Автоматизация производственных процессов в машиностроении: термины, определения, задачи
Критерии целесообразности современного производства Главный критерий целесообразности современного производства - конкурентоспособность продукции. Конкурентоспособность характеризуется коэффициентом конкурентоспособности:
К=Э/Ц,
где Э - доходы потребителя от использования изделия, руб.; Ц - затраты потребителя на приобретение и эксплуатацию изделия, руб.
Количественная оценка конкурентоспособности позволяет моделировать жизненный цикл товаров, прогнозировать сбыт, управлять качеством продукции и своевременно совершенствовать производственные процессы. Для достижения конкурентоспособности машиностроительное производство должно быть рентабельным, а его продукция эффективной. Рентабельность характеризуется прибылью, полученной на единицу затрат, а эффективность - прибылью полученной на единицу продукции. Достижение высоких показателей рентабельности и эффективности связано с автоматизацией производственных процессов, то есть с использованием технических средств, ограничивающих или исключающих затраты живого труда и влияние персонала на производительность и качество выпускаемой продукции.
Классификация производственных процессов по видам энергии Производственные процессы в машиностроении характеризуются высокой энергоёмкостью и материалоёмкостью. Они выполняются на базе разнообразных машин технологического назначения - станков, кранов, транспортеров, роботов и т.д., посредством которых человек использует физическую энергию неживой природы и воздействует на предметы труда. Соотношения энергии людей и неживой природы в производственных процессах положено в основу их классификации (приведена в таблице 1). Различают: ручные, механизированные, автоматизированные и автоматические процессы.
Таблица 1. Соотношение энергии людей и неживой природы в производственных процессах
Производственные процессы
Энергия воздействия
Энергия управления
Ручные
Человек
Человек
Механизированные
Неживая природа
Человек
Автоматизированные
Неживая природа
Человек и искусственная логическая система
Автоматические
Неживая природа
Искусственная логическая система
Основные термины и определения Термины, определения и обозначения понятий автоматизации, применяемые в отечественном машиностроении и приборостроении, установлены ГОСТ 23004-78 "Механизация и автоматизация технологических процессов в машиностроении и приборостроении". Живой труд — физический и интеллектуальный труд человека. Ручной метод выполнения технологического процесса — используется энергия людей без применения средств технологического оснащения. Кооперировано-ручной метод выполнения технологического процесса — применение средств технологического оснащения, приводимых в действие энергией людей. Механизация — применение энергии неживой природы в производственных процессах, управляемых людьми. Автоматизация — применение энергии неживой природы в производственных процессах, частично управляемых людьми. Автоматический производственный цикл — это процесс, в котором для управления и воздействия на предметы труда используется энергия неживой природы и не требуется труд человека в течении длительного времени для выполнения технологических операций. Безлюдный производственный процесс — автоматический производственный процесс, продолжительность которого превышает одну рабочую смену. Средства автоматизации — средства технологического оснащения (СТО), управляемые логическими устройствами искусственного происхождения, к которым относятся: полуавтоматические приспособления, автоматические приспособления, полуавтоматы и автоматы, обслуживающие и транспортные роботы, агрегатные станки, станки с числовым программным управлением (ЧПУ), автоматизированные и автоматические линии, роторные линии, роботы, автоматические измерительные устройства, логические устройства и системы управления. По функциональному назначению автоматизированные СТО объединяют в модули, комплексы и системы. В учебной и специальной литературе часто встречаются следующие сокращения:
РТК — робото-технологический комплекс; АТСС — автоматизированная транспортно-складская система; АСИО — автоматизированная система инструментального обеспечения; АСУО — автоматизированная система удаления отходов; САК — система автоматизированного контроля; АСУ — автоматизированная система управления; САПР — система автоматизированного проектирования; АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства; АСНИ — автоматизированные системы научных исследований; МПУ — местные посты управления; ЦПУ — центральный пост управления; ЦУ — центры управления.
Классификация автоматизированных СТО по логике управления и уровню организации Выделяют два вида систем управления технологическими процессами — жесткие и гибкие (таблица 2).
Таблица 2. Применение жестких и гибких систем управления в СТО
Жесткие системы управления (постоянная логика управления)
Гибкие системы управления (адаптируемая логика управления)
Полуавтоматические приспособления
Станки с ЧПУ
Автоматические приспособления
Промышленные роботы
Полуавтоматы
РТК
Автоматы
АТСС
Полуавтоматические комплексы
АСИО
Автоматические линии
АСУО
Роторные линии
САК
Жесткая система управления — не переналаживаемая или переналаживаемая в узких пределах система управления, создаваемая на базе кинематических цепей машин и механизмов, обеспечивающих заданные законы движения исполнительных звеньев. Гибкая система управления — переналаживаемая в широком диапазоне система управления, создаваемая на базе электронно-вычислительных машин с комплектом управляющих программ, адресующих сигналы управления приводным устройствам для обеспечения заданных законов движения исполнительных звеньев. Автоматизированные СТО объединяют в линии, участки, цехи и заводы (таблица 3). Линия — расположение оборудования в порядке выполнения операций. Участок — расположение оборудования по предметному и/или технологическому принципу. Цех — объединение линий и участков по видам изделий и/или процессов. Завод — объединение цехов и участков по совместно выпускаемой продукции.
Таблица 3. Уровни организации автоматизированных СТО