Что является предпосылками для автоматизации

Машиностроение и механика

Автоматизация производственных процессов — Организованные технические предпосылки автоматизации

Article Index
Автоматизация производственных процессов
Этапы развития автоматизации производственных процессов в машиностроении
Проблемы и тенденции развития автоматизации производственных процессов
Основные положения автоматизации
Гибкие производственные системы
Организованные технические предпосылки автоматизации
Проблемы автоматизации
Экономическая эффективность автоматизации производства
Показатели и критерии экономической эффективности автоматизации
Производительность труда в автоматизированном производстве
Основные положения теории производительности
Производительность автоматизированного оборудования и систем
Фактически производительность автоматического оборудования и внеплановые потери
Технологический процесс автоматизированного производства
Подготовка конструкции изделия к автоматизированному производству
Два класса технологических процессов подлежащих автоматизации
Методологические особенности проектирования автоматизированного технологического процесса
Последовательное агрегатирование
Параллельное агрегатирование
Параллельно – последовательное (смешанное) агрегатирование
Системы автоматического управления
Классификация автоматических систем управления
Основные принципы регулирования, управления
Относительная погрешность управления при регулировании по отклонению
Показатели качества автоматических систем
Элементы и устройства САУ
Путевые датчики
Размерные датчики
All Pages

Page 6 of 28
Организованные технические предпосылки автоматизации

Автоматизация как основное направление техническое прогресса связанно с улучшением тех или иных технических характеристик, что сопровождается ростом производительности труда.

Какие предпосылки должны иметь предприятия перед автоматизацией.

1. Наличие высоко квалифицированных кадров, ученых, инженеров и рабочих для создания и обслуживания современного производства.

2. Специализация и кооперация производства.

3. Наличие запаса мощностей

4. Системный подход к автоматизации, т. е автоматизация не только производства изделий, но и автоматизация инженерного труда по проектированию технологической подготовки производства по организации и управлению производства.

5. Применение оптимального планирования и управление производством на базе использования математических методов и ЭВМ, т.е. применение АСУП и АСУТП – это должно обеспечить бесперебойность работы систем в течение года.

6. Создание высокотехнологичных конструкций позволяющих автоматизировать операции по изготовлению, контроля и транспортировки. ГОСТ 14.201-83 обеспечение технологической конструкции.

7. Применение в производстве общетехнических принципов конструирования изделии.

1 – проектирование изделий параметрическими радами на основе базовой модели.

2 – агрегатно-модульный принцип проектирования изделий.

3 – унификация, стандартизация изделий, узлов, деталей и их элементов.

4 – рациональное ограничение размеров, предельных отношений, элементов конструкции, применяемых материалов.

5 – технологически метод проектирования.

Проектирования конструкции изделия одновременно с проработкой технологии его изготовления.

8. Применение в автоматизированном производстве унифицированных, прогрессивных технологий (типовые, групповые, модульно-групповые ТП)

Предпосылки успешной автоматизации:

Нынешняя техника автоматизации обладает высокой надежностью. Среднее время наработки на отказ модулей управляющих вычислительных комплексов – 10 и более лет. Т.е. техника практически не отказывает.

Чаще всего сбои в работе АСУ происходят из-за несовершенства управляющих программ. Это связано с тем, что для каждой АСУ конкретным технологическим процессом разрабатывается специальное (уникальное) программное обеспечение, в процессе написания, отладки и сопровождения которого неизбежны ошибки. Для того, чтобы свести их к минимуму, разрабатываются и внедряются различные системы автоматизации программирования и диагностики работы ПО.

Экономическая оценка эффективности автоматизации

Оценка экономической эффективности систем автоматического регулирования и управления во многом определяется правильным выбором критерия деятельности автоматизированного производства.

Неправильный выбор такого кри­терия приводит к необосно­ванным техническим решениям и дополнительным затратам. На­пример, исключение капитальных затрат на автоматизацию из себе­стоимости продукции приводит, как правило, к необоснованному усложнению систем управления и длительным срокам окупаемости средств автоматизации.

В условиях металлургической промышленности (доменная печь, конвертор, прокатный стан), имеющих срав­нительно небольшую численность обслуживающего персонала, автоматизация основных агрегатов не приводит к существенному вы­свобождению рабочей силы, а зачастую требует привлечения более квали­фицированного труда для обслуживания систем контроля и управ­ления. Однако улучшение организации производства, функционирования технологических агрегатов и, особенно, повышение качества металлопродукции полностью компенсируют возникающие при этом допол­нительные затраты.

На вспомогательных операциях (контроль, отделка, маркиров­ка, упаковка и т.п.) авто­матизация позволяет значительно сократить численность персонала и за счет этого получить экономический эффект.

Обычно в качестве критерия исполь­зуется прибыль, дополнительно получаемая на предприятии в связи с автоматизацией про­изводства. При этом критерием оценки работы систем автоматизации чаще всего выступает срок окупаемости производст­венных затрат.

Однако, кроме этого экономического эффекта, необходимо оценивать также общий на­роднохозяйственный эффект, который может значительно превышать эффект отдельного предприятия, плскольку:

а) Повышение производительности агре­гатов эквивалентно строительству новых производственных мощностей.

б) Улучшение ка­чества металла удлиняет срок службы изготовленных из него изделий, что, по сути, эквивалентно увеличению производства.

в) Эко­номия сырья и топлива эквивалентна увеличению до­бычи руды, угля, газа, нефти.

В металлургических агрегатах, являющихся объектами автоматического управ­ления, протекают сложные физическо–химические явления. Для управления технологическим процессом необходимо располагать информацией о начальных условиях производства (пара­метрах сырья, топлива и т.п.), ходе про­цесса, работе оборудования и конечных результатах.

Получение информации и ее использование для управления технологическими процессами связаны с затратами на приобретение и эксплуатацию ТСА (датчиков, автоматических регуляторов, микропроцессоров, вычислительных машин и исполнительных уст­ройств).

Чем больше факторов мы измеряем, стабилизируем, опти­мизируем, тем дороже АСУ. Исследования пока­зали, что эффективность Э систем управления и капитальные вложения К (затраты на их при­обретение, изготовление, монтаж, наладку, поверку и обслуживание) связаны экспоненциальной зависимостью

где Э – эффективность внедрения данной АСУ;

K_o – стоимость системы управления до начала работ по автоматизации;

K_авт – стоимость автоматизированной сис­темы;

Э_max – максимальная эффективность, соответствующая полному объему контроля и автоматизации объекта;

B_o – коэффициент, характеризующий начальное со­стояние объекта.

Из этого рисунка следует, что по мере увеличения расходов на авто­матизацию текущая эффективность Э неуклонно повышается, приближаясь к максималь­но достижимой Э_max .

Эффективность автоматизации измеряют ­отношением Т = К / Э, где К – затраты на автоматизацию; Э – прирост эффективности производства в результате его автоматизации. Это отношение и представляет собой срок окупаемости АСУ.

Поскольку зависимость Э = f (К) нелинейна, то по мере увеличения затрат прираще­ние эффективности Э на единицу расходов К уменьшается.

Автоматизация промышленных предприятий

Автоматизация производства – направление в развитии, при котором функции контроля и управления, которые выполнялись человеком, переходят к приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация производства — основа развития современной промышленности, генеральное направление технического прогресса. Целью автоматизации производства является повышение эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, и создание условий для полного использования всех ресурсов производства.

Наша Компания, исходя из своего опыта и анализа рынка в потребности внедрения АСУ, различает следующие направления автоматизации производства: частичную, комплексную и полную.

Частичная автоматизация, а точнее — автоматизация отдельных производственных операций, производится в тех случаях, когда управление процессами вследствие их скоротечности или сложности практически недоступно человеку и когда простые автоматические устройства заменяют его. Частично автоматизируется, как показывает практика, действующее оборудование.

При комплексной автоматизации, участок, цех, завод, электростанция функционируют как единый взаимосвязанный автоматизированный процесс. Комплексная автоматизация производства объединяет основные производственные функции предприятия, хозяйства, службы; она используется для организации высокоразвитого производства на базе совершенной технологии и прогрессивных методов управления с применением надёжного производственного оборудования, действующего по заданной или самоорганизующейся программе, в обязанности человека входит, общий контроль и управление работой комплекса.

Полная автоматизация производства – заключительная ступень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля производством, автоматическим системам управления. Она проводится тогда, когда автоматизируемое производство рентабельно, устойчиво, его режимы практически неизменны во времени, а возможные изменения могут быть заранее учтены, и в условиях недоступных или опасных для жизни и здоровья человека. При определении степени автоматизации производства учитывается прежде всего экономическая эффективность и целесообразность в условиях конкретного производства.

Автоматизация производства – это не вытеснение человека автоматами, а направленность его действий, и характер его взаимоотношений с машиной. Труд человека приобретает качественно новую деятельность, становится более сложным и содержательным. Основное направление деятельности человека в этих условиях перемещается на техническое обслуживание системы и на анализ производственной деятельности предприятия и технологических процессов.

Основные предпосылки автоматизации производства: грамотное и эффективное использование экономических ресурсов — энергии, сырья, оборудования, рабочей силы и капиталовложений. Так же улучшается качество и обеспечивается однородность выпускаемой продукции, повышается надёжность эксплуатации установок и сооружений.

Современное промышленное предприятие — это сложнейший комплекс, объединяющий подразделения и участки, каждый из которых выполняет свои четко определенные задачи:

• анализ заказов,
• прием и хранение материалов или полуфабрикатов,
• упаковка и транспортировка готовой продукции,
• финансовые операции, анализ рынка и, наконец, собственно производство основной продукции.

Производство в свою очередь может быть разделено на технологические участки, на каждом из которых выполняются определенные операции, готовая продукция или полуфабрикаты могут быть отгружены заказчику или переданы на другой участок для дальнейшей обработки. А может представлять собой непрерывный процесс изготовления продукции или полуфабрикатов согласно утвержденному заданию (рецептуре).

В любом случае при организации производственного цикла необходимо обеспечить четкую работу всего персонала, что позволит в реальном режиме времени получать достоверную информацию о состоянии каждого участка и при необходимости вносить коррективы.

Данную задачу решает только автоматизация производства, создание единой информационной базы предприятия и применение новых методов управления и контроля.

Производство в свою очередь может быть разделено на технологические участки, на каждом из которых выполняются определенные операции, готовая продукция или полуфабрикаты могут быть отгружены заказчику или переданы на другой участок для дальнейшей обработки.

А может представлять собой непрерывный процесс изготовления продукции или полуфабрикатов согласно утвержденному заданию (рецептуре). В любом случае при организации производственного цикла необходимо обеспечить четкую работу всего персонала, что позволит в реальном режиме времени получать достоверную информацию о состоянии каждого участка и при необходимости вносить коррективы. Данную задачу решает только автоматизация производства, создание единой информационной базы предприятия и применение новых методов управления и контроля.

Автоматизация промышленного предприятия — задача комплексная, так как при ее реализации учитывается множество технологических процессов. Но, решив вопрос автоматизации своего производства, Вы сможете более глубоко и полно оптимизировать:

• закупочную деятельность и поставки;
• складские операции;
• комплекс подготовительных и основных технологических операций;
• комплекс упаковочно-транспортных операций;
• учет затрат на производство и расчет себестоимости продукции;
• учет различных коэффициентов на брак, перерасход и другие потери,
• учет сырья и выход готовой продукции в различных единицах измерения
• проведение детального анализа финансово-экономических показателей на всех этапах производства и реализации продукции.

Автоматизация позволяет осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем, что в конечном итоге улучшает условия труда и повышает безопасность производства. Автоматизация приводит к снижению затрат и увеличению выпуска готовой продукции. Кроме того, автоматизация производства обеспечивает большие возможности для расширения или изменения ассортимента. А без постоянного обновления выпускаемой продукции трудно выдержать существующую конкуренцию и удовлетворить спрос потребителей. В случае комплексной автоматизации легко можно вносить изменения в существующий технологический процесс, контролировать качество новых рецептур, а главное, соответствие выпускаемой продукции существующим стандартам. Без автоматизации невозможно обойтись и если предприятие выпускает продукцию, необходимую для оснащения других производств. Новейшие технологии, применение современного оборудования и материалов и автоматизация процессов производства и управления позволяют выполнять заказы любой сложности. При разработке проекта автоматизации, производится тщательный анализ производственной деятельности предприятия, находя более выгодные и удобные решения в каждом конкретном случае. Инженеры нашей компании осуществляют монтаж поставляемой техники, установку и настройку программного обеспечения, а также полное обслуживание программно-аппаратного комплекса предприятия.

Основным направлением деятельности нашей компании является комплексная автоматизация производства в различных отраслях промышленности. Комплексная автоматизация включает в себя:

• Изучение объекта автоматизации.
• Разработку и согласование с заказчиком технического задания на систему автоматического управления.
• Выбор оптимального по критерию «цена-качество» состава технических средств, необходимых для решения поставленной задачи (приборов, датчиков, исполнительных механизмов, средств сбора и обработки информации, средств для реализации человеко-машинного интерфейса) и составление заказной спецификации.
• Разработку проектной документации (схемы автоматизации, электрических принципиальных схем и схем соединений, чертежей видеокадров, схем компоновки оборудования, описания базы данных системы, алгоритмов управления).
• Разработку программ, реализующих алгоритмы управления технологическим оборудованием (нижний уровень управления) и алгоритмы сбора и обработки информации (верхний уровень управления).
• Визуализация технологических процессов, создание автоматизированных рабочих мест.
• Поставка оборудования, согласно заказной спецификации.
• Монтажные и пуско-наладочные работы.
• Подготовка персонала по обслуживанию системы автоматизации.
• Гарантийное и постгарантийное обслуживание.

Высокие темпы развития производства, разнообразие инженерных систем, их взаимосвязь – приводит к тому, что Заказчик выбирает себе партнера из числа компаний, которые могут выполнить широкий спектр работ по организации сложной инженерной инфраструктуры. Комплексность проектов – одно из конкурентных преимуществ нашей компании. Используя во внедрении инновационные и технологичные решения, компания берет на себя полную ответственность перед клиентом за весь проект целиком.

Предпосылки автоматизации проектирования станков

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Процесс проектирования можно рассматривать как совокупность процедур переработки информации, в результате чего возникает конечный продукт этого процесса в виде проекта технического объекта, например, металлорежущего станка, промышленного робота, автоматической линии и т. п. Таким образом, проект — это информационный аналог реального технического объекта.

Технический объект представляет собой систему, состоящую из элементов и характеризующуюся собственными структурой и параметрами. Например, такая ситема, как станок, состоит из элементов (узлов), которые, в свою очередь, можно.рассматривать как системы, элементами которых являются детали и т.д.

Структура системы — это совокупность элементов, из которых она состоит, и их связи между собой. Два шпинделя токарного станка, один — на опорах качения, другой — на гидростатических подшипниках — системы различной структуры. Также различную структуру будут иметь шпиндели, если применить подшипники качения, но смонтировать их по различным схемам. В первом случае различия порождаются различием природы элементов (гидростатические опоры и опоры качения), во втором — различием связей , между элементами. В машиностроении результатом синтеза структуры обычно является эскизный проект системы.

Параметры системы — это некоторые характеристические, величины, определенные значения которых выделяют данный объект из совокупности ему подобных. Так, диаметр шпинделя, расстояние между его опорами, конус на переднем конце и т. п. — параметры системы «шпиндельный узел».

Техническое решение всегда реализуется для достижения определенных целей. На пути к этим целям, как правило, имеются ограничения. Обычно цели и ограничения формулируются достаточно строго. Например: создать гидроцилиндр, развивающий усилие в 5000 Н и имеющий наружный диаметр не более 200 мм. Решение, которое обеспечивает достижение цели и удовлетворяет ограничениям, является допустимым. Нахождение хотя бы одного допустимого решения и есть основная задача конструктора.

Если ограничения не слишком жесткие, то можно обычно найти несколько допустимых решений и из них выбрать оптимальное. Различные допустимые варианты технического решения создают за счет варьирования структуры и параметров объекта. Выбор оптимального варианта возможен в том случае, если есть количественная мера оценки вариантов. Такой мерой могут служить проектные критерии — характеристики качества работы объекта. Выраженные количественно через значения параметров технического объекта, их называют целевыми функциями; они служат основой для выбора оптимального варианта. Например, применительно к шпиндельному узлу, величина жесткости на переднем конце шпинделя, представленная в виде зависимости от параметров узла, может выступать в качестве целевой функции. Автоматизация процесса проектирования технического объекта предполагает определение структуры и параметров элементов и всего объекта в целом в условиях систематического применения ЭВМ, что позволяет получить вариант проекта, близкий к оптимальному.

Возвращаясь к упомянутым выше процедурам, переработки информации в процессе проектирования, отметим, что их можно разделить на две группы — формальные и неформальные процедуры. К первым (они могут быть полностью переданы ЭВМ) условимся относить такие, при которых переработка информации поддается алгоритмизации, т. е. производится по правилам, задающим строго определенную последовательность операций, приводящих к искомому результату. Ко вторым — все остальные процедуры.

Рассматривая любой проект и процесс его создания, легко видеть, что формальные процедуры занимают большую часть общей его трудоемкости. Например, при проектировании металлорежущего станка, согласно действующим нормам Минстанкопрома на выполнение конструкторских работ, трудоемкость формальных процедур (сбор информации, различные расчеты, разработка рабочей конструкторской документации) составляет около 60 % общей трудоемкости проекта.

Следует отметить, что, несмотря на существенную долю в общем объеме работ, эти процедуры не определяют основные качественные характеристики технического объекта, т. е. его проектные критерии, хотя и улучшают проект, главным образом, за счет существенного уменьшения ошибок. Большой объем формальных процедур при проектировании является первой объективной предпосылкой автоматизации процесса проектирования, хотя в силу неопределяющего, в смысле качества объекта, характера этих процедур указанная предпосылка сама по себе недостаточна для того, чтобы ожидать существенного эффекта от автоматизации проектирования. Действительно, резкое повышение качества проекта (кратное сокращение сроков проектирования, получение изделия, превосходящего уровень лучших имеющихся образцов, существенное сокращение сроков отладки опытной партии и т. п.) с помощью автоматизации только формальных процедур принципиально недостижимо. Подобные результаты могут быть получены лишь при построении автоматизированной системы проектирования, включающей как формальные, так и неформальные процедуры. Автоматизация последних при этом подразумевает диалог проектировщика и ЭВМ, в результате которого находится оптимальное техническое решение. Возможность нахождения такого решения является второй, очень важной предпосылкой автоматизации процесса проектирования, так как только применение ЭВМ позволяет сравнить различные варианты решения на основе количественной оценки их качества.

Проектирование таких сложных технических систем, как станки, всегда ведется в условиях, когда и объект проектирования, и сам процесс проектирования расчленяются на иерархические уровни. Такими уровнями применительно к объекту являются агрегаты, узлы, детали и т. п. Уровнями процесса проектирования являются его стадии: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, рабочий проект. Указанные условия определяют такую специфику проектирования, когда на каждом уровне ведется работа по синтезу системы, элементы которой полностью не определены. Например, компоновка станка должна быть выбрана до того, как конструктивно разработаны его узлы.

Аналогичное положение имеет место на всех уровнях проектирования. Это приводит к тому, что при подробной разработке элементов, как правило, возникает возможность улучшения системы. Однако эта возможность чаще всего не используется из-за большого объема изменений проекта. Автоматизация проектирования позволяет вносить изменения в проект практически на любой стадии и без ограничения их объема. Это обстоятельство является третьей объективной предпосылкой автоматизации процесса проектирования. Наконец, в качестве четвертой предпосылки можно отметить тот факт, что хранение, переработка и использование огромного количества справочной информации, которая при проектировании необходима конструктору, наилучшим образом могут быть организованы с помощью ЭВМ.