4. Изучение технологических процессов. Изучение автоматизированных систем управления

Производство объединяет трудовые действия людей, естественные и технические процессы, в результате взаимодействия которых создается продукт или услуга. Такое взаимодействие осуществляется с помощью технологий, то есть способов последовательного изменения состояния, свойств, формы, размеров и других характеристик предмета труда.

Прежде всего, это автоматическая поточная линия, которая представляет собой систему машин и автоматов (универсальных, специализированных, многоцелевых), размещенных по ходу производственного процесса и объединенных автоматическими приспособлениями для транспортировки продукции и отходов, накопления заделов, изменения ориентации, управляемыми компьютером. Линии бывают одно- и многопредметными, со штучной и многодетальной обработкой, с непрерывным и прерывистым движением.

Разновидностью автоматической поточной линии является роторная, которая состоит из рабочих и транспортных роторов, где обработка изделий нескольких типоразмеров по сходной технологии осуществляется одновременно с их транспортировкой.

Другой формой является гибкая производственная система (ГПС), которая представляет собой совокупность высокопроизводительного оборудования осуществляющего основной процесс; вспомогательных устройств (загрузочных, транспортных, накопительных, контрольно-измерительных, удаления отходов) и информационной подсистемы, объединенных в единый автоматизированный комплекс.

Основой ГПС является регулируемая компьютером групповая технология, допускающая быструю смену операций и позволяющая обрабатывать различные детали по единому принципу. Она предполагает наличие двух потоков ресурсов: материальных и энергетических, с одной стороны, и информационных, с другой.

ГПС может состоять из гибких производственных модулей (станков с числовым программным управлением и роботизированных комплексов); последние могут объединяться в гибкие автоматизированные линии, а те, в свою очередь, в участки, цехи, а в единстве с компьютерном проектированием и целые предприятия.

Такие предприятия, будучи гораздо меньших, чем прежде размеров, могут выпускать продукцию в требуемых объемах и одновременно быть максимально приближенными к рынку. На них улучшается использование оборудования, сокращается длительность производственного цикла, уменьшается брак, потребность в малоквалифицированном труде, снижается трудоемкость изготовления продукции и общие затраты.

Автоматизация вновь меняет место человека в производственной системе. Он выходит из под власти техники и технологии, вставая рядом с ними, или над ними, а те приспосабливаются не просто к его возможностям, но к тому чтобы обеспечить для него максимально удобные, комфортные условия работы.

Технологии отличаются совокупностью конкретных приемов получения, обработки, переработки исходного сырья, материалов, полуфабрикатов; применяемым для этого оборудованием; последовательностью и местом выполнения производственных операций. Они могут быть простыми и сложными.

Степень сложности технологий определяется многообразием способов воздействия на предмет труда; количеством операций, которые над ним осуществляются; точностью их выполнения. Например, для производства современного грузовика необходимо осуществить несколько сот тысяч операций.

Все технологические процессы принято делить на основные, вспомогательные и обслуживающие. Основные подразделяются на заготовительные, обрабатывающие, сборочные, отделочные, информационные. В их рамках происходит создание товаров или услуг в соответствии с целями фирмы. Для мясокомбината это, например, производство колбасы, пельменей, тушенки; для банка — прием и выдача ссуд, продажа ценных бумаг и т.п. Но на самом деле основные процессы образуют лишь «верхушку айсберга», а его «подводную часть», невидимую для глаз, составляют обслуживающие и вспомогательные процессы, без которых ни одно производство невозможно.

Цель вспомогательных процессов состоит в создании условий, необходимых для осуществления основных. В их рамках происходит, например контроль за техническим состоянием оборудования, его обслуживание, ремонт, изготовление необходимых для работы инструментов и т.п.

Обслуживающие процессы связаны с размещением, хранением, перемещением сырья, материалов, полуфабрикатов, готовой продукции. Они осуществляются силами складских и транспортных подразделений. К обслуживающим процессам можно также отнести оказание работникам фирмы различных социальных услуг, например обеспечение их питанием, медицинским обслуживанием и пр.

Особенностью вспомогательных и обслуживающих процессов является возможность выполнения их силами других специализированных организаций, для которых они являются основными. Поскольку специализация, как известно, ведет к повышению качества и снижению издержек, приобретать такого рода услуги на стороне чаще бывает более выгодно, особенно для небольших фирм, чем налаживать собственное производство.

Все технологические процессы принято в настоящее время классифицировать по шести основным признакам: способу воздействия на предмет труда, характеру связи исходных элементов и результата, типу используемого оборудования, уровню механизации, масштабам выпуска продукции, прерывности и непрерывности.

Воздействие на предмет труда в рамках технологического процесса может осуществляться как при непосредственном участии человека — неважно, идет ли речь о прямом воздействии, или только о регулировании, так и без него. В первом случае, примером которого является обработка деталей на станке, составление компьютерной программы, ввод данных и т.п. такое воздействие называется технологическим; во втором, когда действуют только природные силы (брожение, закисание и пр.) — естественным.

По характеру связи исходных элементов и результата выделяется три типа технологических процессов: аналитические, синтетические и прямые. В аналитических из одного вида сырья получают несколько продуктов. Их примером является переработка молока или нефти. Так, из последней можно извлечь бензин, керосин, солярку, масла, дизельное топливо, мазут, битум. В синтетических — наоборот, из нескольких исходных элементов создается один продукт, например из отдельных деталей собирается сложный агрегат. В прямом технологическом процессе происходит преобразование одной изначальной субстанции в один же конечный продукт, скажем из чугуна выплавляется сталь.

По типу используемого оборудования технологические процессы принято подразделять на открытые и аппаратурные. Первые связаны с механической обработкой предмета труда — резанием, сверлением, ковкой, шлифовкой и т.п. Примером вторых является химическая, термическая и иная обработка, протекающая уже не открыто, а изолированно от внешней среды, например в различного рода печах, ректификационных колоннах и т.п.

В настоящее время выделяется пять уровней механизации технологических процессов. Там, где она отсутствует вовсе, например при рытье канавы с помощью лопаты, речь идет о ручных процессах. При механизации основных операций и выполнении вручную вспомогательных имеют место машинно-ручные процессы; например, обработка детали на станке, с одной стороны, и ее установка, с другой. Когда оборудование функционирует самостоятельно, а человеку остается лишь нажимать кнопки, говорят о частично автоматизированных процессах. Наконец, если без участия человека осуществляются не только производство, но оперативный контроль и управление, например, с помощью компьютеров, имеют место комплексно автоматизированные процессы.

Относительно самостоятельным элементом любого технологического процесса является операция, выполняемая над определенным предметом труда одним рабочим или бригадой на одном рабочем месте. Операции различаются по двум основным признакам: назначению и степени механизации.

По назначению выделяют прежде всего технологические операции, обеспечивающие изменение качественного состояния, размера, формы предмета труда, например выплавка металлов из руды, отливка из них заготовок и дальнейшая их обработка на соответствующих станках. Другой категорией операций являются транспортные и погрузочно-разгрузочные, изменяющие пространственное положение объекта в рамках технологического процесса. Их нормальное осуществление обеспечивают обслуживающие операции — ремонтные, складские, уборочные и т.п. И, наконец, измерительные операции служат для проверки соответствия всех компонентов производственного процесса и его результатов заданным стандартам.

По степени механизации операции делятся на ручные, механизированные, машинно-ручные (комбинация механизированных и ручных работ); машинные (выполняемые всецело машинами, управляемыми людьми); автоматизированные (выполняемые машинами под управлением машин при общем наблюдении и контроле со стороны человека); аппаратурные (естественные процессы, стимулируемые и контролируемые работником, протекающие в замкнутой искусственной среде).

Сами производственные операции, в свою очередь, можно разделить на отдельные элементы — трудовые и технологические. К первым относятся трудовые движения (однократные перемещения корпуса, головы, рук, ног, пальцев исполнителей в процессе осуществления операции); трудовые действия (совокупность движений, производимых без перерыва); трудовые приемы (совокупность всех действий над данным объектом, в результате которых достигается поставленная цель); комплекс трудовых приемов — их совокупность, объединенная либо по технологической последовательности, либо по общности факторов, влияющих на время выполнения.

К технологическим элементам операций относятся: установ — неизменное закрепление обрабатываемой заготовки или сборочной единицы; позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования; технологический переход — законченная часть операции обработки или сборки, характеризуемая постоянством применяемого инструмента; вспомогательный переход — часть операции, не сопровождаемая изменением формы, размеров, состояния поверхностей, например установка заготовки, смена инструмента; проход—повторяющаяся часть перехода (например, при обработке детали на токарном станке переходом можно считать весь процесс полностью, а проходом однократное перемещение резца по всей ее поверхности); рабочий ход — законченная часть технологического процесса, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемая изменением формы, размеров чистоты поверхности или свойств заготовки; вспомогательный ход — то же, не сопровождаемое изменениями.

В заключение необходимо отметить, что от особенностей технологических процессов во многом зависят размеры и структура соответствующего предприятия.

Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин «автоматизированная», в отличие от термина «автоматическая», подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР), являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений.

Важнейшая задача АСУ — повышение эффективности управления объектом на основе роста производительности труда и совершенствования методов планирования процесса управления. Различают автоматизированные системы управления объектами (технологическими процессами — АСУТП, предприятием — АСУП, отраслью — ОАСУ) и функциональные автоматизированные системы, например, проектирование плановых расчётов, материально-технического снабжения и т. д.

В общем случае, систему управления можно рассматривать в виде совокупности взаимосвязанных управленческих процессов и объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Таким образом, можно выделить ряд целей:

1. Предоставление лицу, принимающему решение (ЛПР), релевантных данных для принятия решений

2. Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке данных

3. Снижение количества решений, которые должно принимать ЛПР

4. Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины

5. Повышение оперативности управления

6. Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов

7. Повышение степени обоснованности принимаемых решений

В состав АСУ входят следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое.

Основными классификационными признаками, определяющими вид АСУ, являются:

• сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт, сельское хозяйство, непромышленная сфера и т. д.)

• вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т. д.);

• уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль (министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение, научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок, технологический агрегат).

Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

• планирование и (или) прогнозирование;

• учет, контроль, анализ;

• координацию и (или) регулирование.

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ. Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

Виды АСУ:

• Автоматизированная система управления технологическим процессом или АСУ ТП — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте.

• Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — 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. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.

МДК04.02