5. Примеры заданий

Тема 1.1.Анализ предметной области (объекта автоматизации).

Для точного определения и целей создания системы АС «Лаборатория МЗЦ» рассмотрим следующие проблемы заказчика.

Нынешняя структура обмена информации для анализа качества заготовительной массы представлена на рисунке 1.

Где: МЗЦ – массо-заготовительный цех;

ЦТС – центральная технологическая служба;

ЗУ – заводоуправление.

Рисунок 1

Технолог идет в заводоуправление, корпус которого находится в другой стороне предприятия, что занимает большое количество времени, берет рецепт массы у центральной технологической службы в виде бумажного отчета.

Далее по приходу обратно в лабораторию технолог по данным рецепта рассчитывает необходимые показатели вручную и заносит в свой технологический журнал. Далее передает определенные данные лаборанту, которые необходимы для его расчетов.

Лаборант также вручную рассчитывает свои показатели анализа качества массы и по этим данным формирует распоряжения рабочему персоналу. Лаборант идет в массо-заготовительный цех, который также находится на большом расстоянии от лаборатории.

В чем проблемы заказчика:

1. Большое количество расчетов вручную, что влечет за собой большое количество субъективных ошибок и тормозит последующие технологические процессы.

2. Лаборанту и технологу приходится в течение своего рабочего дня переходить из одного корпуса предприятия в другое, что существенно увеличивает время на принятие различных решений и утомляет физически.

Разрабатываемая система имеет следующие цели:

1. Сократить время на расчеты показателей качества у лаборанта и занесение данных в журнал.

2. Сократить время расчета рецепта на производства заготовительной массы технологом и занесение данных в журнал.

3. Исключить субъективные ошибки при расчете таблицы соотношений в случае нештатной ситуации.

4. Решить вопрос о внедрении информационно коммуникационных технологий для обмена данными между корпусами предприятия.

Исходя из целей, можно сформулировать назначение системы:

1. Сбор исходной информации для выполнения расчетов согласно документам:

«Основные технологические нормативы по фаянсовому производству для лаборантов массо-заготовительного цеха»

Утвержден: Главный инженер ООО ПКФ «КубаньФарфор» А.Н. Лисивненко, 4 марта 1996г.

«Рабочая инструкция технолога МЗЦ»

Утвержден: Главный инженер ООО ПКФ «КубаньФарфор» А.Н. Лисивненко, 4 марта 1996г.

«Обязанности контролёра-приёмщика (лаборанта МЗЦ)»

Утвержден: Главный инженер ООО ПКФ «КубаньФарфор» А.Н. Лисивненко, 2 февраля 1995г.

2. Расчет показателей качества анализов, перерасчета рецептов массы и расчета таблицы соотношений согласно документам:

«Памятка для технолога»

Утвержден: Главный инженер ООО ПКФ «КубаньФарфор» А.Н. Лисивненко, 5 марта 2000г.

«Инструкция по определению количества литров глинистой суспензии, заливаемой в мешалки»

Утвержден: Главный инженер ООО ПКФ «КубаньФарфор» А.Н. Лисивненко, 5 марта 2000г.

«Инструкция по определению показателей глинистых в таблице соотношений»

Утвержден: Главный инженер ООО ПКФ «КубаньФарфор» А.Н. Лисивненко, 23 июня 1997г.

3. Формирование отчетов согласно документу:

«Контрольный отчет технологического процесса МЗЦ»

Утвержден: Главный технолог ООО ПКФ «КубаньФарфор»

Итак, согласно ГОСТ 34.601-90, начало создание системы – это изучение объекта автоматизации.

Для правильного изучения объекта автоматизации составим план обследования:

1. Знакомство с предприятием

2. Изучение должностных обязанностей технолога лаборатории МЗЦ

3. Изучение методики перерасчета рецепта для заготовительной массы технологом

4. Изучение должностных обязанностей лаборанта лаборатории МЗЦ

5. Изучение методики расчета таблицы соотношений технологом

6. Изучение методики анализа и расчета показателей качества заготовительной массы лаборантом с помощью таблицы соотношений.

1. Знакомство с предприятием.

1.1 Общая информация о предприятии:

«Краснодарский фарфоро-фаянсовый завод «Чайка» (с 2004 г. реорганизован в ООО ПКФ «КубаньФарфор») – это первый в СССР фарфоро-фаянсовый завод, построенный в 1960г.      В основе деятельности массо-заготовительного цеха (МЗЦ) ООО ПКФ «Кубань-Фарфор» лежит производство заготовительной массы для фаянсовой продукции.

1.2 Описание производственного процесса МЗЦ:

Поступающее сырьё для изготовления фаянсовой массы сортируется по отсекам на складе: каолин, глина, дробильный материал. Затем, крановщик склада поставляет сырьё в питательный отсек, откуда оно поступает на весовые тележки. Производится дозировка и взвешивание сырья. Далее сырьё загружается в шаровые мельницы. На следующем этапе, получившаяся суспензия смешивается с глиной в мешалках. После этого появляется конечный продукт МЗЦ – заготовительная масса, предназначенная для дальнейшего выпуска фаянсовой продукции.

Чтобы знать какое процентное соотношение каждого элемента сырья надо брать - существует рецепт массы.

В этом производственном процессе важную роль играет анализ показателей составляющих для выпуска заготовительной массы на всех этапах производства и анализ конечного продукта. От этих анализов напрямую зависит качество выпускаемой продукции. В случае, если анализы не соответствуют нормам, руководство цеха будет предпринимать решения по распоряжению продуктом (заготовительной массы) – решать вопрос о прохождении массы в следующий цех или отправки её на брак или на доработку.

2. Должностные обязанностей технолога лаборатории МЗЦ.

Важную роль в анализе массы занимает работа сотрудников лаборатории МЗЦ – технолога и лаборанта.

Технолог производит корректировку рецептов массы, глазури и промазки в зависимости от влажности сырья, запесоченности и ведет записи перерасчета рецепта в своем журнале. Технолог для определения влажности глины, каолина и песка берет пробы из отсеков и методом высушивания в электропечах определяет содержание влажности в этих материалах. Также она определяет процентное содержание песка в глине и каолине один раз в неделю.

Технолог МЗЦ контролирует работу сменных лаборантов и правильность ведения технологического журнала. При выявлении наклонений от установленных нормативов технолог немедленно ставит в известность главного технолога предприятия. Также производит контрольные проверки завесок сырья для массы (песка, глины и каолина). Следит за соблюдением графика догрузки шаров в шаровые мельницы, замены полотен на прессах и фиксирует это всё в своем журнале.

3.Процесс перерасчета рецептов массы

Таблица 1

Составляющие	Содержание по рецепту (%)	Количество Сырья (кг)	Влажность Сырья (W)	Количество сырья (W)
Кварцевый песок	32,00	1984	5	2088
Череп утильный	18,00	1116	--	2480
Глина	25,00	1550	20	1550
Каолин 1	16,00	992	15	2334
Каолин 2	9,00	558	25	2088
Итого:	100	6200

Центральная заводская лаборатория выдает рецепт массы технологу («Содержание по рецепту (%)» в таблице 1) и также технологу известна общая загруженность шаровой мельницы. По этим параметрам он рассчитывает количество сырья («Количество сырья (кг)» в таблице 1), которое необходимо загрузить в шаровые мельницы вместе с водой.

Кварцевый песок: 6200 – 100%, х – 32%; х = (6200*32)/100 = 1984 (кг)

Череп утильный: 6200 – 100%, х – 18%; х = (6200*18)/100 = 1116 (кг)

Глина: 6200 – 100%, х – 25%; х = (6200*25)/100 = 1550 (кг)

Каолин 1: 6200 – 100%, х – 16%; х = (6200*16)/100 = 992 (кг)

Каолин 2: 6200 – 100%, х – 9%; х = (6200*9)/100 = 558 (кг)

Так как сырье имеет уже некоторую влажность, то необходимо выяснить посредством сушки пробы и дальнейшего взвешивания – количество воды в сырье («Влажность сырья (W)» в таблице 1)

Кварцевый песок: ((m₂ – m₁)/m₂ ) * 100% = ((100_г – 95_г)/100_г)*100% = 5(%)

Глина: ((m₂ – m₁)/m₂ ) * 100% = ((100_г – 80_г)/100_г)*100% = 20(%)

Каолин 1: ((m₂ – m₁)/m₂ ) * 100% = ((100_г – 85_г)/100_г)*100% = 15(%)

Каолин 2: ((m₂ – m₁)/m₂ ) * 100% = ((100_г – 75_г)/100_г)*100% = 25(%)

Далее производится расчет количества составляющих сырья с у четом влажности («Количество сырья (W)» в таблице 1):

Кварцевый песок: 100% - 5% = 95%, значит: x = (1984*100)/ 95 = 2088 (кг)

Глина: 100% - 20% = 80%, значит: x = (1984*100)/ 80 = 2480 (кг)

Каолин 1: 100% - 15% = 85%, значит: x = (1984*100)/ 85 = 2334 (кг)

Каолин 2: 100% - 75% = 25%, значит: x = (1984*100)/ 95 = 2088 (кг)

В таблице 1 был рассмотрен простой пример с использованием рецепта с процентными составляющими только с целыми частями без десятых и сотых (что, разумеется, недопустимо на данном этапе производственного процесса).

Данные из таблицы 1 – по глине, каолину 1 и каолину 2 передаются лаборанту для дальнейших расчетов, связанных с его работой.

4. Должностные обязанности лаборанта лаборатории МЗЦ.

Работу по анализу выполняет лаборант в МЗЦ. Также лаборант ведёт учёт всех технологических процессов, происходящих в МЗЦ:

Определяет влажность глинистой и каолиновой суспензии и рассчитывает их количество. Также контролирует дозировку глинистых и время смешивания в мешалках. Лаборант определяет влажность и тонину помола с суспензии (остаток) из каждого барабана и сборников.

Рассчитывает при помощи калькулятора необходимые данные по формулам. Все данные лаборант заносит в журнал смены, а данные об анализе он несёт технологической службе в виде бумажных отчётов для их дальнейшей проверки технологом.

Одна из главных целей лаборанта – это правильный расчёт показателей по формулам.

При расчете данных, лаборант пользуется так называемой таблицей соотношений.

5. Методика расчета таблицы соотношений технологом.

5.1 Проблема расчета таблицы соотношений:

Таблица соотношений, рассчитываемая технологом непосредственно зависит от показаний пикнометра.

Пикнометр представляет собой сосуд для расчета плотности суспензии - готового сырья для производства массы. Ранее на данном предприятии пикнометр был изготовлен из меди, что существенно повышало его износостойкость. Он подлежал замене приблизительно только через 2 года использования. При износе пикнометра – всю таблицу соотношений приходилось рассчитывать заново, и это занимало довольно длительное время (около двух месяцев), что неблагоприятно сказывалось на производственном процессе предприятия.

В недавнее время пикнометры начали производить из стекла, что существенно снизило их надежность.

5.2 Пример расчета таблицы соотношений:

Допустим: 182,9 г – чистый вес пикнометра, 285,1 г – вес пикнометра с водой, следовательно, вес воды в пикнометре – 102,2 г.

Для примера рассчитаем один столбец таблицы:

Пусть 319,6 г – вес пикнометра с суспензией, тогда

Вес суспензии в пикнометре (P): 319,6 – 182,9 = 136,7 г

Вес сухого вещества: 136,7 – 102,2 = 34,5 г

Тогда вес сухого вещества с учетом плотности массы (P₁) =

= 34,5 * Поправочный коэффициент для массы = 34,5 * 1,625 = 56,1 г

P = 136,7 – 100%

P₁ = 56,1 – X

X = (56,1*100)/136,7 = 41,0 – Вес сухого вещества в %, тогда:

100 – 41,0 = 59,0 – Влажность (W)

Плотность: D = P / W;

D = 136,7 / 102,2 = 1,338.

Полученные данные заносятся в журнал с таблицей (Рисунок 2)

Вес пикнометра	300,0	…	319,5	319,6	319,7	…	400,0
Вес суспензии в пикнометре (P)		…		136,7		…
Вес сухого вещества с учетом плотности массы (P1)		…		56,1		…
Влажность (W)		…		59,0		…
Плотность (D)		…		1,338		…

Рис.2

6. Методика анализа и расчета показателей качества заготовительной массы лаборантом с помощью таблицы соотношений.

6.1 Пример расчета дозировки каолина:

Лаборанту приносят на расчет анализа глинистые – глину и каолин. Далее с помощью пикнометра лаборант взвешивает глину и каолин. По таблице соотношений (Рисунок 2) находит соответствующие данному весу влажность (W) и плотность (D). Далее производит расчеты, описанные ниже.

Часть таблицы соотношений для расчета каолина, которая ограничивается допустимыми показателями влажности (W) представлена на рисунке 3.

Вес пикнометра	319,6	319,5	319,4	319,3	319,2	319,1	…	321,0	321,1	321,2	321,3	321,4	321,5
Вес суспензии в пикнометре (P)	136,7	136,6	136,5	136,4	136,3	136,2	…	138,1	138,2	138,3	138,4	138,5	138,6
Вес сухого вещества с учетом плотности массы (P1)	56,1	55,9	55,7	55,6	55,4	55,3	…	58,3	58,5	58,7	58,8	59,0	59,2
Влажность (W)	59,0	59,1	59,2	59,3	59,4	59,5	…	57,8	57,7	57,6	57,5	57,4	57,3
Плотность (D)	1,338	1,337	1,336	1,335	1,334	1,333	…	1,351	1,352	1,353	1,354	1,355	1,356

- Данные, необходимые для расчета глинистых (в данном случае каолина).

Рис. 3

Расчет глинистых:

А = 100% - Влажность = 100% - 57,8 = 42,2%

В = Вес каолина по сухому* / A = 992 / 42,2 = 2,350

C₁ = Дозировка каолина (на одну шаровую мельницу)

С = B / Плотность (D) = 2,350 / 1351 = 0,001739 [1739] м³

С₂ = Дозировка каолина (на две шаровые мельницы)

С₂ = 1739*2 = 3478(м³)

* - Показатель, который рассчитывает технолог (см. таблицу 1)

Аналогичным способом рассчитывается дозировка второго каолина и глины.

Отличие расчета глины от каолина в том, что допустимые показатели влажности глины заключаются в пределах от 67 до 73%.

6.2 Расчет остатка и влажности составляющих в шаровых мельницах.

Еще одна главная обязанность лаборанта – правильный расчет остатка и влажности первых трех составляющих (См. таблицу 1) – кварцевого песка, черепа утильного и воды в шаровых мельницах.

Лаборанту приносят на анализ состав из этих трех элементов. Также с помощью пикнометра лаборант взвешивает данный состав. По таблице соотношений (Рисунок 4) находит соответствующие данному весу влажность (W) и вес сухого вещества с учетом плотности массы (P₁). Далее производит расчеты, описанные ниже.

Вес пикнометра	329,2	329,3	329,4	329,5	329,6	329,7	…	335,0	335,1	335,2	335,3	335,4	335,5
Вес сухого вещества в пикнометре (P)	146,3	146,4	146,5	146,6	146,7	146,8	…	152,1	152,2	152,3	152,4	152,5	152,6
Вес сухого вещества с учетом плотности массы (P1)	71,7	71,8	72,0	72,2	72,3	72,5	…	81,1	81,3	81,4	81,6	81,7	81,9
Влажность (W)	51,0	50,9	50,9	50,8	50,7	50,6	…	46,7	46,6	46,6	46,5	46,4	46,3
Плотность (D)	1,432	1,432	1,433	1,434	1,435	1,436	…	1,488	1,489	1,490	1,491	1,492	1,493

- Данные, необходимые для расчета остатка и влажности составляющих в шаровых мельницах.

Рис. 4

Если вес пикнометра 329,2 то влажность (W) = 51,0% и вес сухого вещества с учетом плотности массы (P₁) = 71,7. Лаборант определяет остаток с суспензии – 2,1(г)

Конечный остаток (для определения готовности) = 2,1 / 71,7 = 0,029 [2,9] г

Далее по полученному остатку производится аналитика:

2,8 и 2,9 г – Нормальные остатки (шаровая мельница готова)

2,7 и 2,6 г – Максимально допустимые остатки (шаровая мельница готова)

3,0 и 3,1 г – работу шаровой мельницы продлить на 10 минут;

3,2 и 3,3 г – продлить на 15 минут;

3,4 г – продлить на 20 минут;

3,5 и 3,7 г – продлить на 30 минут;

4,0 и более – продлить на 1 час (произвести повторную пробу).

Допустимые показатели влажности состава в шаровых мельницах: 48 ± 3%

Аналогично производится расчет остатка и влажности в остальных восьми шаровых мельниц кроме шаровой мельницы с глазурью. Отличие заключаются в допустимом показателе влажности: 47,5 ± 1,5%, а также в аналитике докрутки шаровой мельницы:

0,05 и 0,06 г – нормальные остатки (шаровая мельница готова)

0,07 г – продлить работу на 15 минут

0,08 г – продлить работу на 30 минут

0,09 г – продлить работу на 50 минут (произвести повторную пробу)

При выполнении расчетов дозировок глинистых, остатков и влажностей в шаровых мельницах лаборант следует в МЗЦ и дает распоряжения рабочему персоналу по рассчитанным данным.

Все рассчитанные данные лаборанта и технолога заносятся в журнал, для последующей месячной отчетности центральной технологической службе (ЦТС) предприятия.