Технологічні процеси в машинобудуванні. Автоматизовані системи управління технологічними процесами

Технологічний процес є основою будь-якої виробничої операції. Він включає сукупність процедур, здійснюваних в певній послідовності, дія яких спрямована на зміну форми, розміру і властивостей виробленого виробу. Основними прикладами технологічних процесів є механічна, термічна, компресійна обробка. А також збірка, комплектація, обробка тиском і багато іншого. В умовах заводського виробництва за проведення подібних процесів і оформлення технологічної документації відповідає відділ головного технолога. Фахівцями відділу контролюється правильність проведення оперативних моментів. Коректно розроблені і грамотно організовані технологічні процеси в машинобудуванні і виробництві будь-якого іншого рівня дають можливість виконувати необхідні процедури з виготовлення відповідної продукції з несенням мінімальних витрат. Як матеріальних, так і силових і тимчасових.

Машинобудування як вид виробництва

Машинобудування як галузева різновид виробництва характеризується застосуванням універсального обладнання, за рахунок якого здійснюється обробка різноманітних за величиною і формою деталей, універсальних пристосувань і вимірювальних інструментів. Ця галузь передбачає не тільки автоматизовану роботу приладів, а й застосування фізичного людської праці - адже значні обсяг машинобудівних процесів здійснюється саме за рахунок ручної роботи і зусиль висококваліфікованого робочого персоналу. На таких заводах часто собівартість різних деталей оцінюється набагато вище, хоча продуктивність при цьому значно нижче. До представництв такого машинобудування відносять турбінні, суднобудівні, хімічні заводи, а також підприємства важкого машинобудування. Більш того, на сьогоднішній день серед сучасних машинобудівних заводів, які працюють на масове або серійне виробництво, присутні цехи експериментальних досліджень, де здійснюються роботи зі створення нових зразків машин в одиничному екземплярі-а це вже прерогатива індивідуального машинного виробництва.

Однак варто все ж зробити акцент на тому, що вітчизняне машинобудування направлено на масове виробництво машин. При цьому технологічний процес проектування і виготовлення деталей орієнтований на випуск великої кількості однакових виробів протягом тривалого періоду часу. При цьому він спрямований на вузьку спеціалізацію робочих місць, напівавтоматів, верстатів-автоматів, агрегатних установок. А спеціальне оснащення, наявність універсальних інструментів і широка взаємозамінність деталей дають можливість координувати технологічний процес автоматизованими системами управління.

Елементи машинного виробництва. Нюанс

Як і в будь-якому технологічному процесі, в машинобудуванні передбачається обов`язковий підрозділ робочих процедур на конкретні напрямки діяльності з досягненням конкретного на даній ділянці відтворення результату. Тут важливо розмежовувати і відокремлювати один від одного принципово різні оперативні моменти.

Якими елементами технологічного процесу представлена стандартна процесія машинного будівництва? Розглянемо їх:

1. Технологічна операція-невід`ємна частина загального процесу, в ході якої виконується обробка заготовок, виконуваних одним інструментом (напилком, різцем) за одним робочим місцем (наприклад, верстатом). При цьому роботу можуть виконувати як один, так і відразу кілька працівників. Виходячи з обсягів заданої до виконання роботи, технологічна операція може бути простою або складною. Останню, в свою чергу, можна розосередити на складові окремі частини, які іменуються у виробництві установками.
2. Технологічна установка - це складова частина операції, що виконується за робочим місцем в стані незмінного кріплення заготовки.
3. Позиція-складова частина операції, яка здійснюється в умовах незмінного положення заготовки щодо інструментарію (не враховуючи тих рухів, які обумовлені робочими переміщеннями самої заготовки або самого інструменту).
4. Перехід-складова частина операції, яка супроводжується незмінною режимною роботою верстата або інструменту.
5. Прохід-це частина переходу, яка обумовлює зняття шарів металу (або іншого матеріалу, якщо це не метал).
6. Робочий прийом-завершене дію співробітника заводського машинобудівного цеху, яке супроводжується закріпленням або зняттям ріжучого інструменту, самої заготовки і далі.

Структура технологічних процесів. Суть

Сама структура машинобудування представлена проходженням готового продукту через кілька різних фаз обробки. Найчастіше ці фази представлені заготівельним етапом, етапом обробки і етапом складання. Але що конкретно являє собою кожна з фаз в структурі машинобудування?

Етап заготовки

Заготівельна фаза характеризується виконанням процедур по отриманню заготовок за допомогою наступних методів:

1. Лиття-передбачає заповнення ємності, форми або порожнини матеріалом, що перебуває в рідкому агрегатному стані.
2. Штампування-процедура пластичного деформування матеріалів з коригуванням їх форми і розмірів.
3. Пресування-випробування предметів на міцність (щільність, герметичність) гідравлічного або пневматичного характеру в процесі тиску.
4. Висадка-операція ковальського характеру, яка полягає в деформації заготовки з частковою осадкою з метою створення потовщення предмета за рахунок зменшення його довжини.
5. Різання і згинання металу-процес деформування або ділення металевої труби, листа або виливки на складові частини.
6. Розкрій рулонного або листового матеріалу-пробивання, вирубка, різання і обрізка металевого матеріалу, що виконується з метою поділу складної металоконструкції на відокремлені відрізки.

Після закінчення процедур заготівельної фази здійснюється перехід до другого етапу в структурі машинобудування.

Етап обробки

Обробна фаза передбачає проведення процесів перетворення різних виробничих заготовок в готові деталі. Якими методами обробки обумовлений технологічний процес машинобудування в другій фазі виробничих робіт? Розглянемо їх:

1. Металообробка-сукупність механічних процесів зміни форм, розмірів і якості сплавів і металів.
2. Термообробка-процес теплового впливу на метал з метою надання йому необхідних властивостей (зокрема, відповідного розміру і форми).
3. Хімобробка-процес хімічного впливу на метал за допомогою цілеспрямованого руйнування сплавів травленням в розчинах лугів і кислот.
4. Хіміко-термічна обробка-сукупний вплив на заготівлю теплового і кислотно-лужного процесу, в ході якого поверхня сталевих деталей насичується вуглецем.
5. Плазмова обробка-процедура обробки матеріалу, що виконується з використанням низькотемпературної плазми, що генерується високочастотними або дуговими плазмотронами з метою зміни властивостей цього матеріалу.
6. Гальванізація-технологія покриття одного металу іншим за допомогою електролітичного з`єднання.
7. Лакофарбова обробка-шліфування, полірування і покриття матеріалу фарбами або лаками з метою надання йому естетично завершеного зовнішнього вигляду.
8. Зварювання-процес кріплення деталей з метою надійного їх з`єднання в одній єдиній конструкції.
9. Пасивація-обробка ділянки після зварювання спеціальною речовиною, яка рівномірним шаром наноситься на поверхню матеріалу.

Після закінчення деформування матеріалів, різання і гнуття металу, а також після обробки виробів одним із спеціально призначених для отримання конкретного результату методів, здійснюється перехід до третьої фази технологічного процесу.

Етап збірки

Останній етап технологічного процесу машинобудування передбачає проведення збірних заходів і правки металевих заготовок. Стикування різних металевих профілів може здійснюватися кількома способами:

1. Комплектація окремих складальних одиниць в єдиний цілий кінцевий продукт.
2. Регулювально-накладна збірка.
3. Випробувальне з`єднання комплектуючих в єдину металоконструкцію.

Проблеми машинобудування в Росії

Найголовнішим завданням як і раніше залишається необхідність в докорінної реконструкції. Проблема відставання вітчизняного виробництва від світового рівня економіки безпосередньо пов`язана з низькою рентабельністю таких галузей машинного виробництва як приладобудування, верстатобудування, виробництво обчислювальної техніки, електронна та електротехнічна промисловість. Це питання вимагає якнайшвидшого вирішення.

Залежно від характеру і спрямованості основоположні проблеми машинобудування у вітчизняному виробництві можна згрупувати в окремі блоки. Це:

1. Недоліки розвитку машинобудівного комплексу – проблематика обумовлена низькими темпами зростання провідних галузей, істотним спадом виробництва, порушенням технологічних зв`язків, простоями окремих підприємств, низькими темпами оновлення обладнання по відношенню до рівня продукції.
2. Брак ресурсів для структурної перебудови-недостатньо розвинена розгалуженість напрямків діяльності вітчизняного машинобудування потребує перепрофілювання, а коштів для цього не вистачає. Більш того, галузь вимагає скорочення диспропорцій в темпах зростання окремих сегментів відтворення: десь потрібно оптимізувати структуру операційних технологій, десь доповнити відсутніми потужностями виробничий процес.
3. Недоліки в якості продукції, що випускається - невідповідність вироблених машин (їх переважної частини) машинам світових стандартів, а також низька надійність виробленого транспорту призводить до виходу їх ладу готових моделей вже через рік після активної експлуатації. Процентне співвідношення таких об`єктів виробництва становить 20-30% в загальній питомій вазі вироблених моделей.

Автоматизація технологічних процесів

Автоматизовані системи управління в сфері машинобудування є першоджерелом збільшення виробнича потужність у всьому машинобудівному сегменті. Що це означає?

Автоматизація виробництва виступає сьогодні в ролі основного напрямку, по якому рухається виробництво всього світу. Все, що раніше здійснювалося за рахунок працездатності людини, його фізичної сили і інтелектуальних здібностей, все це в нинішній час зводиться до техніки, яка самостійно орудує технологічними циклами і проводить контроль за їх виконанням. При цьому роль людини зводиться до мінімуму-йому лише залишається спостерігати за коректністю виконання автоматизованими системами всіх тих дій, які спрямовані на оптимізацію вітчизняного виробництва. Все просто.

Автоматизація технологічних процесів в машинобудуванні здійснюється за рахунок сукупності операцій, що передбачають запуск, зупинку, підтримання або зміна процесу оперативної роботи на об`єкті в цілому. Вона дійсно відіграє важливу роль у розвитку галузі в цілому. Значення окремих машин, апаратів, агрегатів, пристроїв, комплексів машин, полягає в істотному впливі на постановку принципово нового робочого процесу на машинобудівному заводі в цілому. Адже керовані об`єкти в автоматиці досить різноманітні і неймовірно ефективні в своєму безпосередньому призначенні.

Заміна людської праці може бути здійснена в ракурсі часткового або абсолютного заміщення. Процес машинобудування здійснюється або повністю за рахунок новітніх приладів автоматики, або з частковим заміщенням людської праці. Не всі заводи мають можливість замінити людська праця повністю на автоматизований. У кого-то для цього не вистачає потужностей, у кого-то обладнання, а у кого-то і навичок роботи з таким незвичайним, але при цьому надзвичайно ефективним методом управління технологічним процесом.

Об`єкти, що підлягають автоматизації

Але не тільки людські руки сьогодні можна замінити механізованими приладами з високоточним обладнанням, яке здатне реагувати на найменші зауваження керуючого автопристроєм. Крім того, що відбувається безпосереднє заміщення людини біля верстата спеціалізованою установкою, паралельно можлива Автоматизація наступних аспектів в процесі машинобудування:

1. Виробничий процес-всю ту роботу, яку виконує день у день людина з відпрацьованим до автомата рефлекторним повторенням дій, абсолютно безперебійно може замінити машина.
2. Проектування-як вже було згадано вище, не тільки результати фізичної праці людини можна переглянути і адаптувати до своїх виробничих потреб. Інтелектуальна робота також піддається автоматизації. Більш того, деякі розрахунки і складання алгоритмів, підвладних електронно-обчислювальній техніці, є основою коректного автоматизованого проектування.
3. Організація-деякі аспекти розподільних функцій по конкретному виконанню дій автоматизованої конструкції піддаються лише контролю з боку. Все інше техніка робить сама.
4. Планування-розрахунки і виявлення майбутніх в перспективі завдань до виконання також покладаються на " розумну електроніку».
5. Управління - для того, щоб керувати процесом роботи з автоматизованими пристроями, що збирають машини, досить лише здійснювати нехитрі кнопкові маніпуляції, стоячи за пультом управління.
6. Наукові дослідження - всі математичні аспекти та особливості прорахунків зростання продуктивності машинобудівного заводу в динаміці також підвладні автоматизованим обчислювальним системам.
7. Бізнес-процеси - при бажанні можна вирахувати коефіцієнт свого прибутку і маржинального доходу від ведення машинобудівного бізнесу, адже все за людину може зробити комп`ютеризована техніка.

Гідність

Метою автоматизації технологічних процесів є збільшення продуктивність праці поряд із загальним поліпшенням якості продукції та впровадженням високотехнологічного обладнання. З її допомогою з`являється можливість оптимізувати управління машинобудівним виробництвом, перемістити людину з небезпечних для здоров`я промислових зон. А також підвищити надійність і подвоїти рентабельність точного машинобудування. Оскільки Автоматизація збільшує конвертованість і зменшує час на обробку даних при плануванні.

1. Які позитивні моменти несе в собі Автоматизація робочих моментів в машинобудівному комплексі? Розглянемо їх:
2. По-перше, можна позбавити співробітників, що працюють в особливо складних фізичних умовах, від монотонного і важкої фізичної праці. За людину все може зробити машина.
3. По-друге, можна позбавити співробітників від перебування за робочим місцем в професійно небезпечних умовах (під навісним каркасом автомобіля, за металорізальним механічним верстатом і інших).
4. По-третє, вимальовується прерогатива ставити перед автоматизована система ті завдання, які, виходячи з фізичних можливостей людини, були б йому не під силу. Йдеться про блоки важкої ваги, швидкісних показниках виконання завдання, витривалості і тому подібних критеріїв.
5. По-четверте, головна особливість автоматизації робочого процесу полягає в тому, що вона позитивним чином позначається на зростанні економічних показників як підприємства, так і галузі в цілому.

Недостатки

Однак є і свої негативні моменти в заміщенні людської праці автоматизованим. Транспортне машинобудування, верстатне виробництво або будь-яке інше Галузеве промислове підприємство стикається в процесі автоматизації праці з наступними негативними нюансами:

• скорочення робочих місць;
• обмеження технічного характеру;
• існуючі загрози безпеці;
• непередбачуваність рівня витрат на впровадження та розробку;
• висока початкова цінова політика.

Технологічна документація

Будь-яка робота, заснована на заготівлі, обробці і збірці деталей в машинобудуванні, повинна супроводжуватися складанням і оформленням відповідних паперів. Форма карт і їх склад в загальному комплекті документів залежить від різновиду технологічного процесу (Груповий, Типовий, одиничний), виду виробництва і ступеня користування автоматизованими системами управління на підприємстві. Виходячи з цих критеріїв і враховуючи ступінь необхідної деталізації даних, виклад і зміст операцій в документах, а також їх комплектність можуть істотно варіюватися.

В основному найчастіше в комплект документів технологічного процесу входить маршрутна карта, операційна, карта ескізів, відомість оснащення, відомість технологічних документів і відомість матеріалів.