Некоторые лекции по СТА
.docПроизводственный процесс и принципы его организации.
Промышленное производство - это сложный процесс превращения сырья, материалов полуфабрикатов и других предметов труда в готовую продукцию,удовлетворяющую потребностям рынка.
Производственный процесс это совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления продукции.
Производственный( технологический) процесс состоит из 3 основных частей:
1) основные части это технологические процессы в ходе которых происходят изменения геометрических форм, размеров, и физико-химических свойст продукции
2) вспомогательные части это процессы которые обеспечиваютбесперебойное протекание основных процессов(изготовление и ремонт инструментови оснастки, ремонт оборудования, обеспечение всеми видами энергий( электроэнергии, тепло, пар, вода, сжатый воздух и т.д.))
3) Обслуживающие это процессы, связанные с обслуживанием как основных так и вспомогательных процессов и не создающие продукцию(хранение, транпартировка, технологический контроль и т.д.)
лекция 2
Вспомогательные процессы играют важную роль в автоматизации
к ним относят автоматизацию оазгрузки, загрузки, установки, ориентации, фиксации, транспартировки накоплению и контролю детали (рис1)
Технологические процессы-делятся на фазы
Фаза-комплекс работ выполнение которых характеризует завершение определенной части технологического процесса и связана с переходом предмета труда из одного качественного состояния в другое.
Технологические процессы делятся на
1)заготовительные
2)обрабатывающие
3)сборочные
(рис 2)
Технолоический процесс состоит из последовательно выполняемых над данным предметом труда технологических действий- операций
Операция-часть технологического процесса выполняемая на одном рабочем месте(станке, стенде,агрегате и т.д.), состоящая из ряда действий над каждым предметом труда или группой совместно обрабатываемых предметов. Операции которые не ведут к изменению геометрических форм, размеров, физико-химических свойст предметов труда относятся не к технологическим операциям (транспортнык, погрузочноразгрузочные, контрольные, истытательные, комплектовочные.
Операции различаются так же в зависимости от применяемых средств труда
1) ручные выполняются без применения машин, механизмов и механизированного инструмента.
2) машинно ручные- выполняются с помощью машин или ручного инструмента при непрерывном участии рабочего.
3) машинные выполняются на станках, установках, агрегатах при ограниченном участии рабочего (установка, закрепление, пуст/стоп, снятие детали) остальное выполняет станок
4) автоматические выполняются на автоматическом оборудование или автоматических линиях
Аппаратурные процессы характеризуются выполнением машинных и автоматических операций специальных агрегатов( печах, установках, ваннах и т.д.)
Основные принципы организации прозводственного процесса
Принципы это исходные положения на основе которых осуществляется функционирование и развитие производственного процесса. Соблюдение принципов организации производственного процесса - одно из главных условий эффективности деятельности предприятия.
Экономическая эффективность рациональной организации производственного процесса выражается сокращением длительности производственного цикла изделия, снижений издержек на производство продукции, улучшении использования основных производственных кодов и увеличении оборачиваемости оборотных средств.
Типы производст и их технико-экономическая характеристика
Тип производства - совокупность его организованных, технических, и экономических особенностей, тип производства определяется следующими факторами: номенклатурой выпускаемых изделий, объемом выпуска, степенью постоянства номенклатуры выпускаемых изделий, характером загрузки рабочих мест.
Лекция 3
В зависимости от уровня концентрации и специализации отличает 3 типа производства
- еденичное
- серийное
- массовое
По типам производства классифицируются предприятия участки и отдельные рабочие места
еденичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий но малым объемом их выпуска. На каждом рабочем месте выполняется несколько разнообразных операций
. серийное производство характеризуется относительно ограниченой номенклатурой изделий (партий) за одним рабочим местом закреплены несколько операций
массовое производство. Харктеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течении продолжительного времени на узко специализированных рабочих местах
В ЦЕХАХ (подразделениях основного производства предметы труда превращаются в готовую продукцию вспомогательные цеха ил подразделения обеспечивают производство инструментом энергией ремонтом оборудования
подразделен я обслуживающего подразделения обеспечивают производство транспортом, техническим контролем и т.д.
В свою очередь цеха основного производства подразделяются на заготовительные обрабатывающие и сборочные
заготовительные цеха осуществляют предварительное формообразование деталей изделия (лите, горячая штамповка, резка заготовоу и т.д.)
в обрабатывающих цехах производится обработка деталей механическая, термическая, химико- термическая, гальваническая, сварка, лакокрасочные покрытия и т.д.
в сьорочных цехах производят сборку сборочных едениц и изделий, их регулировку, наладку, испытания.
Производственный цикл и его структура
производственный цмкл- это календарный период времени, в течении которого материал, заготовка или другой обрабатываемый предмет проходит все операции производственного процесса или определенной его части и превращается в готовую продукцию. Он выражается в календарных днях или при малой трудоемкости производства- в часах.
Производственный цикл Тц= Тврп+Твпр
Тврп время рабочего процесса
Твпр время перерывов
Тшк штучно калькуляционное время
Тк время контрольных операций
ТТР время транспортирования предметов труда
ТЕ время естественных процессов( старения, релаксации,естественной сушки, отстоя взвесий в жидкостях и т.д.)
Сумму времен штучного, контрольных операций, транспартирования называют операционным временем.
Топр=Тшк+Тк+Ттр
В серийном производстве изделия изготавливаются партиями
производственная партия-это группа изделий одного наименования и типа размера запускаемых в производства в течении определеного интервала времени при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию.
Операционная партия- производственная партия или ее часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции
Автоматизация- направление развития производства, характеризуемое освобождением человека не только от мускульных усилий, для выполнения тех или иных движений, но и от оперативного управления механизмами выполняющими эти движения.
Частичная автоматизация- автоматизация части операции по управлению производственным процессом при условии что остальная часть всех операций выполняется автоматически( управление и контроль человеком) примером может служить автоматическая линия(АЛ) состоящая из нескольких станков автоматом и имеющих автоматическую межоперациоонную странспортную систему управлении такой линией осуществляется одним процессом
Полная автоматизация-характеризуется выполненинием автоматически всех функции для осуществления производственных процессов без вмешательства человека. В обязанности человека входит наладка машины или ряда машин, включение и контроль. Например автоматический участок или цех.
организация автоматизированного производства
Поточное производство.
основным элементом автоматизированного производства является автоматические поточные линии(АПЛ).
Автоматическая поточная линия-комплекс автоматического оборудования расположенного в технологической последовательности выполнения операции, связанны автоматической транспортной системой и сестемой автоматического управления и обеспечивающий автоматическое прекращение исходных материалов(заготовок) в готовое изделие( для данной автолинии) в АПЛ рабочий выполняет функции наладки, контроля за работой оборудования и загрузки линии с загатовками.
Поточное производство является наиболее эффекивной формой организации производственного процесса
пр знаки поточного производства наименований изделий за опиеделенной группой рабочих мест;
ритмическая повторяемость согласованных по времени технологических и вспомогательных операций;
расположение оборудования и рабочих мест по ходу технологического процесса.
Применение специальных транспортных средств для межоперационной передачи изделий.
Поточное прозводство обеспечивает
Автоматические комплексы с замкнутым циклом производства изделия- ряд связанных между собой автоматическими транспортными и погрузо-разгрузочнвми устройствами автоматических линий
Автоматизированные участки(цеха) включают в себя автоматические поточные линии, автономные автоматические уомплексы, автоматические транспортные системы, складские системы.
При поточном производстве реализуются следующие принципы:
пропорцианольности;
Специализации;
дифференциации;
комбинирование
концетрации
универсализации
сткндартизации
паралельности
автоматичность
1)Принцип пропорциональности
пропорциональная производительность в еденицу времени всех производственных подразделений предприятия ( цехов, участков) и отдельных рабочих мест.
2) принцип дифференциации
разделение производственного процесса изготовления одноименных изделий между отдельными подразделениями предприятия( например создание производственных участков или цехов по технологическому или предметному признаку).
3)Принцип комбинирования
Объединение всех или части разнохарактерных процессов по изготовлению определенного вида изделия в пределах одного участка, цеха, производства
4) принцип концентрации
сосердоточение выполения определнных производственных операций по изготовлению технологически однородной продукции или выполнению однородных по функциям работ на отдельных участках, рабочих местах, цехах и т.д.
5) Принцип универсализации
противоположен принципу специализвции каждое рабочее место или производственное подразделение занятое изготовлением изделий и деталей широкого ассортимента или выполнением различных производственных операций
6)принципы специализации
формы разделения труда на предприятии в цехе. Закрепление за каждым подразделением ограниченной номенклатуры работ, операций деталей или изделий.
7) Принцип стандартизации
под принципом стандартизации в организации производственного процесса понимают разработку установления и применения однообразных условий, обеспечивающих наилучшее его протекание
8) Принцип паралельности
Одновременное выполнение технологического процесса на всех или некоторых его операциях. Реализация такого принципа существенно сокрощает производственный цикл.
9) Принцип автоматичности
максимально возможное и экономически целесообразное освоблждение рабочего от затрат ручного труда на основе применения автоматического оборудования
расположение поточных линий( планировка) должна обеспечить:
-Прямоточность и кратчайший путь движения изделия;
- рациональное использование производственных площадей,
-Условие для транспортировки материалов и деталей к рабочим местам;
- удобство подходов для ремонта и обслуживания;
- достаточность площадей и организационной оснастки для хранения;требуемых запасов материалов и готовых деталей;
- возможность легкого удаления отходов производства.
Рис 3. Движение изделия по поточной линии при расположении оборудования:
а- односторонним, б-двухстороннем
слайд 61
Методы повышения гибкости
методы повышения включают в себя следующие аспекты
1) использование автоматизированных систем технической подготовки производства САПР
2) применение быстро переналаживаемых автоматических поточных линий
3) применение универсальных промышленных манипуляторов с програмным управлением( промышленных роботов)
4) стандартизация применяемого инструмента и средст технологического оснащения
5) применение в АЛ автоматически переналаживаемого оборудования( на базе микропроцессорной техники)
6) использование переналаживаемых транспортно складских и накопительных систем
Автоматические поточные линии эфФективны в массовом производстве
СОСТАВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ
1)автоматическое оборудование( станки, агрегаты, установки) для выполнения технологических операций.
2) механизмы для ориентировки, установки и закрепления изделий на оборудование.
3) устройство для транспортировки изделий по операциям
4) контрольные машины и приборы (для контроля качества и автоматической подналадки оборудования)
5) средство загрузки и разгрузки линий ( заготовок и готовых деталей)
6)Аппаратура и приборы системы управленя АПЛ
7)устройство смены инструмента и оснастки
8) устройство удаления отходов
9) устройство обеспечения необходимыми видами энергии(электроэнергия, действие пары и т.д.)
10) устройство обеспечения смазочно охлаждающими жидкостями и их удаления.
Состав автоматической линиивходят следующие электронные устройства:
1) умные провизоры( супервизоры) с мотиторами на каждой еденице оборудовании и на центральном пульте управления. Их назначение предупреждать персонал о ходе процесса происходящих в отдельных агрегатах и системе в целом и давать инструкции о необходимых действиях персонала( текст на мониторе) Например:негативная тенденция технического парамера агрегата.
информация о браке и его причины и т.д.
2) статистические анализаторы с графопостроителями, предназначенные для статической обработки разнообразных параметров автоматических линий и к ним отнесем
-время работы и простоев( причины простоев)
- колличество выпускаемой продукции( всего выпущенной продукции и колличество брака)
- статистическая обработка каждого параметра обрабатываемого изделия на каждой автоматически контролируемой операции.
- статическая обработка выхода из строя( поломка, сбой) систем каждой еденицы оборудование и линии в целом.
Относительного распределния энергии электрических( электромагнитных колебаний в полосе чистот.
АНАЛИЗАТОР ТРАФИКА
Лазерный анализатор
Лабораторный лазерный анализатор размеров частиц
логический анализатор- устройство предназначенное для записи и анализа цифровых последовательностей.
Анаизатор трафика- могут быть реализованны в виде ручного прибора с дисплеем и собственым аккамулятором. Подключенного к ноутбуку через usb,переносного или стационарного с платами расширения для тестовых модулей. Распределенные системой мониторинга.
ручные приборы предназначенные для автоматизированных систем, самые доступные, но имеют ограниченный функционал, производительность и время работы.недостатком так же являеться малые экраны, невозможност отобразить все меню, применить фильтры, статистику, графики и другие инструменты более мощных анализаторов. Приборы ручного класса ариентированы на монтажников, кабельщиков и используется в основном для тестирования низкоуровевых параметров.Второй класс тестеров использется у служб экплуатации и полевых исследований.
Лазерные дифракционные анализаторы позволяют решать фундаментальные и прикладные задачи:Почвоведении, геологии, экологии, физической географии а так же в различных отраслях промышленности( в сельском хозяйстве в горнообрабатывающей промышленности, в строительстве, мелиорации,и хим.Промышленности) в гранулометрических анализпторах, определяющих распределение частиц по размерам используется физический прицип электромагнитных волн.конструкция состоит из лазера, через измерительную ячейку направленого на детектор. При помощи диспергирующего устройства частицы подаються в ячейку и проходят в измерительный луч, свет расеянный пропорцианально размеру частиц посредством линзы фокусируется на детектор. По распредению рассеянного света, при помощи комплексной матеатики рассчитывают распределение частиц по их размерам. В результате получают объемные доли, соответствующие эквивалентным диаметрам при лазерной дифракции.
для измерения размера частиц, методом отраженного лазерного света, прибор фиксирует кореляцию. Что то там от частицы, а затем подсчитывается размер частиц по определенной теории.
Лазерные анализаторы, размеров частиц имеют широкий диапозон применения от научно- иследовательских наук до контроля качества( катализаторы, керамика, химико механическое полирование, косметика, продукты питания, металические порошки.)
Лазерный анализатор размкров частиц. Microtrac s3500
В суспенсиях, эмульсиях в порошках с помощью методлв лазерной дифракции.
Патентованная система трех лазеров обеспечивает высокую точность, широкий диапозон измерений и воспроизводимость результатов анализов
Логический анализатор это устройство предназначенное для записи и анализа цифровых послдовательностей. Выпускаются в виде приборов а так же в виде приставок( в виде Usb).к основным характеристикам логических анализаторов относится: число каналов, и максимальная скорость считываания данных( скорость выборки).
При максимальных частотах дискретизаций устройства позволяют анализировать логические уровни одновременно по тридцати двум(16) каналам. работает в комплексе со стационарным либо портативным компьютером посредством подключения к машине USB.анализаторы отличает сбалансированная функциональность и высокие технические характеристики, и оптимальное соотношение цена- возможность.
Диалоговая система селективной сборки тоесть подбор парметров относительно грубо( не точно) обработанных деталей, входящих в сборочную еденицу, сочетание которых обеспечивает высококачественные параметры сборочной еденицы. На предприятиях машиностроения и приборостроения применяются автоматичекие линии, отличающиеся между собой, как по технологическим принципам действия, так и по формам организации.
1) метод подбора деталей или силиктивной сборки, может быть попарной и груповой.
При попарном методе сборщик непосредственно на рабочем месте, подбирает пары деталей, обработанных, с экономически приемлимыми допусками.
Групповой подбор заключаеться в том что детали предварительно сортируют на группы в более узких пределах допуска, а затем собирают сборочные еденицы из деталей, соответствующей группы. Этим и достигается высокая точность сопряжения.
Детали сортируют автоматами или вручную с использованием предельных калибров и универсального измерительного инструмента.
Наносят клейма и в дальнейшем для хранения помещают в специальную тару, число групп сотртировкивыбирают таким образом что бы при сопряжении деталей любой группы был обеспечен требуемый допуск посадки. селективность сборки снижается в случае не соответствия размеров, сопрягаемых деталей, сборка дополнительно осложняется если деталь подбирается одновременно по нескольким размерам при проектировании поточных линий хдолжен выполняться ряд расчетов. Автоматическая поточная линия определяется по формуле
формула 1)
где r такт автоматической поточной линии
Fн-номинальный фонд работы линии в одну смену (в часах)
Dsm число смен работы
h коэффициент технической автоматической линии
Qвып плановое задание (в штуках)
основы компьютерно интегрированых технологий машиностроения( КИД)
Современны КИД получили свою реализацию согласно передовым технологиям производства и которые связывают эти технологии в одно целое, тоесть работа станков, роботов, конструкстроско- технологических отделов, и инженерного анализа, координируется одним компьютером.
Машина с компьютерным управлением, принимаемые при обработке материалов, производстве деталей, и сборке изделий существенно повысили скорость изготовления еденицы продукции. Компьютерные системы производства позволяют быстро переключать производственные линии, с одноо вида изделий на любой другой, меняя только инструкцию для станка или программу для компьютера.
эти системы так же позволяют быстро удовлетворять запросы потребителей, касающиеся перемен в конструкции или в ассортименте продукции. Сочетание компьютерного проектирования, компьютерного производства и интегрмрованных информационных систем, представляет собой наивысший уровень КИД машиностроения. Новфй продукт может быть сконструирован на компьютере а его опытный образец может быть изготовлен без участия человечесуих рук. Идеальное компьютезированное предприятие способно легко переключаться с одного вида продукции на другой, работает быстро и с высокой точностью, без бумажной документацией, тормозящей проиводственный процесс,
компьютерные систем проектирования и технологической подготовки производства, снизили вероятность человеческих ошибок и благодаря этому, кол-во конструксорских исправлений и переделок не правильно спроектиованных компонентов, уменьшилось на 50%. Исследован показывают что КИД позволяет использовпть технологическое оборудование более эффективно, роизводительность труда возрастает, кол-во отходов уменьшается а ассортимент продукта и удовлетворяемость покупателей увеличиваеться.
В настоящее время для разработки разнообразной продукции промышленный предприятия широко используют следующие компьютерные технллогии, программные средства автоматизации.
CAD системы- системы автоматизированого проектирования( САПР) прошедшие путь от двухмерного, а затем и трехмерного параметрического моделирования
CAM системы- включают в себя станки с числовым программным управлением(ЧПУ)
CAE системы- системы автоматтзации инженерных расчетов в которые включены вариант метода конечных элементов. ( МКЭ)
PDM системы- системы управления данными об изделии, основным продуктом автоматизациии проектирования является avtoCAD
гибкие производственные системы механообработки, стали этапом перевооружения машиностроительной промышленности, что привело к созданию новой техники в еденичнос и скрийном производстве к созданию универсального станка с числовым програмным управлением. Такие станки управляються непосредственно от компьютера в режиме раздиления времени. Слеующая стадя автоматизации механообработки характеризуется появления безотказных самовостанавливающихся производственых систем, развитие информационных технологи, позволяет автоматизировать всю произведствееную церочу технологическоо оборудования, система распределеного кправления непрерывными и периодическими процессами а частности NMI/ SKADA - программы.
Гибкие автматизированные производста
4)гибкие автоматические производства и Безлюдные предприятия
5) безотказные самовостанавливающиеся производственные системы, самообновляющиеся производственные системы.
автомтизация дескретных и непрерывных про зводст
современное производство требует высокой степени автоматизации управления технологическим оборудованием что должно обеспечить высокую производительность производст, необходимую гибкость и надежность работы технологического оборудования, а так же качество выпускаемой продукции.
для решения поставленной задачи необходимо комплексно проработать вопросы связанные с форподходов, и т.д.
Преступая к анализу производств и технологических процессов, продукцию можно разделить на 2 группы:
1)неделимый продукт к епрерывным относят производства в которых требуется регулировать расход, давление, температуру, напряжение, премещение отдельных элементов и прочие величины во всем диапозоне их зменений
металургия,снабжение теплом,водой,электроэнергией.
2)дискретный продукт , к дискретнцм относят производства с конечным числом состояния переменной, например
с включением и выключением капанов, задвижек, пускателей датчиков.
В непрерывных производствах занято мало люде , следовательно засчет втоматизации можно снизить зтраты, материалов и энергии,или стабилизировать технологический процесс, исключив его зависимость от субъективных факторов. Для управления таким производством требуется согласование динамических характеристик объекта правления и система автоматического регулирования во всем интервале изменения регулируемых величин. Поэтому такой технологический процесс называется непрерывным технологическим процессом. Остановка технологического процесса недопускается. Дискретный продукт- это продукт конечное существование которого, отделено от его производства такой продукт производиться на основе дискретного технологического процесса, где допускается приостановка технолоического процесса без ущера, как продукту так и технологическому оборудованию. Такие технолгические процессы производящие дискретный продукт называются прерывистыми.АвтоматАвтоматизация дискретного производста разработана меньше, в связи большого разнообразия изделий и произвосводства, повцшенных требований к точности операций. Здесь занято множество рабочих ручного труда. Для дискретного производства возможно огромное число вариантов автоматизации, отличающихся последовательностью операций, с затратам и рефлективностью. Их сопоставление тебует формального описаня, алгоритмов управления, оборудоваием и разраотки моделей организаций производства. Последнее время методы автоматизации дискретного производства все чаще применяют неперывного производства.
принепрерывном производстве продукт получают путем беспрерывной переработки исходного материала в конечный продукт.
При такой переработке невозможно не остановка технологического процесса ни изменение технологического процесса(маршрута)
рисунок виды технологических процессов.
непрерывные технологические процессы требуют практически полной автоматизации при этом основные технологические операции должны функционировать в автоматическом режиме с автоматизированной системой контроля и диагностики.
При производстве дискретно непрерывного продукта, как и при производстве непрерывноготпродукта используется непрерывный технологический процесс. Тем не меннее есть различия: производство дискретно непрерывного продукта не являеться опасным и отличается значительной гибкостью в области изменения параметров, выпускаемой продукции. Автоматизация непрерывного производства для выпуска дискретно непрерывного продукта строится на двух основных принципах зависящих от возможной гибкости производства, если продукт не требует никаих изменений в период времени его выпуск, то производство может быть автматизировано на основе создания жестких автоматических линий(АЛ) где все основные и вспомогатльные операции работают в автономном режиме. Человек осуществляет только контрольные функции. С ростом необходимой гибкости к выпускаемой продукции требуется пееастройка технологического оборудованИя. В результае чего нужно применить гибки автматические гибкоси(ГАЛ), допускающие некоторые изменения параметра и нуменклатуре парметров, при этом надо учитвать что сложность ГАЛ по сравнению с АЛ выше.