Инноватика

Глава 14. Методы развития технологий

Такой подход, вскрывая системные основы комплексной механизации и автоматизации, тем не менее, не раскрывает смыслового содержания собственно процессов механизации и автоматизации. Эти процессы, являясь, в первую очередь, способами замены ручного труда машинным, предполагает замену орудий труда на особый вид средств технологического оснащения, называемых машинами.

Процесс автоматизации, который весьма часто основывается на использовании машин как объектов управления, следует рассматривать в первую очередь с учетом замены информационноуправляющей функции труда человека работой специальных блоков управления – систем автоматического управления, командоаппаратов, контроллеров, стоек управления, компьютеров и других устройств автоматизации машин. Фиксируя какой-либо процесс как сумму элементарных действий (технологических процессов, технологических операций, технологических и вспомогательных переходов, рабочих и вспомогательных ходов), выполняемых с помощью машин, можно определить состояние их механизации или автоматизации исходя из представлений теории множеств следующим образом, (рис. 14.12).

Рис. 14.12. Диаграмма Эйлера– Венна для определения состояния механизации и автоматизации технологического процесса:

Р – ручной; М – механизированный; А – автоматический; МР – механи- зированно-ручной; АР(АМР) – автоматизировано-ручной (полуавтоматический); МА(АМР) – автоматизированный.

391

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

Средства технологического оснащения, равно как и структурные компоненты технологических или производственных процессов (технологические операции, технологические или вспомогательные переходы, рабочие и вспомогательные ходы), с помощью которых реализуют перечисленные выше процессы, получают соответствующее название, например, автоматическая технологическая операция, механизированно-ручной инструмент, механизированное приспособление или станок-автомат и другие устройства или способы, отличающиеся уровнем механизации и автоматизации.

На основе показателя уровня механизации и автоматизации в сочетании с расчетом баланса мощностей, решают многие вопросы о выборе объектов усовершенствования технологических процессов, например, для их комплексной механизации и автоматизации. Этот показатель важен и в других проектных процедурах:

−при выборе форм организации технологических процессов и разработке комплектов документации перспективных (проектных) технологических процессов;

−для проектирования высокоавтоматизированных цехов, в том числе в расчетах технико-экономических показателей таких проектов;

−в задачах обоснования компоновок и планировок оборудования производственных участков, линий, групп автоматизированного оборудования;

−при выполнении компоновочных расчетов групп многостаночного обслуживания высокоавтоматизированного оборудования;

−для создания гибких производственных систем, интегрированного и роботизированного производства, автоматических линий, роторных и роторно-конвейерных комплексов;

−при разработке транспортно-технологических схем центральных общезаводских и цеховых автоматизированных складов;

−при определении запасов на этих складах, например, металлорежущего инструмента и т.п.

Важнейшей характеристикой любого производственного процесса, кроме затрат энергии и объемов перерабатываемой информации, является время. Затраты времени, как это уже было

392

Глава 14. Методы развития технологий

отмечено, являются главной расчетной величиной не только объема выпуска продукции, но и характеристикой производственной мощности. Трудозатраты, составляющие нормы штучного времени, содержание этих составных частей штучного времени по состоянию их механизации и автоматизации, также как энергозатраты и объемы перерабатываемой информации предопределяют уровень механизации и автоматизации технологических процессов.

Обоснования уровня механизации и автоматизации. В

зависимости от хронометрического показателя уровня механизации и автоматизации – dt = tмн / tшт ( tмн – машинное, не перекрытое ручным, время выполнения технологической операции или процесса; tшт – штучное время выполнения той же технологической операции или технологического процесса), оценивающего значимость и меру влияния механизации и автоматизации на состояние технологического процесса, можно выделить 8 категорий состояния механизации и автоматизации (табл. 14.5).

Т а б л и ц а 14.5 Категории механизации и автоматизации

Такая аттестация рабочих мест при анализе и выборе объектов технологического (технического) перевооружения позволяет целенаправленно вести работы на повышение уровня механизации и автоматизации производственных процессов. Это, в конечном счете, позволяет обеспечивать рост производительности труда на основе конкретных проектных разработок, так как многократно доказана тесная взаимосвязь роста уровня механизации и автоматизации с увеличением показателя производительности труда.

393

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

Как уже было сказано, показатели уровня механизации и автоматизации используют не только для аттестации рабочих мест, но и во многих других задачах анализа и проектирования производства. Широкий спектр целей применения названных показателей, а также достаточно высокая трудоемкость сплошного анализа уровня механизации и автоматизации при аттестации всех рабочих мест не позволяет на предприятиях ограничиться только одним методом оценки уровня механизации и автоматизации – dт. На разных предприятиях, как в нашей стране, так и за рубежом, используют различные методы расчета показателей уровня механизации и автоматизации. В ряде случаев применяют комплексы показателей уровня механизации и автоматизации, в которых каждая оценка имеет свою строгую целевую направленность и служит не только для сопоставительного анализа, но и позволяет решать другие конкретные проектные задачи.

Для классификации показателей уровня механизации и автоматизации служит понятие технологическая система. Система, как уже было отмечено, – это развивающееся во времени упорядоченное множество элементов, отвечающее требованиям целевой функции. Отсюда в описании любой системы можно выделить три множества:

−S – структуру системы (упорядоченное множество ее элементов, характеризуемое определенными взаимосвязями);

−F – функцию (целевая функция), определяемая в данном случае по величине объемов выпуска продукции, которая зависит не только от затрат времени в производственных процессах, но и от использованных ресурсов: материалов, энергии и информации;

−R – развитие системы, т.е. событий изменения во времени, как первой, так и второй из названных составляющих.

На основе таких предпосылок показатели уровня механизации

иавтоматизации также можно распределить на два больших класса

(рис. 14.13):

1) структурных показателей, которые оценивают данный показатель технического уровня по составу взаимосвязанных компонентов или элементов технологической системы;

394

Глава 14. Методы развития технологий

2)функциональных показателей, которые анализируемые процессы оценивают по параметрам процесса функционирования производственной системы.

Далее частные показатели уровня механизации, общее число которых в различных отечественных и зарубежных методиках расчета приближается к 100, можно разделить на типы в зависимости от основного расчетного параметра: Ч – человек; Ст – средства труда, в том числе оборудование (О) и другие средства технологического оснащения или машины; П – предмет труда (изделие, материал, вещество, заготовка, деталь либо другой вид продукции); Т – время; Э – энергия; И – информация.

Методы оценки уровня механизации и автоматизации производства

Сложносоставные показатели от названных типов

Рис. 14.13. Основная классификация методов оценки уровня механизации

иавтоматизации производственных процессов

Взависимости от основных методов расчета уровня механизации и автоматизации (рис. 14.13) формируются не только простые, но и сложносоставные методы расчета (табл. 14.6), в которых используют различные поправочные коэффициенты, коды классов и подклассов средств механизации и автоматизации, различные средневзвешенные величины и т.д.

Простые формулы расчетов, представленные в рассмотренной классификации, можно проиллюстрировать следующими примерами.

395

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

Т а б л и ц а 14.6 Основная классификация показателей уровня механизации и автоматизации производства

396

Глава 14. Методы развития технологий

397

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

***

Справочные данные.

1. Кадровые показатели – в этом классе широко распространен расчет степени охвата рабочих механизированным трудом (См):

механизировано -ручного труда; Рр – число рабочих ручного труда.

Этот показатель характеризует в первую очередь состояние механизации и автоматизации труда рабочих, его используют для решения социальных задач совершенствования производства, например, определения путей сокращения рабочих мест с тяжелым, монотонным и неквалифицированным трудом, особенно во вредных для человека условиях.

2. По-машинные показатели уровня механизации и автоматизации характеризует показатель Кавт:

Кроме такого способа оценки состояния (распространенности) механизации и автоматизации по оценке состояния парка технологического оборудования широко используются различные классификационные системы оценки состояния механизации и автоматизации самих станков: от станков с ручным приводом до полностью автоматических.

3.Продукционные методы оценки состояния механизации и автоматизации (У) получили преимущественное распространение для анализа погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ, например, расчет

4. Информационные показатели. Они не получили широкого распространения, хотя по аналогии с предшествующими формулами их можно определить через соотношение объемов перерабатываемой информации машинным способом (в битах) к общему объему перерабатываемой информации в той или иной информационной технологии, например подготовки управляющих программ к станкам с числовым программным управлением.

398

Глава 14. Методы развития технологий

5. Энергетические показатели можно представить следующей формулой расчета W:

где Э м(а) – сумма полезной работы машин ( а – при автоматизации); Эр – сумма полезной ручной работы людей, участвующих в производственном либо технологическом процессе.

Хронометрические показатели нами уже были проиллюстрированы выше

Классификация методов оценки уровня механизации и автоматизации позволяет рассмотреть способы их практического применения. Здесь следует в первую очередь остановиться на сопоставительном анализе производстваналогов в целях определения направлений комплексной механизации или автоматизации, технического перевооружения или реконструкции производственных подразделений, улучшения состояния механизации и автоматизации в них до уровня образцовых.

***

Методы обоснования уровня механизации и автоматизации проектных технологических процессов. По результатам анализа технического уровня производства, в том числе путем расчета уровня механизации и автоматизации, определения на этой основе объектов усовершенствований осуществляется разработка проектов: комплексной автоматизации и/или технического перевооружения. На этом этапе набор расчетных показателей уровня механизации и автоматизации существенно сокращается номенклатурой величин, используемых в стандартной проектной документации, например, в маршрутных картах перспективных или проектных технологических процессов, в эталонах проектов технического перевооружения и/или в нормах технологического проектирования. Рассмотрим в этой связи более подробно сокращенный перечень показателей уровня механизации и автоматизации, используемых в названных документах.

Документом, в котором фиксируют значения показателя уровня механизации и автоматизации проектного (перспективного) технологического процесса является маршрутная карта. В ней предусмотрено кодирование состояния – степени механизации и автоматизации, на основании чего определяют не только технический уровень данной технологии, но также дают ответ на решение задачи

399

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ ИННОВАТИКИ

об оптимизации технологического процесса по уровню его автоматизации.

Для кодирования состояния механизации и автоматизации технологических операций в маршрутных картах технологических процессов можно воспользоваться двоичным алфавитом, который широко распространен в технической кибернетике. Основываясь на определении механизации и автоматизации как способах использования в технологическом процессе энергии и информации, замены энергетической и информационно-управляющей функций труда человека работой машин, можно выполнить следующую классификацию технологических операций, технологического оборудования и других средств технологического оснащения в целях кодирования технологических процессов по состоянию их механизации и автоматизации.

Пусть Е обозначает энергетическую, И – информационноуправляющую функции выполнения работы, технологической операции или процесса. Эти аббревиатуры могут дополняться индексом (м), если заданная функция выполняется машиной, и (ч) – человеком. Обозначив технологическую функцию производственного процесса и наличие технологического оборудования и других средств технологического оснащения Т, можно на основе формул теории сочетаний для множеств {Им ; Ем ; Т ; Ич ; Еч;} определить 32 теоретически возможных способа механизации и автоматизации любых элементарных работ на одном рабочем месте или технологических операций по изготовлению изделий. Вводя ограничения на невыполнимые сочетания в технологическом процессе можно составить таблицу (табл. 14.7) кодировочных признаков технологических операций по состоянию их механизации и автоматизации

Дополнительными инновационными условиями в табл. 14.7 приняты следующие обозначения: – Еч ; – Ич – полное исключение названных в таблице функций; 1 – наличие отмеченного признака выпол-

нения технологической операции; 0 – отсутствие названного признака; 20( 1,2.....) – двоичная форма записи числа кодировочного при-

знака. Двоичная система записи позволяет выполнить пересчет в десятичную систему и определить код состояния механизации и автоматизации технологических операций (СМ=Di), табл. 14.7, рис. 14.14.

400