Организация и планирование автоматизированных производств. Конспект лекций (тезисы) для обучающихся по направлению подготовки 15.03.04 Автоматизация т

позволяет получать строительную продукцию на базе принятой технологии в заданном количестве, определенного качества и при минимальных затратах.

План — комплекс заданий, объединенных общей целью, которые необходимо выполнить в определенной последовательности и в установленные сроки.

Планирование — функция управления, представляющая собой процесс разработки планов. Данный процесс включает определение показателей деятельности организаций в условиях ограничений по ресурсам и по времени. Это определение направлений, целей, темпов, конкретных количественных и качественных показателей развития тех или иных процессов, а также составление плана действий на определенный отрезок времени.

Планирование строительного производства представляет собой ориентированную на формирование календарного плана деятельность строительной организации в рассматриваемом временном периоде, призванную обеспечить непрерывную и эффективную работу на строительных объектах.

Управление — процесс целенаправленного воздействия управляющей подсистемы или органа, а также субъекта управления на управляемую систему или объект с целью обеспечения его эффективного функционирования и развития.

Управление строительством — это процесс воздействия субъекта управления на управляемый объект, строительную организацию, включающий контроль и регулирование такого воздействия для обеспечения эффективного достижения поставленных целей, т.е. достижения максимальной прибыли (дохода), выполнения производственной программы, своевременной сдачи объекта в эксплуатацию и др.

Эффект — результат деятельности предприятия, соответствующий поставленной цели. Различают следующие виды эффектов: экономический, социальный, экологический, а также различные их сочетания.

Эффективность — показатель, характеризующий выгодность, результативность того или иного мероприятия, степень эффективности использования ресурсов, предназначенных для достижения цели. Этот показатель является соотношением полученных результатов и эффектов к вызвавшим соответствующий эффект произведенным затратам.

11

Функции управления определяют содержание деятельности управляющей подсистемы. К ним относятся:

планирование — разработка плановых заданий;

организация — формирование определенной структуры и установление взаимоотношений между элементами системы; определение прав, обязанностей должностных лиц и исполнителей;

координация — согласование действий различных внешних подсистем по отношению к данной системе;

регулирование — устранение отклонений; регулирование влияния возмущающих воздействий;

учет — составление и анализ отчетности;

контроль — анализ и коррекция комплекса задач и целей; обработка и накопление управленческой информации;

управление — выдача рекомендаций и указаний для достижения целей функционирования системы, анализа и оценки ее деятельности, коррекции возмущающих воздействий на нее.

Автомат — самостоятельно действующее устройство или совокупность устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов, информации.

Автоматизация производства — комплекс технических меро-

приятий по разработке новых прогрессивных технологических процессов и созданию на их основе высокопроизводительного оборудования, выполняющего все основные и вспомогательные операции по изготовлению изделий автоматически, без непосредственного участия человека.

Автоматизированная система управления (АСУ) производст-

вами — это человеко-машинные системы управления, обеспечивающие автоматизированный сбор и обработку информации о состоянии и функционировании технологического производства и осуществляющие на основе полученной информации оптимизацию производственных процессов в соответствии с заданной целью путем выработки и реализации управляющих решений.

Основные функции АСУ производствами — сбор, первичная обработка и хранение информации; оперативное планирование с использованием математических моделей технологических производств;

12

диспетчерское управление; адаптивное и оптимальное управления; информационное взаимодействие с вышестоящими и соседними АСУ через сетевые структуры для предоставления сведений, необходимых для управления на вышестоящем уровне и передачи управляющих воздействий: параметров, критериев и другой информации в Автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) [2].

Гибкое автоматизированное производство (ГАП) — современ-

ная форма производства, обеспечивающая максимальную степень гибкости переналадки оборудования. Гибкость ГАП обусловлена спецификой построения, программного обеспечения, компьютерной поддержки информационных данных и функций управления, применением специальных станков с числовым программным управлением (ЧПУ), обрабатывающих центров (ОЦ), объединенных в гибкие производственные участки, системы (ГПС) с целью обеспечения высокой работоспособности. Системы условно можно разделить на технические и информационные.

Гибкая производственная система (ГПС) — это совокупность оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, ГПМ, отдельных единиц технологического оборудования с ЧПУ и системы обеспечения их функционирования в автоматическом или автоматизированном режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве деталей или изделий произвольной номенклатуры в пределах технологического назначения и установленных значений характеристик.

Система обеспечения функционирования ГПС в автоматизированном режиме включает в себя: автоматизированную транспортноскладскую систему (АТСС); автоматизированную систему инструментального обеспечения (АСИО); автоматизированную систему удаления отходов, а также автоматизированную систему управления (АСУ). Все системы обеспечения функционирования ГПС частично или полностью входят в состав гибкой автоматизированной линии (ГАЛ) или гибкого автоматизированного участка (ГАУ) [8, 11, 14, 19 20].

1.4. Современные аспекты и проблемы

Одним из главных условий научно-технического прогресса является постоянное усовершенствование производства, обновление выпускаемой продукции при соблюдении основного требования — обеспече-

13

ния освоения новой продукции при минимальных затратах и потерях ресурсов. Кроме того, без внедрения на современных предприятиях комплексной автоматизации производства сложно было бы говорить о существенной экономии материальных, трудовых и финансовых ресурсов. Отметим, что в настоящее время осуществляется объединение единичного автоматического оборудования в групповые, многопозиционные системы, линии, управляемые с помощью современной техники. Доля участия человека в производственном процессе сокращается более чем в три раза, при этом создаются и внедряются в эксплуатацию не только автоматические линии, но и участки, цеха-автоматы, управляемые группой ЭВМ на базе принципов и средств гибких производственных систем (ГПС). В перспективе развитие ГПС приведет к созданию автоматизированных заводов, так называемых заводов-автоматов [20]. Завод будущего будет полностью интегрированным производством, включающим в единую систему все необходимые функциональные подсистемы и звенья, обеспечивающие процесс производства продукции на новом качественном уровне от этапа получения задания до реализации готовой продукции, все функции будут автоматизированы на базе применения компьютерной и микропроцессорной техники. Традиционные технологии, использовавшиеся в промышленности, строительстве, машиностроении, уступят место гибким производственным комплексам, робототехнике, наукоемкому производству, основанному на современных информационных компьютерных и лазерных техноло-

гиях, средствах связи [1, 3, 8, 9, 11, 14, 15, 19, 20].

Отметим, что внедрение новых технологий, с одной стороны, приведет к сокращению численности персонала, а с другой — к повышению спроса и, следовательно, удельного веса рабочих и специалистов высокой квалификации. Современные работники должны обладать профессиональными знаниями в области технологии и современного оборудования, творческими способностями и мастерством, способностью оперативно принимать решения и брать на себя ответственность за качество выпускаемой продукции. От эффективной кадровой политики будут зависеть показатели производственно-хозяйственной деятельности предприятий.

Приоритетные направления связаны с развитием гибкого автоматизированного производства (ГАП), выпуском нового технологического оборудования, встраиваемых роботов, приборов, аппаратных средств

14

вычислительной техники. Важная задача состоит в разработке систем имитационного моделирования создания и эксплуатации гибких производственных систем (ГПС), а в будущем и гибких автоматизированных заводов (ГАЗ).

Развитие работ в области искусственного интеллекта, разработка систем, обеспечивающих накопление опыта ошибок, неисправностей, причин аварийных остановок оборудования в памяти рабочих машин, а также обеспечивающих создание самообучающихся машин, очувствление роботов всех видов — это приоритетные направления научных исследований по решению многих производственных задач.

В современном производстве лазерные технологии используют для нанесения различных покрытий на поверхность в целях ее упрочнения; кроме того, лазер применяется для направления движения автоматических тележек, роботизированных каров. Новый вид автоматизации заводских средств связи и коммуникаций — применение волоконной оптики.

Дальнейшее развитие и совершенствование организации и планирования автоматизированных производств связано с разработкой общих принципов создания и эксплуатации ГПС, специализированных технологических САПР, принципов автоматического оперативного планирования, управления и контроля за графиком производственного процесса, принципов и методов управления гибким интегрированным производством и ГАЗ будущего. Развитие требует также и разработки экономических основ гибкого интегрированного производства, включая такие элементы, как нормирование труда, расчет потребности в квалифицированных кадрах, повышение квалификации персонала, вопросы планирования заработной платы и фондов стимулирования оплаты труда, оценки себестоимости продукции, прибыли и показателей эффективности [5, 10, 20].

Вопросы для контроля

1.Назовите причины актуальности дисциплины «Организация и планирование автоматизированных производств».

2.Какие цели преследует данная дисциплина?

3.Что является предметом изучения?

4.Какие задачи стоят перед дисциплиной?

5.Какие современные проблемы она решает?

15

6.Какие основные понятия дисциплины вам известны?

7.Назовите ключевые термины раздела и дайте их определения.

8.Каковы приоритетные направления в области развития автоматизированного производства?

9.Что представляет собой гибкий автоматизированный завод будущего?

10.Какие показатели экономической эффективности рассчитываются при внедрении автоматизированных производств?

11.С какой литературой вы ознакомились по данному разделу?

16

2. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

2.1. Способы и методы организации строительных процессов и производств

Основные понятия темы: производственный цикл; структура производственного цикла; время выполнения основных, вспомогательных и обслуживающих операций; межоперационные, межцикловые и режимные перерывы; способы организации выполнения операций; основные принципы организации производства: ритмичность, параллельность, непрерывность, прямоточность, специализация, кооперация; методы организации производства; поточный метод; ритмичный поток, разноритмичный поток, неритмичный поток; графический расчет; матричный расчет.

Впрактике описания производственных технологических процессов выделяют различные способы организации их выполнения: последовательный, последовательно-параллельный, параллельный.

Общие алгоритмы расчетов времени выполнения технологических процессов при последовательном, последовательно-параллельном, параллельном способах организации операций приводится в [7, 8, 10, 20]. Способы использования этих алгоритмов для объектов управления, связанных с автоматизацией технологических процессов и производств, рассматриваются в [17].

Вспециализированной литературе [3, 4, 6] описывается множество методов организации строительного производства. Среди них можно назвать следующие: узловой, комплектно-блочный, крупноблочный конвейерный, вахтовый, «под ключ», поточный. В лекционном курсе подробно рассматривается поточный метод строительства, как наиболее распространенный и перспективный.

Поточный метод — это метод, при котором бригады рабочих, оснащенные соответствующими наборами инструментов и строительными машинами, выполняют одни и те же разнотипные работы, максимально совмещенные во времени на различных фронтах работ (захватках, участках).

Технологические процессы возведения объектов разделяются на n

составляющих процессов (разнотипных работ), для каждого из которых

17

назначается по возможности одинаковая продолжительность и совмещается выполнение этих работ во времени. Тем самым обеспечивается последовательное осуществление однотипных работ и параллельное — разнотипных.

Различают ритмичные, разноритмичные и неритмичные пото-

ки. Ритмичные — все составляющие потоки имеют единый ритм, т.е. продолжительность выполнения работ каждой отдельной бригадой на частных фронтах одинакова. Разноритмичные — такие, при которых составляющие потоки имеют одинаковый ритм однотипных работ и различные ритмы разнотипных. Неритмичные — такие потоки, при которых продолжительность выполнения каждой отдельной бригадой работ на частных фронтах неодинакова.

Для ритмичных, разноритмичных и неритмичных потоков осуществляется графическая увязка. Матричный способ расчета может быть использован для разноритмичных и неритмичных потоков. Графический способ технологической увязки осуществляется путем анализа построенного графика выполнения работ — циклограммы работ [4, 8, 10]. Матричный способ расчета потоков основан на построении специальной таблицы — матрицы, которая заполняется временными характеристиками, описывающими работу бригад на захватках, и характеризует развитие потоков технологических процессов во времени и пространстве. Сущность матричного способа расчета разноритмичных, неритмичных потоков можно представить пошаговым алгоритмом, приведенным в следующих источниках [4, 8, 10].

Примеры расчетов графическим и матричным способами и алгоритмы с учетом специфики объектов управления приведены в [17].

2.2. Организация автоматизированных производств

Основные понятия темы: автоматизированное производство; организация автоматизированного производства; поточные линии; однопредметные непрерывно-поточные линии (ОНПЛ); однопредметные прерывно-поточные линии (ОППЛ); многопредметные непрерывнопоточные линии (МНПЛ); алгоритмы расчетов линий.

Под автоматизацией производства понимают комплекс технических мероприятий по разработке новых прогрессивных технологических процессов и созданию на их основе высокопроизводительного

18

оборудования, выполняющего все основные и вспомогательные операции по изготовлению изделий автоматически, без непосредственного участия человека.

Организация автоматизированного производства — это органи-

зация использования и сочетание в процессе производства трудовых и материальных ресурсов с целью выпуска в установленные сроки необходимого количества продукции требуемого качества с минимальными издержками производства при применении автоматизированных поточных линий. Процесс организации автоматизированного производства связан с процессом принятия многочисленных решений в различных режимах, регулирующих тот или иной этап производства. Общепринятыми являются: информационно-советующий режим, комбинированный, режим прямого непосредственного цифрового управления.

Основным звеном автоматизированного поточного производства являются поточные линии (ПЛ), на которых производственные процессы осуществляются в соответствии с правилами поточного производства и проведения работ. Различают следующие виды ПЛ:

однопредметные и многопредметные;

прерывные и непрерывные;

автоматические и автоматизированные;

с рабочими конвейерами и распределительными конвейерами.

Основные расчетные параметры ПЛ:

такт ПЛ или ритм производства;

число рабочих мест;

коэффициент загрузки рабочего места;

коэффициент загрузки оборудования;

численность рабочих;

межоперационные заделы;

длительность производственного цикла;

длина конвейера;

параметры транспортных средств.

Алгоритмы расчетов параметров ПЛ представлены в [8, 10, 20], а конкретные примеры расчетов для объектов, связанных с автоматизацией, представлены в [10, 17].

19

Вопросы для контроля

1.Какие существуют способы организации операций?

2.Какой важный параметр определяется при расчете операций?

3.Охарактеризуйте структуру производственного цикла.

4.В чем отличие способов организации операций?

5.Какие существуют методы организации строительного производства?

6.В чем заключаются преимущества поточного способа ведения строительных работ?

7.Чем отличаются строительные потоки?

8.В чем суть графической увязки разноритмичных потоков?

9.В чем суть графической увязки неритмичных потоков?

10.В чем состоит суть матричной формы расчета и увязки разноритмичных потоков?

11.Чем отличается расчет матрицы для неритмичного потока?

12.Что понимают под организацией автоматизированных произ-

водств?

13.Что такое поточные линии?

14.Какие существуют поточные линии?

15.Назовите принципиальные отличительные особенности поточных линий.

16.Каковы основные расчетные параметры поточных линий? Как они определяются?

17.Чем отличаются алгоритмы расчета непрерывно-поточных и прерывно-поточных линий?

20