26. Основы безотходной технологии

Безотходная технология – это такой способ осуществления производства продукции (процесс, предприятие, производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используется сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы – производство-потребление – вторичные ресурсы таким образом, чтобы любые воздействия на окружающую среду не нарушали нормального функционирования.

Создание безотходных технологических процессов базируется на следующих предпосылках:

• Исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех возможных, а не каждый раз для отдельных продуктов;

• Создаваемые продукты должны иметь такую форму, которая бы позволяла после использования по прямому назначению относительно легко превращать их в исходное сырье нового производства.

Совершенно очевидно, что такая схема практически неосуществима.

В соответствии с возможными направлениями решения вопроса взаимодействия производства с окружающей средой могут быть выделены три типа производств:

• Замкнутое безотходное производство, когда в реализуемой в нем технологии одновременно с получением конечных продуктов осуществляется практически полная переработка промежуточных отходов;

• Производство, возвращающее природе побочные продукты или отходы в природном состоянии;

• Производство, возвращающее природе отходы для переработки (при условии гарантированного полного обеспечения этой переработки).

Первым условием создания безотходного производства является выбор такой технологии, в которой отсутствует или сведены к минимуму стоки и выбросы.

Вторым условием создания безотходной технологии является анализ ее взаимосвязи с предшествующим и последующим технологическими процессами

Третье условие заключается в том, что оптимальный технологический процесс должен быть не только экологически безопасным, но и отличаться высокой производительностью, минимальными затратами живого и прошлого труда на единицу продукции.

Четвертое условие – критическое отношение к решениям, кажущимся простыми и легкими.

Пятым условием создания безотходной технологии является использование технических решений, обеспечивающих надежную, стабильную и безаварийную работу технологической системы, исключающую выброс вредных компонентов в окружающую среду даже при незапланированной остановке технологического оборудования.

В настоящее время, к сожалению, весьма низок уровень вторичного использования металлов, бумаги, пластмасс, текстиля, не говоря уже о том, что из первичного сырья не полностью извлекаются ценные компоненты и ,по сути дела, идут в отвал, еще более загрязняя окружающую среду.

27. Прогрессивные технологические процессы промышленного производства (Основы гибкой автоматизированной технологии, Основы роботизации, Основы роторной технологии обработки изделий)

Гибкие автоматизированные производственные системы представляют собой совокупность технологического оборудования и систем обеспечения его работы в автоматическом режиме, способных самостоятельно переналаживаться при переходе на производство новых изделий.

По организационной структуре они выходят на следующие уровни: гибкие производственные модули; гибкие автоматизированные линии и участки; гибкие автоматизированные цеха; гибкие автоматизированные заводы.

Автоматизация должна быть нацелена не на замену человека, она должна быть ориентирована на обеспечение проявления всех преимуществ технологии. Это условие обязательно для автоматизации.

Комплексная автоматизация предполагает такую организацию производственных процессов, которая бы соответствовала технологии производства, а также требованиям равномерного, непрерывного и интенсивного использования всей технологической системы без участия человека при стабильном качестве выпускаемой продукции.

Принципы автоматизации производства:

• Автоматизация должна носить комплексный характер и охватывать целостные технологические процессы.

• Автоматизации должна охватывать не только сам технологический процесс, но и примыкающие к нему (транспорт, складирования, проектирование, технологическую подготовку производства).

• Автоматизированные системы должны быть гибкими технологически и экономически.

• Автоматизация должна быть обеспечена высокой надёжностью используемого оборудования.

Представления о гибких автоматизированных производствах в наибольшей мере отражают современную концепцию автоматизации производства.

Гибкое производство - производство, которое позволяет за короткое время при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудования, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры.

Гибкое автоматизированное производство по сравнению с традиционными имеет ряд преимуществ:

• высокая мобильность и сокращение сроков освоения новой продукции;

• высокая производительность и качество выпускаемой продукции;

• улучшение условий труда;

• сокращение производственного цикла и снижение эксплуатационных затрат на производство.

Основным звеном гибкого автоматизированного производства является гибкая производственная система (ГПС). В свою очередь, гибкая производственная система структурно включает как минимум в себя:

• гибкий производственный модуль (ГПМ);

• роботизированный технологический комплекс (РТК);

• систему обеспечения функционирования ГПС.

Роботизация является одним из составляющих элементов комплексной автоматизации производства и представляет собой использование промышленных роботов и их систем в промышленном производстве.

Промышленные роботы эффективно включаются в автоматические линии, становятся частью гибких автоматизированных производств, способны быстро и без существенных затрат перестраиваться на производство изделий различных видов, приспосабливаться к изменяющимся условиям производства.

Широкое использование роботов не только в машиностроении, но и в других отраслях народного хозяйства, заставляет говорить о таком новом направлении в технологии, как о робототехнологии, представляющей собой совокупность методов обработки, изменения состояния, свойств, формы предмета труда с использованием промышленных роботов или их комплексов на основных и вспомогательных стадиях процесса производства готовой продукции.

Промышленный робот - многократно программируемое многофункциональное устройство, предназначенное для манипулирования и транспортирования деталей, инструментов, специализированной технологической оснастки посредством программируемых движений для выполнения разнообразных задач.

С точки зрения истории развития робототехники различают три поколения промышленных роботов:

• роботы первого поколения (программируемые роботы) характеризуются тем, что они выполняют совокупность жёстко запрограммированных операций, эти роботы “глухи”, “немы” и “слепы”;

• роботы второго поколения (адаптивные роботы) используют сенсорную информацию об окружающей среде, чтобы корректировать своё поведение при выполнении производственной операции;

• роботы третьего поколения - это интеллектуальные роботы, наделённые “здравым смыслом”, “чувствами”, способные распознавать разнообразные объекты внешнего мира, обладающие способностью действовать самостоятельно.

Любопытно, что если энергию, затрачиваемую роботом, сравнить с энергией, затрачиваемой человеком при выполнении той же работы, то окажется, что робот потребляет энергии в сто раз больше. Это является проявлением технологической неэффективности современных робототехнических приводов по сравнению с человеческой мускульной тканью.

В настоящее время в промышленных роботах наиболее широко используются пневматические и гидравлические приводы, электроприводы. Пневматические приводы сравнительно дёшевы, бесшумны и надёжны, их легко монтировать и обслуживать. Однако они непригодны для скоростного перемещения механической руки и точного контроля её положения.

Основными техническими характеристиками функционирования промышленных роботов являются:

• производительность;

• точность;

• способность к повторяемости;

• надёжность;

• качество.

Слово “ротор” происходит от латинского “roto” - “вращаюсь”. Это название точно передаёт сущность процесса обработки по данной технологии.

В роторной машине основным элементом является технологический ротор с инструментальными блоками. При вращении технологического ротора вокруг оси происходит непрерывная обработка деталей, подаваемых на обработку другим транспортным ротором. Таким образом, инструментальные блоки, расположенные на технологическом роторе, совершают непрерывное движение по замкнутой траектории, при этом технологическая обработка деталей происходит в процессе их совместного перемещения с инструментальными блоками.

В роторной машине технологические процессы максимально разделяются на операции, которые выполняются на соответствующих технологических роторах. При этом все рабочие и холостые ходы инструментов, исполнительных органов, вспомогательных механизмов, необходимые для выполнения определённой операции, а также подача и съём обработанной детали производятся в одном технологическом роторе.