Основные понятия и определения

Процесс – совокупность последовательных действий для достижения какого-либо результата. Процесс всегда связан со временем и поэтому является динамическим.

Технология – совокупность производственных методов и процессов в определенной отрасли производства, а также научное описание способов производства.

Технология подразделяется на материальную и информационную.

Материальные технологии – технологии преобразования энергии и вещества в конечный продукт, имеющий материальную или энергетическую природу.

Информационные технологии – технологические преобразования исходного информационного «сырья» в конечный информационный продукт, что связано с получением, преобразованием, хранением, передачей и выдачей информации.

Информационное «сырье» - первичные данные о состоянии любых элементов входящих в системы управления, в том числе технологических процессов и внешней окружающей среды, с которой эта система взаимодействует.

Производственным процессом принято называть совокупность всех этапов производства изделий. Производственный процесс включает в себя изготовление заготовок деталей, различные виды их обработки, контроль качества, сборку и испытание агрегатов и машин. На предприятиях производственный процесс подразделяется на части, которые размещаются по отдельным специализированным цехам или корпусам: литейное, механосборочное производства и др.

Технологическим процессом называется часть производственного процесса, которая непосредственно связана с механической и термической обработкой или сборкой изделия (детали).

В дальнейшем под технологическим процессом будем понимать процессы переработки вещества или энергии с целью получения продукта или полупродукта с требуемыми свойствами.

Механизация – замена ручного труда работой машин и механизмов. В механизации процессами работы машин управляет человек.

Автоматика – (от греческого слова автоматос) – самодвижущийся. Первые сведения об автоматических устройствах появились во 2 в. н. э. в трудах Александрийского, где описывались автоматы по открытию дверей храма, дозировки воды.

Автоматизация — одно из направлений научно-технического прогресса, применение саморегулирующих технических средств, экономико-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.

Наряду с термином автоматический, используется понятие автоматизированный, подчеркивающий относительно большую степень участия человека в процессе.

Автоматизируются:

1. производственные процессы;

2. проектирование;

3. организация, планирование и управление;

4. научные исследования.

5. бизнес-процессы

Цель автоматизации — повышение производительности труда, улучшение качества продукции, оптимизация управления, устранение человека от производств, опасных для здоровья, повышение надежности и точности производства, уменьшение времени обработки данных.

Автоматизация, за исключением простейших случаев, требует комплексного, системного подхода к решению задачи, поэтому решения стоящих перед автоматизацией задач называются системами, например:

1. система автоматического управления (САУ);

2. система автоматизации проектных работ (САПР);

3. автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП).

Автоматизация обладает рядом преимуществ и недостатков в сравнении с предыдущим этапом технического развития.

К основным преимуществам можно отнести:

1. Замена человека в задачах, включающих тяжелый физический или монотонный труд.

2. Замена человека при выполнении задач в опасных условиях (а именно: пожар, космос, извержения вулканов, ядерные объекты, под водой и т.д.)

3. Выполнение задач, которые выходят за рамки человеческих возможностей по весу, скорости, выносливости и т.д.

4. Экономика улучшения. Автоматизация может вносить улучшения в экономику предприятия, общества или большей части человечества.

Основными недостатками автоматизации являются:

1. Рост уровня безработицы из-за высвобождения людей в результате замены их труда машинным.

2. Технические ограничения.

3. Угрозы безопасности. Уязвимость.

4. Непредсказуемые затраты на разработку.

5. Высокая начальная стоимость.

Управление - это любое воздействие на производственный процесс с целью получения желаемого эффекта. Основные составляющие части управления:

1. контроль за процессом,

2. анализ информации и принятие решения,

3. воздействие на процесс (исполнение).

Аппараты, машины, установки, трубопроводы и другое оборудование, при помощи которых осуществляется технологический процесс, на который направлено управление, носят название объектов управления.

Автоматизация технологических процессов

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенных для реализации систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

1. повышение эффективности производственного процесса;

2. повышение безопасности производственного процесса.

Цели достигаются посредством решения следующих задач:

1. улучшение качества регулирования;

2. повышение коэффициента готовности оборудования;

3. улучшение эргономики труда операторов процесса;

4. хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях.

Решение задач осуществляется при помощи:

1. внедрения современных методов автоматизации;

2. внедрения современных средств автоматизации.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) — комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях.

АСУТП как правило, иерархически организованная двух – или трехуровневая система, выполняющая функции:

1. сбора информации о состоянии технологического объекта управления;

2. поддержание технологических параметров на заданных значениях (уставках);

3. контроль за технологическими параметрами, для которых не выполняется функция регулирования;

4. сигнализация о параметрах, значения которых вышли за пределы, рассматриваемые как предельно допустимые;

5. блокировка управлений, являющихся результатом ошибочных действий технологического персонала;

6. противоаварийная защита процесса и производства при возникновении аварийных ситуаций.

Составными частями АСУТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило АСУТП 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, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.

Автоматизация производственных процессов. Ступени автоматизации.

Автоматизация производственных процессов – комплекс мероприятий по разработке высокоинтенсивных технологических процессов и создания на их основе высокопроизводительного оборудования, выполняющего технологические и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

Первая ступень автоматизации

Автоматизация рабочего цикла, т.е. создание автоматов и полуавтоматов. На этой ступени автоматизация охватывает единичную технологическую операцию обработки, контроля или сборки, а также вспомогательные процессы, непосредственно связанные с выполнением технологических операций. В соответствии с этим различают :

1. рабочие ходы – функциональные действия механизмов, устройств, инструментов в машине или агрегате, которые непосредственно реализуют технологический процесс;

2. холостые ходы – функциональные действия механизмов и устройств в машине или агрегате, которые создают необходимые условия для выполнения технологического процесса (загрузка и съём изделий, их зажим или разжим, подвод и отвод инструмента и др.).

Автомат - это рабочая машина, которая самостоятельно выполняет все рабочие и холостые ходы, кроме операций наладки и устранения отказов в работе. Конструктивным признаком автомата является наличие полного комплекса механизмов рабочих и холостых ходов, выполняющих все действия, необходимые для получения годной продукции.

Наибольшее распространение получили машины и агрегаты циклического действия, в которых рабочие и холостые ходы периодически повторяются через определенный интервал времени, называемый рабочим циклом. За каждый рабочий цикл выдается либо одно изделие, либо партия изделий.

На первой ступени автоматизации автоматические машины и агрегаты, образующие технологические комплексы, непосредственной связи между собой не имеют. Функции межстаночной транспортировки, накопления заделов, разделения или соединения потоков изделий при их передаче на очередную операцию обработки производятся вручную или с помощью средств механизации.

Вторая ступень автоматизации

Автоматизация системы машин, создание автоматических линий. На второй ступени автоматизация выходит за рамки конкретной операции и охватывает весь технологический процесс, который является совокупностью операций получения конструкционных материалов, их обработки, сборки и контроля деталей, сборочных единиц, изделий в целом. В этом случае автоматизация также охватывает процессы, непосредственно с технологией уже не связанные (межагрегатное транспортирование, накопление межоперационных заделов и др.).

Автоматическая линия (АЛ) - система машин-автоматов, расположенных в технологической последовательности, объединенных автоматическими механизмами и устройствами для транспортирования изделий, разделения и соединения их потоков, накопления заделов, изменения ориентации, удаления отходов, а также системой управления.

Конструктивным признаком АЛ является наличие встроенного автоматически действующего технологического оборудования (машин, агрегатов), вспомогательного оборудования для выполнения межагрегатных функций (комплекта целевых механизмов автоматической линии) и развитой системы управления, которая координирует работу технологического и вспомогательного оборудования вплоть до сигнализации об отказах, а также выполняет функции организационно-экономического характера.

Основной признак АЛ – ее технологическое назначение. По этому признаку можно выделить:

1. линии, предназначенные для выполнения одного вида технологических операций (например, для механической обработки, для сборки узлов, для штамповки, для термообработки и т. п.),

2. линии для выполнения нескольких видов операций (например, для механической обработки и сборки; для термообработки и гальванических покрытий; для контроля, рассортировки и упаковки изделий). Такие линии называют комплексными.

Важнейшие характеристики автоматических линий:

1. характер встроенного технологического оборудования (одно- или многопозиционное; последовательного, параллельного или смешанного действия);

2. вид межагрегатной связи.

При жесткой межагрегатной связи технологическое оборудование с помощью транспортных средств (транспортеры, автоматические манипуляторы) блокируется воедино и работает в едином ритме, отказ любого конструктивного элемента может привести к отказу и простою всей линии.

При гибкой межагрегатной связи между каждой парой машин или агрегатов, встроенных в автоматическую линию, имеется автоматический накопитель заделов.

Третья ступень автоматизации

Комплексная автоматизация систем машин, создание автоматизированных и автоматических участков. На этой ступени автоматизация охватывает совокупность технологических процессов на участке с соответствующим усложнением функций транспортирования и складирования изделий, удаления отходов и особенно автоматического управления.

В массовом производстве автоматизированные участки включают несколько АЛ, выпускающих одинаковые или различные изделия, а также могут быть реализованы как комплексные автоматические линии с разнообразными технологическими процессами (например, заготовительными, механической обработки, термической обработки, сборки, контроля).

В серийном производстве, где используется переналаживаемое автоматическое технологическое оборудование, автоматизированные и автоматические участки создаются с управлением от ЭВМ в виде автоматизированных технологических комплексов.

Автоматизированный технологический комплекс (АТК) - совокупность автоматизированного технологического оборудования и высокоэффективной автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Комплекс технических средств АСУ (КТС) включает вычислительные и управляющие устройства, устройства передачи сигналов и данных, датчики сигналов и исполнительных устройств и т. д.