокаров, используемых в качестве транспортных средств в ГПС. Наиболее распространен вариант, когда робокар перемещается вдоль трека (маршрута, трассы) или иной конструкции, уложенной в полу или на его поверхности. Один из вариантов трассирования заключается в том, что на поверхность пола наносят трек в виде полосы (флюоресцентной, светоотражающей, белой с черной окантовкой), а маршрутослежение осуществляется оптоэлектронными методами. Недостатком является необходимость следить за чистотой полосы. Поэтому более распространенным является трассирование робокаров индуктивным проводником, уложенным в канавке на небольшой глубине (порядка 20 мм). Известны и другие интересные решения - с применением, например, телевизионного навигационного оборудования для свободного перемещения в пространстве под управлением ЭВМ.

Источником снабжения робокаров материальными потоками является автоматизированный склад со штабелерами, осуществляющими адресуемый доступ к любой ячейке склада. Склад сам по себе является достаточно сложным объектом управления.

В качестве его системы управления используют программируемые контроллеры, ЭВМ или же специализированного устройства.

Наиболее распространенные робокары с индуктивным маршрутослежением имеют следующие характеристики: грузоподъемность - 500 кг; скорость перемещения - 70 м/мин; ускорения при разгоне и торможении соответственно - 0,5 и 0,7 м/с 2 ; ускорение при аварийном торможении 2,5 м\с 2 ; величина подъема палеты - 130 мм; точность остановки робокара - 30 мм; время цикла перегрузки - 3 с; радиус поворота на максимальной скорости - 0,9 м; время работы без подзарядки аккумуляторов - 6 ч; напряжение аккумуляторной батареи - 24В; мощность каждого из двух приводных двигателей - 600 Вт; собственная масса робокара - 425 кг.

Важным преимуществом робокаров как транспортных средств является отсутствие сколько-нибудь серьезных ограничений на расстановку оборудования, которая может быть осуществлена из соображений наибольшей эффективности по любым критериям. Маршрут робокаров нередко оказывается достаточно сложным, с параллельными ветвями и петлями.