книги из ГПНТБ / Технические и экономические основы литейного производства

вающие ее нормальное функционирование по заданному алгорит­ му. Алгоритмы функционирования систем, на базе которых раз­ рабатываются соответствующие алгоритмы управления, пред­ ставляются, как было показано выше, в виде математических моделей литейных процессов с наложением на них аналитичес­

тивным Кт.а- Первый представляет собой простое наблюдение за

течением процесса, не оказывающее влияния на его параметры. Назначение его — установление момента получения заданных показателей элементарного процесса. Пассивный контроль может осуществляться непосредственным слежение за предметом об­ работки (объектом производства) — прямой контроль — или за косвенными характеристиками процесса, например временем осуществления процесса, либо его качественными показателями, например количеством встряхиваний стола формовочной маши­ ны,— косвенный контроль.

Активный непрерывный контроль непосредственно влияет на течение элементарного процесса, состоит в формировании инфор­ мации о его состоянии в каждый данный момет времени и пере­ даче этой информации на исполнительные органы управления, которые, воздействуя на параметры элементарного процесса, поддерживают их стабильными или улучшают.

Так, например, уплотнение смеси встряхиванием с подпрес­ совкой на универсальной формовочной машине состоит из двух технологических элементов со следующими приемами: первый — включение машины { У ' ) , уплотнение смеси встряхиванием (П ),

101

наблюдение за ходом элементарного процесса (Кт.п, К " ) , оста­ новка машины (У ")', второй — включение машины — прессового механизма ( У ' ) , уплотнение смеси прессованием (Я ), наблюде­

вание направления движения и скорости перемещения в соответ­

1.По значению элементов в составе производственного про­ цесса элементы делятся на два типа: основные и вспомогатель­ ные.

2.По характеру объекта (предмета) производства элементы первого типа делятся на два подтипа: основанные на материаль­

ной субстанции (металл, смесь, оснастка и др.) — подтип рабо­ чих элементов и основанные на информации — подтип информа- ционно-управляющих элементов. Элементы первого подтипа яв­ ляются энергоемкими, требуют значительных энергетических ресурсов и физических усилий человека. Для осуществления эле­ ментов второго подтипа используется главным образом умствен­ ная деятельность человека или заменяющие ее малоэнергоемкие

ляемых отливок. К этому классу элементов относятся, например, плавка металла, его модифицирование и заливка в формы, из­ готовление каждой из полуформ, установка стержня и сборка формы, приготовление формовочной и стержневой смеси, изго­ товление каждого из стержней, затвердевание отливки, ее вы­ бивка и очистка и пр. Технологическими являются также эле­ менты, обеспечивающие дозирование компонентов шихты, формо­ вочных материалов и формовочной смеси;

2- й класс — транспортные элементы, обеспечивающие пер мещение средств производства (предметов обработки, оснастки и т. д.) с целью нормального функционирования элементов 1-го класса. К этому классу относятся: транспортирование шихты и жидкого металла, состоящее из нескольких элементов; переме­ щение опоки к столу формовочной машины и собранной формы на литейный конвейер; перемещение этажерки со стержнями

102

к рабочему месту формовщика; транспортирование формовочной смеси и др.;

3-й класс — управляющие элементы, обеспечивающие осуще­ ствление технологических и транспортных элементов по заданной

Т и п ы э л е м е н т о в

Рис. 29. Классификация элементов производственного процесса

программе или выбор оптимальных условий их осуществления, а также управление производственным процессом в целом. На­ пример, управление операцией шихтовки (набором и взвешива­ нием шихты), управление плавкой металла (регулирование рас­ хода дутья при ваграночном процессе или электрическим режи­ мом на электропечах) — оба управляющих эламента могут осу­ ществляться рабочими, а управление процессом в целом выпол­ няется мастером. Управление процессом изготовления литейной формы осуществляется также рабочим, а управление формовоч­ ным отделением, состоящим из однотипных процессов,— масте­ ром и т. д.;

103

4- й класс — информационные элементы, обеспечивающие фо мирование информации о параметрах и показателях процесса, а также установление их оптимальных значений. К этому классу элементов относятся, например, расчет состава шихты, установ­ ление температуры перегрева жидкого металла и полученного химического состава сплава, контроль температуры металла при его заливке в формы, контроль влажности формовочной смеси, контроль качества отливок и т. д.;

назначения. В этой связи установочные элементы подразделяют­ ся на установочно-технологические, установочно-транспортные и т. д., например, установка опоки на стол формовочной машины, загрузка шихты в плавильный агрегат и др.;

6- й класс — подготовительные элементы, обеспечивающ крепление объектов производства и других средств производства на рабочем месте, например, крепление модельного комплекта на столе формовочной машины, груза к подъемному устройству.

Рассмотрение пар классов элементов — технологических и транспортных, управляющих и информационных, установочных и подготовительных показывает, что при осуществлении производ­ ственного процесса первые являются ведущими, а вторые — со­ путствующими, дополняющими работу первых.

4. По влиянию сопутствующих элементов последние делятс на ведущие и сопутствующие. По этому признаку рассматрива­ ются классы транспортных и информационных элементов, каж­ дый из которых делится на два подкласса: активных и пассив­ ных элементов:

а) активные транспортные элементы, обеспечивающие все необходимые перемещения средств производства и их доставку непосредственно на рабочее место в потоке производственного процесса, например, перемещение опоки к рабочему месту фор­ мовщика;

б) пассивные транспортные элементы, обеспечивающие внут­ рицеховые перемещения средств производства, обусловленные технологической функцией производственного процесса, но непо­ средственно с ней не связанные (например, транспорт этажерки со стержнями к формовочному отделению, транспорт отработан­ ной смеси и т. д .);

в) активные информационные элементы, обеспечивающие формирование текущей или выработку новой информации и ее использование по ходу производственного процесса. Эти элемен­ ты непосредственно связаны с соответствующими управляющими элементами, что позволяет регулировать параметры процесса по ходу его течения, например установление температуры перегрева жидкого металла;

104

г) пассивные информационные элементы, обеспечивающие выработку новой или формирование текущей информации о па­ раметрах и показателях производственного процесса, включая параметры готовой продукции, непосредственно не используе­ мых по ходу производственного процесса или формируемых вне его основного хода, например такие, как расчет шихты и формо­ вочной смеси.

Каждый из подклассов информационных элементов подразде­ ляется на две категории, определяющие их функцию как конт­ рольные (информационно-контрольные элементы), обеспечиваю­ щие формирование информации о состоянии процесса, его пара­ метрах и показателях, включая готовую продукцию, например установление полученной температуры жидкого металла и влаж­ ности формовочной смеси; логические (информационно-логичес­ кие элементы), обеспечивающие производство информации о необходимых величинах параметров и показателях процесса, например установление необходимой температуры жидкого ме­ талла и влажности формовочной смеси. В несложных системах функции информационных элементов осуществляются приемами контроля управляющих элементов.

Таким образом, внутри производственного процесса помимо транспортных и энергетических потоков создаются разветвлен­ ные информационные потоки, емкость и оперативность которых одновременно с другими факторами обусловливают эффектив­ ность производства и качество отливок.

5. По сложности структуры элементы подразделяются на че­ тыре вида: простые, усложненные, сложные и особо сложные, характеристика которых рассматривается ниже при анализе раз­ личных видов структур элементов.

Комплекс элементов образует производственную систему только тогда, когда эта совокупность объединена единым управ­ лением, т. е. имеет в своем составе управляющий этой системой элемент работы.

Объем производственных систем — количество элементов ра­ боты, входящих в систему, обусловливается предусмотренной организацией производства цеха.

Производственные системы подразделяются на два типа:

процесса;

II — вторичные, образованные на базе первых и обусловлен­ ные их повторяемостью во времени и. в пространстве с целью обеспечения заданного объема выпуска отливок: линия, участок, отделение, являющиеся структурными подразделениями литей­ ного цеха.

Первый тип производственных систем образует технологиче­ скую структуру производства, второй тип — организационную структуру производства.

105

Объединенная единым управлением совокупность различных элементов работы, осуществляемых последовательно или одно­ временно на одном рабочем месте, называется о п е р а ц и е й . Напри­ мер, обдувка модели, установка опоки, заполнение опоки формо­ вочной смесью, уплотнение смеси, снятие опоки являются раз­ личными элементами одной технологической операции изготов­ ления литейной полуформы.

Объединенная единым управлением совокупность различных операций, осуществляемых последовательно или одновременно, называется п р о ц е с с о м . Например, процесс изготовления литейной формы состоит как минимум из трех операций: изготовления нижней и верхней полуформ и сборки формы.

Операции подразделяются на:

1. Технологические — совокупность технологических и актив­ ных транспортных элементов работы, а также непосредственно связанных с ними установочных и подготовительных элементов,

а также непосредственно связанных с ними установочных и под­ готовительных элементов, объединенных единым управлением и имеющих общую цель, состоящую в координации осуществления технологических и других операций и процессов.

4. Информационные — совокупность пассивных информаци­ онных элементов и связанных с ними установочных и подготови­ тельных элементов работы, объединенных единым управлением и имеющих общую цель, состоящую в формировании информа­ ции, необходимой для нормального функционирования производ­ ственного процесса.

Информационные операции подразделяются на:

а) контрольные, обеспечивающие формирование информации о фактических значениях параметров производственных систем, включая параметры готовой продукции;

б) информационно-логические, обеспечивающие выработку информации о необходимых величинах параметров производст­ венного процесса.

В длительно продолжающихся операциях или имеющих боль­

106

стоятельного управления и служащие для удобства расчетов и построения операции [2J.

технологических или технологических и транспортных операций, объединенных единым управлением (управляющим элементом или операцией) и имеющих общую цель технологического назна­ чения.

транспорт формовочной смеси из смесеприготовительного отде­ ления и ее распределение по расходным бункерам формовочных машин представляют собой единую транспортную систему).

Совокупность транспортных процессов и отдельных транспорт­ ных элементов может быть рассмотрена как единая функцио­ нальная транспортная система литейного цеха.

Литейные процессы, или совокупность литейных и транспорт­ ных процессов, создающих продукт производства, над которым

переделов, различных по физико-механическим свойствам и фи­ зико-химической сущности. Назначение этих переделов и их при­ мерный состав показаны в табл. 22.

Как правило, переделы не имеют автономного управления. 3. Процессы управления — совокупность управляющих или

управляющих и информационных операций, объединенных еди­ ным управлением и имеющих общую цель, состоящую в коорди­ нации осуществления технологических и транспортных процес­ сов, а также в разработке программы функционирования произ­ водственного процесса в целом.

Совокупность процессов управления может рассматриваться как функциональная система управления производственным про­ цессом, охватывающим все управляющие и информационные элементы. Одной из основных составляющих единой системы управления производственным процессом является единая ин­ формационная система производственного процесса, обеспечи­ вающая формирование и поиск информации, а также информа­ ционные связи между структурными подразделениями произ­

водственного процесса.

Структурные подразделения литейного цеха — производствен­ ные системы второго типа — представляют собой определенным образом организованную совокупность непрерывно повторяю­ щихся элементов, операций или процессов, частота повторения которых определена заданным объемом выпуска отливок.

107

108

Управление этими структурными подразделениями должно обеспечить:

а) координацию осуществления элементов, операций или про­ цессов;

б) их повторяемость во времени.

Соответственно целевая функция производственных систем этого типа состоит в обеспечении получения необходимых пока­ зателей, стабильно повторяемых по всей массе заданных объек­ тов производства, подлежащих обработке в данном подразделе­ нии.

В терминологическом смысле структурным подразделениям литейного цеха дается следующее толкование:

л и н и я — совокупность последовательно осуществляемых и не­ прерывно повторяющихся элементов или операций, имеющих определенную целевую функцию и единое управление; при син­ хронном осуществлении элементов и операций линии называют­

рывно повторяющихся операций или процессов, имеющих опре­ деленную целевую функцию и единое управление. Например, формовочный, стержневой, заливочный, выбивной участок и т. д.;

о т д е л е н и е — совокупность участков или участков и линий ли­ бо непрерывно повторяющихся различных по содержанию опера­ ций или процессов, имеющих определенную целевую функцию и единое управление, например формовочно-заливочно-выбивное отделение.

Так как в литейном цехе, как правило, имеется ряд линий, участков и отделений, на систему управления производственным процессом возлагается координация их функционирования в со­ ответствии с программой, заданной извне или вырабатываемой по ходу процесса.

Сложность структуры элементов и производственных систем обусловливается характером управляющего воздействия, которое должно соответствовать алгоритму функционирования этой системы.

В общем случае алгоритм функционирования системы задает­ ся в виде У — f ( X , Z ) , где X , У — соответственно исходные пара­ метры и показатели процесса, а Z — его рабочие параметры (здесь для удобства изложения исходные и рабочие параметры процесса кодированы по-разному X и Z). Характеристики рабо­ чих параметров могут быть заданы как постоянные величины, не изменяющиеся в течение процесса: Z = const, либо как перемен­ ные, изменяющиеся по ходу процесса: Z = ѵаг. Характер такого изменения можно представить трояко:

а) как функцию времени или других показателей (по задан­ ной программе) Z = f ( t ) ; метод управления программный;

109

б) как функцию величины одного или нескольких показате­ лей процесса, достигаемую в каждый данный момент времени течения процесса, Z = f ( Y) - , метод управления функциональный; в) как поиск оптимальной величины рабочего параметра по

ходу процесса 2 = f ( X , К); метод управления логический.

элементарный процесс различаются четыре основных вида струк­ туры элементов (рис. 30):

статический. Обязательными составляющими элементов помимо элементарного процесса являются начальное У ' и конечное У " управление и конечный контроль К ' . Примером может служить структура элемента «уплотнение литейной полуформы на прессо­ вом автомате». Каждый цикл состоит из включения прессового механизма (У ), уплотнения формовочной смеси прессовой ко­ лодкой (Я ), конечного контроля хода прессовой колодки ( К " ) , обеспечиваемого специальным устройством, и остановки автома­ та ( У " ) с помощью конечного выключателя.

Частным случаем простой структуры является наличие не­ прерывного пассивного, не влияющего на течение процесса конт­ роля (на рис. 30, а показано пунктиром). Например, при уплот­ нении формовочной смеси на встряхивающей машине рабочий включает и выключает формовочную машину и осуществляет непрерывный пассивный контроль за ходом формовки.

Другим частным случаем может быть наличие текущего (не­ прерывного) пассивного управления Ут.п (показано пунктиром), когда рабочему в силу быстротечности процесса либо из усло­ вий безопасности или по другим техническим причинам прихо­

110