Материал: АТП_лекции

Характер протекания управляемого технологического процесса во времени определяется непрерывностью (или дискретностью) поступления сырья и реагентов, наличием (или отсутствием) длительных установившихся и переходных режимов функционирования ТОУ, наличием и длительностью дискретных операций по переработке входных потоков материалов. По этому признаку АСУТП классифицируются в соответствии с табл. 2.

Таблица 2. Классификация АСУТП по характеру протекания управляемого технологического процесса во времени

Условная информационная мощность ТОУ характеризуется числом технологических переменных, измеряемых или контролируемых в данной АСУТП. Требуемый (или достигнутый) уровень функциональной надежности АСУТП решающим образом влияет на структуру и многие технические характеристики системы, а также на реальные значения показателей ее эффективности Укрупненная классификация АСУТП по уровню функциональной надежности приведена в табл. 3.

Таблица 3. Классификация АСУТП по уровню функциональной надежности

Тип функционирования АСУТП приближенно характеризуется совокупностью автоматически выполняемых информационных и управляющих функций системы. Классификация АСУТП по этому признаку дана в табл. 4.

Таблица 4. Классификация АСУТП по типу функционирования

Определенный класс АСУТП обозначается в кодовой или словесной форме.

Кодовое обозначение класса АСУТП состоит из основного и дополнительного кодов. Основной код строится из цифровых и буквенных индексов классификации.

Например, словесному обозначению АСУ непрерывным технологическим процессом в агрегате «советующего» типа, с 360 технологическими переменными и высшим уровнем функциональной надежности соответствует код 1нЗЗ с, легко определяемый по табл. 1—4.

Основу АСУТП составляют локальные сети.

2. Производственный и технологический процессы

Под термином «процесс» понимается упорядоченное взаимодействие между продуктом природы и трудом, направленное на получение требуемого результата. Производство имеет два смысловых значения. Первое соотносится с понятиями «предприятие», «завод», «фабрика», «участок» и другими, а второе — с понятием «процесс», например производственный процесс, или процесс производства. Рассмотрим смысл первого понятия.

Производство — технико-организационное подразделение труда, предназначенного для получения продуктов труда. Очевидно, что более конкретное определение производства зависит от структурного иерархического уровня данного подразделения и его предметной содержательности.

Характеристика производства включает в себя следующую информацию о нем:

• номенклатура продукции (станок, узел, деталь и др.);

• объем продукции и режим ее выпуска;

• вид процесса (механическая обработка, сборка, термообработка и др.);

• элементный состав (цех, участок, отдел, службы и др.);

• функции подразделений, структура их взаимодействия, иерархия подчиненности и степень автономности;

• согласованная по структурным уровням и элементам система качественных, количественных, экономических и других показателей.

Кроме того, имеют значение сведения о среде функционирования, степени автоматизации, непрерывности и др. Обычно производство характеризуется по основному виду производимой им продукции: машиностроительный завод, цех корпусных деталей, участок зубчатых колес, отделение гальванических покрытий и др.

Производственный процесс — это совокупность действий, необходимых для выпуска готовых изделий из полуфабрикатов или связанных с функционированием производственного подразделения. Любое производство имеет иерархическую структуру, а, следовательно, и процессы, происходящие в нем, также должны иметь аналогичную структуру. Таким образом, можно говорить о производственном процессе целого завода или его цеха, отдела, службы, участка, вплоть до самой мелкой структурной единицы в виде технологической системы, станка, установки.

К основным этапам производственного процесса могут быть отнесены следующие: получение и складирование заготовок, доставка их к рабочим позициям (местам), различные виды обработки, перемещение полуфабрикатов между рабочими позициями (местами), контроль качества, хранение на складах, сборка изделий, испытание, регулировка, окраска, отделка, упаковка и отправка. Различные этапы производственного процесса на машиностроительном заводе могут выполняться в отдельных цехах или в одном цехе. В первом случае производственный процесс изготовления продукции делят на части и соответственно называют производственным процессом, выполняемым, например, в заготовительном, сборочном, механическом цехах и т.д. Во втором случае процесс называют комплексным производственным.

Технологический процесс — это совокупность действий, связанных с обеспечением требуемых выходных параметров данного процесса.

Технологический процесс является основной частью производственного процесса, поэтому можно говорить о наличии технологического процесса у любого подразделения данной производственной системы независимо от того, выполняет ли оно основные или вспомогательные функции по отношению к так называемому основному продукту производства.

Действительно, любое производство имеет свою организационную структуру в виде функциональных подразделений: цехи, отделы, службы, участки и др.

Технологический процесс также имеет определенную структуру элементов. Изначально эти элементы относились к области механической обработки. В настоящее время им необходимо придавать более общий смысл, охватывающий весь спектр методов технологического воздействия: термическую обработку, химическую обработку, сборку, а также транспортирование, складирование и др.

Определим содержание технико-организационных элементов производственного процесса.

Рабочий ход (для технологических методов воздействия, преобразующих свойства предмета труда) — однократное технологически непрерывное воздействие, формирующее требуемые параметры данной детали (шероховатость, твердость, качество поверхностного слоя и др.). В общем случае это некоторый элементарный законченный технологический цикл с определенными (постоянными или переменными) параметрами инструмента, кинематики формирования поверхности или соединения, параметрами технологических сред (нагрева, охлаждения, химической обработки и др.).

Аналогичным элементом для сборочного процесса является соединение — технологически непрерывный цикл формирования соединения двух деталей.

Технологический переход — это технологически непрерывный упорядоченный комплекс рабочих ходов, образующих законченную часть технологической операции, формирующий конечные требуемые качественные характеристики данной поверхности детали или данного соединения. Выполняется одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

Рабочие ходы внутри одного перехода технологически упорядочены. Например, нарезать резьбу в отверстии можно только после получения этого отверстия.

Прием — законченная совокупность действий, направленных на выполнение технологического перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например, переход «установить заготовку» состоит из следующих приемов: взять заготовку из тары, переместить к приспособлению, установить в приспособление и закрепить.

Установ — процесс придания требуемого положения и при необходимости закрепления заготовки (детали) в приспособлении или на основном оборудовании. Он отражает варианты объединения разных переходов на данном оборудовании.

Технологическая операция — организационно обособленная часть маршрута со всеми сопутствующими ей вспомогательными элементами процесса, реализуемая на определенном технологическом оборудовании с участием или без участия людей. На операцию обычно разрабатывается вся основная технологическая документация.

Маршрут — упорядоченная последовательность качественных преобразований предметов труда в продукт труда. Например, заготовки в деталь или последовательность получения из комплекта деталей сборочной единицы. Это конкретный вариант сочетания технологических операций, который обеспечивает получение качественных характеристик детали или сборочной единицы.

Рассмотренные элементы технологического и производственного процессов могут выполняться во времени последовательно, параллельно или параллельно-последовательно. Совмещение указанных элементов является одним из приемов сокращения длительности процесса.

Не следует смешивать понятие «функциональное совмещение элементов» и их объединение на организационной основе.

Так, многоцелевой станок традиционной конструкции с одним рабочим шпинделем объединяет на конструктивной основе разные методы технологического взаимодействия (точение, фрезерование и др.), но не совмещает их технологически во времени и по своей структуре остается станком последовательного действия.

При нарушении условия технологической непрерывности реализации элементов процесса происходит их разделение на части, относящиеся к тому же структурному уровню декомпозиции данного процесса. Рассмотрим это на примере обработки детали (рис. 2).

^А(1, 2, 3)

^Х В(1, 2)

Рис. 2. Эскиз детали: А,В - поверхности обработки; 1...3 - рабочие ходы

Для получения требуемого качества поверхности А необходимо три рабочих хода (1, 2, 3), а для поверхности В — два рабочих хода (1, 2). Возможны следующие варианты обработки.

Первый вариант:

1) полная обработка поверхности В двумя рабочими ходами (1, 2);

2) полная обработка поверхности А тремя рабочими ходами (1, 2, 3), что соответствует изготовлению детали в две установки при двух переходах, выполненных соответственно за два (1, 2) и три (1, 2, 3) рабочих хода.

Второй вариант:

1. обработка поверхности В одним рабочим ходом (1);

2. обработка поверхности А двумя рабочими ходами (1, 2);

3. обработка поверхности В одним рабочим ходом (2);

4. обработка поверхности А одним рабочим ходом (3), что соответствует изготовлению детали за четыре установки при четырех переходах, выполненных соответственно в один (1), два (1, 2), один (2) и один (3) рабочих хода.

Третий вариант:

1) одновременная обработка поверхностей А и В соответственно за один (1) и два (1, 2) рабочих хода; 2) обработка поверхности А за два (2, 3) рабочих хода.

Рассмотрим пример изготовления детали за два установа.

Первый реализован при совмещении двух переходов, выполненных соответственно за один (7) и два (7, 2) рабочих хода, а второй — за один переход при двух рабочих ходах (2, 3).

Чтобы представить все многообразие технико-организационных структур технологического процесса, обратимся к рис. 3.

Как видно, самый простой по организации технологический процесс может состоять из одной операции, которая состоит из одной установки, которая, в свою очередь, содержит один переход, осуществляемый за один рабочий ход. Соответственно в организационно сложном технологическом процессе каждый структурный элемент верхнего уровня содержит несколько элементов нижнего уровня.

п переходов

При выполнении каждой операции рабочий затрачивает определенное количество труда. Затраты труда при нормальной интенсивности измеряют его продолжительностью, т.е. временем, в течение которого он расходуется.

Трудоемкость операции — количество времени, затрачиваемого рабочим требуемой квалификации при нормальной интенсивности труда и условиях на выполнение технологического процесса или его части. Единица измерения — человекочас.

Для расчета занятости станков и их числа для выполнения данной работы служит понятие «станкоемкость». Станкоемкость — время, в течение которого занят станок или другое оборудование на изготовление детали или изделия. Единица измерения — станкочас. Для сборочных машин используется показатель машиноемкости выполнения операции.

Для нормирования труда и планирования производственного процесса используется норма времени — время, установленное рабочему или группе рабочих требуемой квалификации, необходимое для выполнения какой-либо операции или целого технологического процесса в нормальных производственных условиях с нормальной интенсивностью. Она измеряется в единицах времени с указанием квалификации работы, например 7 ч, работа 4-го разряда. При нормировании малотрудоемких операций, измеряемых долями минуты, более ощутимое представление о затратах времени дает норма выработки — величина, обратная норме времени.