Инноватика

Глава 14. Методы развития технологий

пульсирующий конвейер смещает на следующую операцию (на следующее рабочее место).

Прерывные поточные линии вследствие рассинхронизации технологических операций обычно работают в комплекте не с рабочим конвейером, а с распределительным. Он отличается от рабочего конвейера тем обстоятельством, что распределительный конвейер только транспортирует изделие между смежными операциями, а изготовление (обработку, сборку) осуществляют вне конвейера. В процессе межоперационного транспортирования изделий на прерывной поточной линии они попадают в так называемый оборотный (межоперационный) задел, из которого полуфабрикат передают в рабочую зону оборудования для обработки, из которой после выполнения операции его вновь направляют на перемещение распределительным конвейером к следующей операции. Рассинхронизация времени выполнения смежных операций объясняет различную величину относительной производительности операций и накопление или ускоренное расходование оборотного межоперационного задела.

Как прерывные, так и непрерывные поточные линии в зависимости от номенклатуры изготовляемых на них изделий могут быть одно- и многономенклатурными. Многономенклатурные поточные линии отличает от групповых потоков, рассмотренных выше для участков группового производства, следующее обстоятельство. На многономенклатурной групповой поточной линии в поток, как правило, одновременно вводят для обработки несколько партий изделий. Другими словами, в групповом производстве на разных стадиях обработки мы увидим различные партии изделий, что характерно для данной формы организации технологического процесса. В многономенклатурных поточных линиях прерывного и непрерывного типа два разных изделия (одно в запуске, другое – на выходе с линии) мы увидим только в момент переналадки линии с одного изделия на другое. За пределами этого интервала времени многономенклатурная поточная линия обычно работает как однономенклатурная до момента следующей переналадки, например, через несколько смен.

Комплексы поточных линий при компоновке цеха или производственного корпуса могут иметь не только рядные схемы, как показано на рис. 14.10, б, но и более сложные структуры,

381

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

например, роторной автоматической линии ( рис.14.10, в), которые наряду с проектами автоматических поточных линий (рис.4.10,б) также разрабатывают в проектах технического перевооружения производства и/или в проектах комплексной автоматизации.

Рис. 14.10, в. Схема роторной автоматической линии

Повышение в проектах технического перевооружения уровня автоматизации рассматриваемой формы организации технологических процессов позволяет создавать автоматизированные и автоматические поточные линии.

Для повышения надежности их работы и упрощения выполнения условия синхронизации технологического процесса многооперационные автоматические поточные линии делят на секции (для особо крупных автоматических линий возможно деление на участки). Такие секции или участки разделяют бункерами-накопителями. Включение бункеров-накопителей обеспечивает накопление в них межоперационных заделов. Следствием этого является возможность синхронизации не всех операций технологического процесса, а только части, которые отделены бункерами-накопителями. Эта особенность существенно упрощает проектную задачу. Второе достоинство бункеровнакопителей заключается в том, что в случае отказа оборудования из-за технических неполадок любого станка автоматическая линия продолжает работать: предшествующие участки работают на пополнение бункера-накопителя, который установлен до отключенной для восстановления работоспособности секции, а

382

Глава 14. Методы развития технологий

последующая часть линии работает от бункера-накопителя, который замыкает отключенную для восстановления секцию.

Автоматическая поточная линия с точки зрения рабочегооператора, который работает на загрузочной позиции, может представлять одно рабочее место. В этой связи на классификации (рис. 14.7) структуры автоматических поточных линий отнесены к сегменту 3.4. В смежном множестве автоматических поточных линий (4.3 рис. 14.7) находятся роторные и роторно-конвейерные комплексы, которые имеют еще более высокую, чем рассмотренные автоматические линии, производительность. Они отличаются от автоматических поточных линий других типов, в которых процессы обработки и транспортировки, как правило, разделены во времени тем, что на роторных автоматических линиях и процессы обработки, и процессы транспортировки изготовляемого изделия полностью совмещены ( рис. 14.10, в).

К участкам четвертого класса (прямоугольник 4, рис. 14.7) с подетальной специализацией рабочих мест, как уже было отмечено выше, относят чаще всего автоматные участки (рис. 14.11). Не останавливаясь подробно на смежных 1-му и 4-му классам сегментах (это обычно производственные участки на основе станков-комбайнов, станков типа «обрабатывающий центр» и других типов многооперационных станков), отметим, что все перечисленные выше компоновочные схемы при изменении производственной программы в проектах реконструкции и технического перевооружения могут трансформироваться в смежные классы структурных схем.

В проектах технического перевооружения кроме компоновок производственных участков разрабатывают планировки производственных групп оборудования. Они включают несколько единиц оборудования, которые входят в зону обслуживания одного рабочего места бригады, либо рабочего-многостаночника на участке. В качестве примеров таких групп могут служить также роботизированные технологические комплексы, гибкие производственные модули, небольшие поточные или автоматические линии, группы прутковых автоматов, роторные и роторноконвейерные комплексы, группы многостаночного обслуживания автоматизированного оборудования, объединенные рабочие места комплексных или специализированных бригад и т.д.

383

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

Рис. 14.11. Планировка участка прутковых автоматов

Для выполнения чертежа технологической планировки оборудования в проекте технического перевооружения производственного корпуса, цеха, участка или производственной группы оборудования необходимо выполнять расчеты потребности в оборудовании и численности рабочих по каждому производственному участку и отделению ( табл. 14. 4).

Документация проектов технического перевооружения, заполняемая в виде таблиц, ведомостей, технологических карт, текстовых документов предполагает применение как стандартных форм (маршрутные карты, технико-нормировочные карты, спецификации оборудования, и т.п.), так и типовых форм документации (ведомость расчета приведенной программы, ведомость расчета оборудования, ведомость расчета численности рабочих).

384

а) для участков с технологической формой специализации

б) для участков группового производства

385

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

г) для участков с подетальной специализацией рабочих мест (автоматные участки)

В связи со спецификой проекта технического перевооружения производства технологи-проектировщики при разработке чертежа технологической планировки оборудования или объемного макета производственного подразделения обязаны в первую очередь выполнять главные требования инновационной деятельности, которые предъявляют к новым технологиям и оборудованию10.

10 Например, для обеспечения высокоскоростного резания, внедрения мехатронных технологий, прогрессивных методов обработки, автоматических, роторных и роторноконвейерных комплексов, оборудования роботизированного производства, автоматизированных конвейеров, трансманипуляторов и других новых технологий и высокоавтоматизированных средств технологического оснащения.

386

Глава 14. Методы развития технологий

Чертеж технологической планировки оборудования в проекте технического перевооружения или реконструкции производства является ответственным документом, так как на его основе осуществляется разработка многих других принципиальных документов полного комплекта проектно-сметной документации:

−монтажного плана оборудования;

−дизайн-проекта или проекта архитектурно-художественного оформления интерьера помещения;

−спецификаций оборудования и локальных смет на его приобретение, транспортировку и монтаж;

−расчет объектных и сводных смет, определяющих сумму инвестиций и их эффективность по проекту в целом;

−ведомостей оргтехоснастки, используемой в проекте;

−технических заданий на проектирование специального, нестандартизованного оборудования и т.д.

Чертежи выполняемых в проекте компоновок и планировок должны соответствовать Государственным стандартам, строительным нормам и правилам, нормам технологического проектирования, стандартам безопасности труда (требованиям к помещениям и мероприятиям безопасности труда, в том числе к производственным процессам, ограждениям, нормам освещения, электробезопасности, использования химических источников тока, преобразователей энергии, пожаро- и взрывобезопасности и т.п.).

14.3. Комплексная автоматизация

Как уже было отмечено, инновационные изменения в технической системе связаны с изменением свойств и состояний трех потоков, которые осуществляют машины (преобразуют потоки энергии), аппараты (от лат. apparatus – оборудование, они преобразуют потоки вещества) и приборы11 (преобразуют потоки информации). Устройства, которые преобразуют любую

11 Информационные машины (компьютер, ЭВМ, либо другой прибор), в отличие от рассмотренных выше машин по преобразованию потоков материалов и энергии, преобразуют сигналы одного вида в сигналы другого вида или изменяют содержание таких сигналов. Эти устройства также рассматривают в качестве машин специального вида, так как они, как правило, работают в комплексе с принтером (преобразует информационные потоки в материальные) и энергетическими устройствами.

387

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

комбинацию названных потоков (энергии, материалов и информации) в обобщенном виде также часто называют машинами.

Машины в различных технологиях могут относиться как к средствам механизации, так и автоматизации. Автоматизируют с помощью таких машин различные процессы:

−технологические, энергетические, транспортные;

−научные исследования;

−проектирование различных устройств, комплексов и производств, в том числе техническую подготовку производства и инновационное проектирование;

−планирование и управление;

−медицинское и техническое диагностирование;

−учет и статистическую обработку данных;

−программирование и многое другое

вцелях повышения производительности труда, качества работ или устранения человека из процессов, связанных с тяжелым, монотонным, малоквалифицированным трудом, особенно во вредных для человека условиях. В данном разделе мы рассмотрим использование комплексной автоматизации только для целей технического перевооружения производства.

Автоматизацию в настоящее время чаще всего рассматривают как применение технических средств, методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации. При этом теорию и принципы автоматизации разрабатывает специальная отрасль науки и техники под названием автоматика, теоретической базой которой является теория автоматического управления. Автоматика и комплексная автоматизация весьма тесно связаны с инноватикой как с более общим понятием научно-технического прогресса при решении задач разработки и внедрения самоуправляемых машин.

Автоматизация чаще всего основывается на предварительной механизации производственных процессов. При этом механизация позволяет с помощью машин частично или полностью устранять энергозатраты человека, необходимые для производства продукции. Вот почему механизация процесса должна рассматриваться как применение энергии неживой природы в

388

Глава 14. Методы развития технологий

технологическом или другом производственном процессе, полностью управляемыми людьми. Она осуществляется в целях сокращения трудовых затрат, повышения качества продукции и улучшения условий труда работающих.

В отличие от механизации процесс автоматизации предполагает внедрение машин, существенным отличием которых является самоуправление. Поскольку управление основывается на информационном обмене, то особенности процесса автоматизации следует рассматривать в первую очередь с учетом замены информационно-управляющей функции труда человека работой машин. Следовательно, определяя категорию «автоматизация», следует иметь в виду, что новым и особенным моментом в этом случае является применение энергии неживой природы для выполнения и управления процессами без непосредственного участия людей.

Комплексная механизация и автоматизация. Для повышения уровня или состояния механизации и автоматизации в проектах технического перевооружения производства широко используют мероприятия комплексной механизации и автоматизации. Рассмотрим это явление более подробно. Необходимость детализации данного понятия определяется тем, что термины и определения в данной области проектирования трактуют произвольно чаще, чем может показаться. Нередко под понятием «комплексная автоматизация» понимают сплошную, всеобъемлющую или даже тотальную автоматизацию, хотя это далеко не так.

Комплексность12, в том числе и механизации, и автоматизации, – одна из характеристик структуры рассматриваемого объекта или явления. Она не может быть правильно понята без анализа изучаемой системы. Всякий объект представляет собой объединение первичных составных частей, их сочетание в определенных целях – систему. Оценивая занятость части или всех компонентов в реализации какого-либо явления, например, автоматизации всем объектом (например, участком, цехом) можно говорить о комплексности такого участия. Отсюда комплексность есть ни что иное, как выражение доли участия некоторых или всех

12 От лат. complexus – 1) связь, сочетание, построение; 2) охватывание, объятие.

389

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

компонентов в реализации всей системой, т.е. всеми компонентами какого-либо явления, например, механизации или автоматизации.

Комплексность есть явление структурно-иерархическое, своеобразно проявляющееся на разных ступенях развития объекта анализа и проектирования. Применительно к производственным процессам прежде всего можно отметить комплексное усовершенствование оборудования и других средств технологического оснащения на отдельных операциях. В данном случае имеется относительно низкая, как бы первичная ступень комплексности, где объектом (подсистемой) является технологическая операция, а ее первичными компонентами – орудия труда или средства технологического оснащения, используемые для выполнения технологических и вспомогательных переходов.

Второй, более высокий уровень комплексности, – это построение следующего по сложности структурного образования – технологического процесса. Объектами третьей ступени комплексности могут приниматься уже не отдельные технологические процессы, а их системы, объединенные единой производственной задачей в пределах производственного участка или отделения какого-либо цеха. Четвертой ступенью комплексности можно считать производственные процессы в пределах цеха. Пятой – комплексную механизацию и автоматизацию в рамках производственного корпуса при организации производства технологически однородной группы цехов: механических, сборочных, ремонтных, инструментальных и т.д. Шестая ступень – комплексная механизация и автоматизация предприятия в целом. Седьмая ступень относится к союзу, ассоциации, холдингу или другому объединению предприятий.

Из приведенной схемы следует, что в реализации данной системой какого-либо явления техническая система может либо вообще не участвовать, либо ее участие может иметь две разновидности: единичную или комплексную (более одного). По своей природе комплексность может быть либо частичной, либо полной. Это означает, что в реализации рассматриваемого явления, например, механизации или автоматизации, в первом случае участвуют не все компоненты системы, а во втором – все компоненты без исключения.

390