Автоматизированное производство

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Автоматизация

2. Автоматизированная система управления

3. Автоматизированная система управления технологическим процессом

4. Особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства

5. Заключение

6. Список литературы

1. Автоматизация

Автоматизация -- применение саморегулирующих технических средств, математических методов и систем управления, освобождающих человека от участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации, существенно уменьшающих степень этого участия или трудоёмкость выполняемых операций.

Автоматизируются:

1. производственные процессы;

2. проектирование;

3. организация, планирование и управление;

4. научные исследования;

5. бизнес-процессы.

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.

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

1. сокращение численности обслуживающего персонала;

2. увеличение объёмов выпускаемой продукции;

3. повышение эффективности производственного процесса;

4. повышение качества продукции;

5. снижение расходов сырья;

6. повышение ритмичности производства;

7. повышение безопасности;

8. повышение экологичности;

9. повышение экономичности.

Преимущества автоматизации технологических процессов заключаются:

1. в повышении производительности оборудования;

2. улучшении качества продукции;

3. более экономном энергопотреблении и расходовании сырья;

4. возможности работы в неблагоприятных условиях;

5. беспрерывности рабочего процесса;

6. возможности расширения производства без привлечения дополнительного обслуживающего персонала.

Повышение скорости взаимодействия всех автоматически управляемых механизмов влияет на рост производительности. Точность и стабильность управления способствуют снижению энергозатрат и оптимизации качества продукции. Такое оборудование может работать без остановки от нескольких часов до дней и месяцев. Таким образом, на качество продукции абсолютно не влияет человеческий фактор. Использование автоматики на вредных производствах позволяет оградить людей от систематического контакта с опасной для здоровья средой.

Автоматизация реализуется на практике с помощью автоматизированных систем управления.

2. Автоматизированная система управления

Автоматизированная система управления -- комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.

АСУ является разновидностью системы управления с участием человека.

В зависимости от роли человека в процессе управления, форм связи и функционирования звена “человек--машина”, распределения информационных и управляющих функций между оператором и ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и управления все системы можно разделить на два класса.

Информационные системы, обеспечивающие сбор и выдачу в удобном для обозрения виде измерительную информацию о ходе технологического или производственного процесса. В результате соответствующих расчетов определяют, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Выработанная управляющая информация служит рекомендацией оператору, причем основная роль принадлежит человеку, а машина играет вспомогательную роль, выдавая для него необходимую информацию.

Управляющие системы, которые обеспечивают наряду со сбором информации выдачу непосредственно, команд исполнителям или исполнительным механизмам. Управляющие системы работают обычно в реальном масштабе времени, т.е. в темпе технологических или производственных операций. В управляющих системах важнейшая роль принадлежит машине, а человек контролирует и решает наиболее сложные вопросы, которые по тем или иным причинам не могут решить вычислительные средства системы.

Виды автоматизированных систем управления:

1. Автоматизированная система управления технологическим процессом

2. Автоматизированная система управления производством

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) -- группа решений технических и программных средств, предназначенных для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях.

Под АСУ ТП обычно понимается целостное решение, обеспечивающее автоматизацию основных операций технологического процесса на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершённое изделие. решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте. Может иметь связь с более общей автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).

Автоматизированная система управления производством (АСУП) -- решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса.

Включает в себя:

1. Учет продукции

2. Учет продукции для непрерывного производства

3. Учет продукции для дискретного производства

4. Производственный портал-интерфейс, позволяющий отображать визуализированные аналитические данные

5. Выдача электронных нарядов-допусков

6. Контроль персонала

7. Контроль выполнения работ

8. Базы данных реального времени и приложения, созданные на их основе (например, автоматизированные системы оперативного диспетчерского управления, системы управления информацией и автоматизированные системы управления энергоснабжением)

9. Модуль управления техобслуживанием и ремонтом для сбора и хранения текущих параметров работы оборудования и анализа качества его работы

10. Лабораторные информационные системы, спроектированные с учётом отраслевой специфики:

11. ИТ-инфраструктура - основа для развертывания систем управления производством. Включает в себя серверное оборудование и программное обеспечение, оборудование сети передачи данных

12. Системы информационной безопасности для защиты разворачиваемой телекоммуникационной среды и связанных с ней бизнес-процессов предприятия

Ключевые эффекты от внедрения информационных систем автоматизированного управления производством:

1. снижение эксплуатационных расходов, простоев, ошибок, отходов и потерь производства, а также времени на производство продукции (от размещения заказа до его получения);

2. разгрузка складов;

3. увеличение пропускной способности/мощности производства;

4. усовершенствование управления жизненным циклом продукта;

5. усиление контроля качества;

6. увеличение объема продукции при неизменных издержках производства.

3. Автоматизированная система управления технологическим процессом

автоматизированный технологический система управление

Понятие «автоматизированный», в отличие от понятия «автоматический», подчёркивает необходимость участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций. Составными частями АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Такие как системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), распределенные системы управления (DCS), и другие более мелкие системы управления (например, системы на программируемых логических контроллерах (PLC)).

Как правило, АСУ ТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, устройства управления, исполнителные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.

Основа автоматизации технологических процессов -- это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).

Тип производства предъявляет основные требования к технологической подготовки производства и технологическому оборудованию. В массовом производстве главное требование к оборудованию -- высокая производительность, а в серийном и единичном -- универсальность и мобильность.

Автоматизация в машиностроении применяется главным образом в крупносерийном и массовом производстве. Она получила большое распространение в автомобильной и тракторной промышленности, в производстве сельскохозяйственных машин, электромоторов, подшипников, швейных машин, холодильников и т. д. В этих производствах имеется большое число автоматических линий и установок, выполняющих цикл операций одного технологического характера (изготовление шестерен, валиков и т. д. деталей, сборка отдельных комплектов и узлов), комплексно автоматизированы цехи и целые заводы.

Основное направление повышения производительности и безопасности труда в машиностроении производстве заключается в более широком применении станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и промышленных роботов.

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) обеспечивают высокую степень автоматизации и широкую универсальность, резко сокращая путь от чертежа до готовой детали в условиях как единичного, так и серийного производства. Станки с ЧПУ дают высокую точность и качество изделий и могут использоваться при обработке сложных деталей с точными ступенчатыми или криволинейными контурами. При этом снижается себестоимость обработки, квалификация и число обслуживающего персонала. Автоматизация подготовки управляющих программ делает возможным автоматизировать весь комплекс работ: от проектирования до изготовления и контроля.

На станках с ЧПУ могут быть применены различные виды адаптивного управления, обеспечивающие оптимальное значение одного или нескольких параметров (составляющая силы резания; температуры инструмента или детали; шероховатость обработанной поверхности; оптимальные режимы резания; уровень шумов, вибраций и др.)

Важной особенностью автоматизации процесса обработки на металлорежущих станках с помощью устройств программного управления является сохранение станками широкой универсальности. Это дает возможность производить на них обработку всей номенклатуры деталей, которая может быть произведена на универсальных станках соответствующих типов.

Программное управление позволяет: автоматизировать процесс обработки; сократить время наладки станка, сведя всю наладку к установке инструмента, заготовки и программы на станке; организовать многостаночное обслуживание в серийном и мелкосерийном производстве; повысить производительность труда и качество обработанных деталей.

Основной задачей рациональной эксплуатации металлорежущих станков с ЧПУ является обеспечение длительной и безотказной обработки на них деталей с заданной производительностью, точностью и шероховатостью обработанной поверхности при минимальной стоимости эксплуатации станков.

В настоящее время широко применяют автоматические линии, которые обладают большой гибкостью и позволяют использовать их для обработки деталей, отличающихся формой и размерами. Возможность быстрой переналадки таких линий значительно расширяет область их применения.

Промышленный робот - это автоматическая машина, представляющая собой манипулятор с перепрограммируемым устройством управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека, а также при перемещении предметов производства и технологической оснастки.

Сфера применения промышленных роботов очень широка (рассмотрим только основные из них):

1. Сборка - преимуществами использования роботов являются высокая точность позиционирования и повторяемость движений, оптимальная скорость выполнения рабочего цикла, возможность контроля усилия и позиции инструмента или собираемого изделия. Также роботов можно использовать на сборочных линиях с повышенной опасностью для персонала, при работе с радиоактивными, взрывчатыми, токсичными материалами, а также и наоборот, в помещениях с повышенными требованиями к чистоте и стерильности.

2. Обслуживание станков - для автоматизации загрузки-выгрузки изделий на технологическое оборудование, они могут выполнять также смену инструмента и контроль изделий на оборудовании. Применение ПР в этом случае выравнивает и стабилизирует работу оборудования, увеличивает загрузку, обеспечивает гибкость (быструю переналадку) при смене изделия, улучшает условия труда в автоматизированном производстве.

3. Сварка - благодаря антропоморфной конструкции сварочный робот может выполнять сварку любой сложности, обеспечивая качество и скорость выполнения операций. Специальные программные модули позволяют быстро создавать управляющие программы, точно соответствующие требуемым технологическим режимам. В процессе сварки контроллер робота взаимодействует со сварочным источником и на основе данных обратной связи, а также данных от различных датчиков, корректирует свои действия.

4. Особенности проектирования технологических процессов в условиях автоматизированного производства

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, контроль, межоперационное транспортирование, складирование и др. Поэтому для оценки возможности и эффективности автоматизации важно правильно классифицировать ТП.

ТП автоматизированного производства по сравнению с технологиями неавтоматизированного производства имеют свою специфику, обусловленную следующими объективными факторами.

1. Автоматизированные ТП включают в себя не только 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. Степень подробности технологических решений должна быть доведена до уровня подготовки управляющих программ для оборудования.

3. Многовариантность технологических решений при широкой номенклатуре выпускаемых изделий.

4. Высокая степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.

Требования совершенствования и сокращения сроков технологической подготовки производства обусловили необходимость принципиально нового подхода к проектированию ТП -- с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР). Эффективность автоматизированной разработки ТП во многом определяется рациональным сочетанием типовых и индивидуальных технологических решений на всех стадиях проектирования, а также высоким уровнем стандартизации и унификации выпускаемых изделий, оборудования и самих ТП. Внедрение гибких технологий, широкое использование средств вычислительной техники и роботов позволяет быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий, что весьма актуально в условиях мелкосерийного и серийного производств, преобладающих в машиностроении.

Также типизация ТП и метод групповой технологии являются основными направлениями унификации технологических решений, повышающими эффективность производства. Для их реализации необходима классификация деталей, отработка их конструкций на технологичность с одновременной унификацией элементов этих деталей.

5. Заключение

Одним из главных условий технического прогресса в настоящее время является постоянное обновление выпускаемой продукции, освоение новой при минимальных потерях и затратах. Должны быть решены вопросы комплексной автоматизации производства и экономии трудовых ресурсов. Развитие современного производства имеет тенденцию широкого использования автоматизированных производственных систем.

Однако, внедрение автоматизированных систем требует комплексного подхода, широкой модернизации оборудования, реорганизации структуры предприятия и в целом реформы технической и технологической службы для достижения оптимального результата. На данный момент не каждое производство способно на такой шаг. Также недостаток квалифицированных специалистов является немаловажным фактором, влияющим на широкое распространение автоматизированных производств.

Многие люди сегодня негативно относятся к автоматизации производства и повышению производительности труда, поскольку в рамках денежной системы это приводит к «технологической безработице», потере покупательной способности и средств к существованию для множества людей, в то время как рабочий день оставшихся работников не сокращается, а ответственность повышается.

Но тем не менее, не смотря на все затруднения, будущее промышленности за автоматизированными системами.

6. Список использованной литературы

1. Капустин, Н. М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для вузов / Под ред. Н. М. Капустина. М.: Высшая школа, 2004. 415 с.

2. Автоматизация технологических процессов: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ю.Шишмарев. 7-е изд., испр. М.: Издательский центр «Академия», 2013. 352 с.

3. Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ и в ГПС: Учеб. пособ. для машиностроит. техникумов / Дерябин А. Л., Эстерзон М. А. М.: Машиностроение, 1989. 288 с.: ил.

4. Новокщенов С.Л. Введение в автоматизированное производство: учеб. пособие [Электронный ресурс]. Электрон. текстовые и граф. данные (2,7 Мб) / С.Л. Новокщенов. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016.

Размещено на Allbest.ru