Системы автоматизации производства

Методы производства менялись с течением времени. До сих пор существует кустарное производство, которое было распространено повсеместно в Средние века. Оно характеризуется выпуском продукции с использованием ручного труда и применяется в малосерийном выпуске изделий различного назначения, а также при изготовлении уникальных, дорогих изделий.

Индустриальные изменения, которые произошли в середине 18-го века и носили революционный характер, привели к созданию машинного производства. В результате этого большую часть работы стали выполнять машины, что привело к резкому увеличению производительности труда во всех отраслях промышленности.

Появилась потребность в контроле и обеспечении качества продукции. Если кустарю было достаточно поставить подпись под своим изделием, то при массовом производстве человеческий фактор стал являться основным в случаях выпуска несоответствующей продукции.

Современная система управления качеством продукции основана на опыте тех предприятий, которые добились выдающихся успехов в производительности труда, внедрении статистических методов контроля продукции. Квалификация специалистов этих фирм находится на очень высоком уровне и связана с компьютерными технологиями.

Автоматизация производства представляет собой проект, который меняет сознание работников, многие из которых становятся ненужными для данного производства. Изменение производственных схем, внедрение современных роботизированных комплексов, использующих новые методы обработки деталей, ведет к следующим результатам:

  • Значительным финансовым затратам на этапе внедрения;
  • Наймом специалистов, способных управлять новым оборудованием, использующим цифровые методы обработки сигнала;
  • Изменением организационной структуры предприятия;
  • Увольнением высвобождаемых работников;
  • Многократным увеличением выпуска готовой продукции после внедрения;
  • Существенным снижением роли человеческого фактора в выпуске продукции;
  • Широким применением статистических методов контроля;
  • Безопасным выполнением работ;
  • Снижением уровня загрязнения окружающей среды;
  • Дистанционному управлению производственными процессами.

Автоматизация производственных процессов стала актуальной по многим причинам. Это повышение привлекательности предприятия перед иностранными инвесторами, потребность в увеличении производительности труда. Не менее значимыми факторами являются увеличение стоимости человеческого труда и ошибок работника при ведении производственного процесса.

Автоматизации подвергаются не только сами процессы, но и методы управления предприятием в целом. Такой подход позволяет контролировать продукцию на всех этапах производства, а также стадию закупки исходных материалов. Контроль и допуск сырья в производство, становятся прозрачными. Все необходимые данные быстро выводятся на экран компьютера тем работникам, которые имеют электронный допуск к указанной информации.

Внедренная система электронного документооборота резко снижает количество документов на бумажных носителях, которые циркулируют на предприятии. Налаженный порядок визирования документов с помощью цифровых подписей позволяет руководителям различного ранга утверждать документы. Коды безопасности делают такую систему надежной и устойчивой, исключающей взлом и потерю важной информации.

Основы автоматизации производства изучаются во многих высших учебных заведениях. Вопросами автоматизации длительное время занимаются ученые ведущих стран мира. Появление высокоскоростных компактных вычислительных машин позволило изменить представление о способах управления технологическим процессом. В любом современном производстве выпуск продукции ведется оператором.
Его рабочее место представляет собой стол с размещенными на нем одним или несколькими мониторами и клавиатурой. Теоретически этого достаточно, но на объектах повышенной опасности устанавливают дополнительные приборы контроля. Как правило, это стенды с вторичными приборами различного класса, механизмами дистанционного регулирования, аварийными кнопками и другими устройствами.

Такая компоновка механизмов делается на случай отказа одной из систем, управляющих процессом производства. Технологическая схема проектируется так, что имеется возможность ее остановки вручную. Она применяется в экстренных случаях и в обычной работе не используется. Для поддержания достаточной степени квалификации работников проводятся периодические проверки с искусственным моделированием аварийных ситуаций.

На крупных объектах, таких, например, как атомная станция, одновременно работают несколько операторов. Они находятся за пультом управления, и каждый их них контролирует закрепленный за ним участок работы. Иерархия подчиненности разрабатывается с учетом особенностей конкретного процесса. Более простые производства не требуют большого числа работников. Управление роботизированным комплексом для обработки сложной детали или сварки частей вагона может быть доверено одному человеку.

Уровень подготовки студентов вышел на такую высоту, что специалистов в области робототехники называют носителями профессии будущего. Системы автоматизации производства помогают свести ошибки различного характера к минимуму. Автоматизация коснулась всех отраслей промышленности. Она применяется в энергетической, химической и нефтехимической отраслях. В металлургической, машиностроительной и металлообрабатывающей индустрии внедрены производственные линии, работающие без применения ручного труда.

Нефтедобытчики, нефтепеработчики и газовики применяют современные технологии управления, транспортировки природного сырья и выделения содержащихся в нем веществ. Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность увеличила степень переработки исходных материалов благодаря высокой механизации производства. Не отстают от них работники пищевой промышленности. Метод создания пресс-форм из крахмала позволил создать многочисленные производственные линии по выпуску различных кондитерских изделий.

Автоматизация технологических процессов и производств стала предметом изучения науки. Кафедра технологического института в Санкт-Петербурге, которая была основана в 1957 году, занимается подготовкой инженер — технологов. За годы своей работы выпущено большое количество специалистов в этой области. Пройден большой путь и накоплен огромный опыт по внедрению средств автоматики в химических производствах. Мощные компьютеры не перечеркнули страницу истории кафедры, а лишь дополнили ее, так как принцип действия многих исполнительных механизмов практически не изменился.

Выпущено более 2000 выпускников, которые трудятся в различных отраслях промышленности. Эти люди могут ориентироваться в различных ситуациях и направят процесс производства на достижение наилучших результатов. Помимо подготовки в области химии профессорский состав кафедры требует знаний физики и информатики. Другим питерским вузом, который занимается подготовкой инженеров – технологов, является Горный университет. Кафедра автоматизации образована в 2006 году и оснащена передовым оборудованием.

Выпускники многих вузов могут создать основу для внедрения адаптированных систем управления производством на предприятии любого типа. Автоматизация учета, планирования, логистики, документооборота, наряду с компьютерным управлением процессами изготовления продукции воплощают в жизнь высшую форму развития машинного производства.

Вместе с тем не всегда возможна и экономически оправдана полная механизация и автоматизация производства. В некоторых случаях вполне достаточно провести автоматизацию отдельных процессов, выделив их в отдельную группу. Находят применение такие компоновки технологических линий, при которых в конвейер встраиваются полностью автоматизированные комплексы и участки ручного труда. Такое распределение можно увидеть при сборке автомобилей.

К дискретным автоматизированным комплексам можно отнести, например, роботизированную многофункциональную установку для монтирования и сварки частей полувагона. Она представляет собой массивную станину, в выемки которой укладываются три швеллера, полками вверх, которые фиксируются с торцов. Два крайних швеллера имеют ровные срезы по краям, а у среднего оставлены выступы на стенке, равные ширине стенок поперечных швеллеров.

Сварка частей полувагона

После этого укладываются поперечные швеллеры. Электромагнитные зажимы выравнивают плоскость и на эту основу автоматически укладываются листы металла. На этой фазе производства вступает в действие П – образная платформа, на которой установлены домкраты. Они поочередно прижимают участки плиты к швеллеру, а робот – манипулятор проводит их крепление с помощью электросварки.
По окончании сварки верней части стенки полувагона специальное устройство перекладывает ее на соседнюю станину. При этом верхняя часть стенки полувагона оказывается внизу. На освободившейся станине проводится новый цикл сборки, а на переложенной станине роботы – манипуляторы сваривают все значимые детали рамы. После окончания изготовления стенки, она передается на линию окончательной сборки.

Механизация и автоматизация производственных процессов невозможна без средств автоматического контроля продукции. Она осуществляется в непрерывном режиме и может существенно отличаться в разных производствах. Очень часто бывает так, что типовые приборы не годятся для данного производства и тогда разрабатываются уникальные механизмы и принципы измерения. Во всех случаях выигрывает только то предприятие, которое имеет высокую степень автоматизации производственных процессов. Тот, кто отстает от современных методов управления, рискует отстать навсегда.