Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

21 

Автоматизация  –  применение  энергии  неживой  природы  в  производ-

ственных процессах, частично управляемых людьми. 

Автоматический производственный процесс – это процесс, в котором для 

управления  и  воздействия  на  предметы  труда  используется  энергия  неживой 
природы и не требуется труд человека в течение длительного времени для вы-
полнения и повторения технологических операций. 

Безлюдный  производственный  процесс  –  автоматический  производствен-

ный процесс, продолжительность которого превышает одну рабочую смену. 

Средства автоматизации – средства технологического оснащения (СТО), 

управляемые  логическими  устройствами  искусственного  происхождения.  К 
ним  относятся:  полуавтоматические  приспособления,  автоматические  приспо-
собления, полуавтоматы и автоматы, обслуживающие и транспортные роботы, 
агрегатные  станки,  станки  с  числовым  программным  управлением  (ЧПУ),  ав-
томатизированные  и  автоматические  линии,  роторные  линии,  роботы,  автома-
тические  измерительные  устройства,  логические  устройства  и  системы  управ-
ления.  По  функциональному  назначению  автоматизированные  СТО  объединя-
ют в модули, комплексы и системы. 

В  учебной  и  специальной  литературе  распространены  следующие  сокра-

щения: РТК 



 робото-технологический комплекс; АТСС 



 автоматизированная 

транспортно-складская система; АСИО 



  автоматизированная  система  инстру-

ментального  обеспечения;  АСУО 



  автоматизированная  система  удаления  от-

ходов;  САК 



  система  автоматизированного  контроля;  АСУ 



  автоматизиро-

ванная система управления; САПР 



 система автоматизированного проектиро-

вания;  АСТПП 



  автоматизированная  система  технологической  подготовки 

производства;  АСНИ 



  автоматизированные  системы  научных  исследований; 

МПУ 



 местные посты управления; ЦПУ 



 центральный пост управления; ЦУ 



центры управления. 

1.4. Классификация автоматизированных СТО по логике управления 

и уровню организации 

Выделяют  два  вида  систем  управления  технологическими  процессами  – 

жесткие и гибкие (табл.2). 

                                                                                                            Таблица 2 

Применение жестких и гибких систем управления в СТО 

Жесткие системы управления 

(постоянная логика управления) 

Гибкие  системы управления 

 (адаптируемая логика управления) 

П/ автоматические приспособления 
Автоматические приспособления 
П/автоматы 
Автоматы  
П/ автоматические комплексы 
Автоматические линии 
Роторные линии 

Станки с ЧПУ 
Промышленные роботы 
РТК 
АТСС 
АСИО 
АСУО 
САК 

22 

Жесткая система управления – не переналаживаемая или переналаживае-

мая в узких пределах система управления, создаваемая на базе кинематических 
цепей  машин  и  механизмов,  обеспечивающих  заданные  законы  движения  ис-
полнительных звеньев. 

Гибкая система управления – переналаживаемая в широком диапазоне си-

стема  управления,  создаваемая  на  базе  электронно-вычислительных  машин  с 
комплектом  управляющих  программ,  адресующих  сигналы  управления  при-
водным  устройствам  для  обеспечения  заданных  законов  движения  исполни-
тельных звеньев. 

Автоматизированные  СТО  объединяют  в  линии,  участки,  цехи  и  заводы 

(табл.3). 
Линия – расположение оборудования в порядке выполнения операций. 
Участок  –  расположение  оборудования  по  предметному  и/или  технологиче-
скому принципу. 
Цех – объединение линий и участков по видам изделий и/или процессов. 
Завод – объединение цехов и участков по совместно выпускаемой продукции. 
  

                                                                                                                                Таблица 3 

Уровни организации автоматизированных СТО 

Организация производства 

Вид управления  Сокращение в литературе 

Автоматические линии, в.т.ч. гибкие 

МПУ 

АЛ и ГАЛ 

Автоматические участки, в.т.ч. гибкие  

ЦПУ 

АУ и  ГАУ 

Автоматические цехи, в.т.ч. гибкие 

ЦУ цеха 

АЦ и ГАЦ 

Заводы-автоматы, в.т.ч. гибкие 

ЦУ завода 

АЗ и ГАЗ 

2. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ 

2.1. Производственные потоки и  их взаимодействие 

Производственные  процессы  характеризуются  наличием,  движением  и 

взаимодействием материальных и информационных потоков (рис.1). 

Внешние 

связи

Внешние 

связи

Транспортная система - материальные потоки

Автоматизированная система управления - информационные потоки

Хранение 

материалов

Обработка

Контроль

Сборка

Испытания

Хранение

изделий

Управление 

производством

Рис. 1. Материальные и информационные потоки 

23 

Объекты материальных потоков –  материалы, заготовки, детали, сбороч-

ные единицы, готовые изделия, комплекты, вспомогательные  материалы, фор-
мообразующий,  контрольный,  измерительный  инструмент,  технологическая 
оснастка и отходы производства. 

Материалы  и  заготовки  перемещаются  в  соответствии  с  предписанными 

технологическими  маршрутами.  Поступая  на  предприятие,  они  хранятся  на 
складе, откуда следуют на заготовительные участки, проходят полный цикл об-
работки, становятся деталями и узлами, поступают на сборку.     

Формообразующий,  контрольный  и  измерительный  инструмент  приобре-

тается, готовится к применению, (собирается, настраивается, затачивается, кон-
тролируется),  направляется  в  инструментальный  склад,  затем  доставляется  на 
рабочие места, устанавливается в станках или приспособлениях. Рабочее состо-
яние  инструмента  контролируется.  По  истечении  периода  стойкости  инстру-
мент демонтируется со станка, изымается с рабочего места, восстанавливается, 
повторно поступает на склад, откуда цикл его применения повторяется. 

Технологическая  оснастка  разрабатывается,  модернизируется,  изготавли-

вается, хранится, доставляется на станок или рабочее место, используется при 
обработке, переналаживается или меняется, проходит аттестацию и ремонт, по-
вторно используется. 

Изделия и комплекты собираются из деталей и узлов, упаковываются, хра-

нятся на складе готовой продукции и отгружаются потребителям. 

Отходы производства – стружка, использованная упаковка, отработанные 

масла,  СОЖ,  изношенное  оборудование  и  инструмент,  производственный  му-
сор –  утилизируются. 

Объекты информационных потоков –  конструкторская и технологическая 

документация,  программы  обработки  и  испытаний,  управляющие  программы, 
проекты планов, производственных заданий, сводки, отчеты и т. д. 

Информация  о  деталях,  сборочных  единицах,  изделиях  и  комплектах 

оформляется в виде чертежей и спецификаций. 

Информация  о  технологических  процессах  оформляется  в  виде  описаний 

технологических  процессов,  технологических  карт,  ведомостей,  контрольных 
карт, эскизов, управляющих программ, программ испытаний. 

Управляющая  информация  об  объемах,  сроках  и  направлении  движения 

объектов  материальных  и    информационных    потоков,  а  также  персонала 
оформляется  в виде  приказов, распоряжений, нарядов,  сводок, производствен-
ных отчетов и учетных документов. 

Информация хранится и представляется на бумажных, магнитных и элек-

тронных носителях, а ее движение образует информационные потоки, которые 
параллельны материальным потокам и управляют ими. 

В неавтоматизированном производстве многие информационные процессы 

оказываются  скрытыми  и  неформальными,  поскольку  они  осуществляются 
людьми, которые могут дополнять недостающую информацию благодаря своим 
знаниям, опыту и связям.  

В  автоматизированном  производстве  логические  операции  должны  быть 

формализованы  и  автоматизированы,  а  вмешательство  человека  ограничено. 

24 

Автоматизация современного производства заключается в автоматизации мате-
риальных и информационных потоков. 

Автоматизация материальных потоков осуществляется применением ав-

томатизированных средств и их систем. 

Автоматизация  информационных  потоков  осуществляется  применением 

компьютеров  и  контроллеров,  их  программного  обеспечения  и  каналов  связи 
(электрических,  оптоволоконных,  индуктивных,  акустических,  электромагнит-
ных  и  др.),  датчиков,  воспринимающих  параметры  процессов,  преобразовате-
лей параметров в электрические сигналы, блоков управления, обрабатывающих 
сигналы  контроля  и  вырабатывающих  сигналы  управления,  а  также  отчетные 
формы. 

Управляющие  компьютеры  и  контроллеры  образуют  посты  и  центры 

управления, которые объединены в единую сеть информации и управления. 

Взаимодействие  материальных  и  информационных  потоков  происходит  в 

пространстве и во времени с изменением свойств материалов, формы и разме-
ров предметов обработки.  Поэтому для реализации автоматизированного про-
изводственного процесса необходимо согласовать размерные, временные и ин-
формационные  связи,  посредством  автоматизированных  систем  аппаратных  и 
программных средств, управляющих единым производственным комплексом. 

Автоматизированные  средства  технологического  оснащения  и  системы 

аппаратных и программных средств, используемые на всех стадиях создания и 
производства  изделия  (исследования,  конструкторская  и    технологическая 
подготовка производства, организация и управление), совместно осуществля-
ющие автоматизированный производственный процесс, образуют интегриро-
ванный производственный комплекс (ИПК).  

2.2. Конструктивно – технологические основы автоматизации 

Известно, что использование в изделии одинаковых составных частей поз-

воляет в 1,5 – 2 раза сократить сроки разработки и объемы испытаний изделий, 
а  также  в  2-3  раза  уменьшить  оборот  технической  документации.  За  счет  со-
кращения общего числа типоразмеров выпускаемых изделий увеличивается се-
рийность производства, что позволяет применять более эффективные техноло-
гические  процессы,  специализировать  производственные  подразделения,  со-
кращать номенклатуру оборудования, оснастки и всех видов инструмента. 

Экономичность и эффективность автоматизированного производственного 

процесса закладывается на ранних этапах подготовки производства за счет кон-
структивно - технологического анализа номенклатуры на предмет: 

типизации – сокращения количества конструктивно-технологических при-

знаков относительно числа изделий и технологических объектов; 

унификации – сокращения количества оригинальных изделий выпускаемой 

номенклатуры, а также технологических объектов в производстве; 

стандартизации – применения технических решений, изделий и техноло-

гических объектов, свойства и параметры которых прошли длительную провер-

25 

ку практикой и приняты в качестве международных, государственных или от-
раслевых стандартов. 

Задачи типизации, унификации и стандартизации решаются на стадии раз-

работки новых моделей и их опытных образцов. Разработку всех без исключе-
ния изделий технические службы должны начинать с анализа на предмет заим-
ствования стандартных, покупных и уже освоенных производством изделий.  

Унификация представляет собой эффективный и экономичный способ со-

здания на базе исходной модели ряда производных изделий различного назна-
чения или с различными характеристиками. Основная цель унификации  –  по-
высить серийность производства. 

Основные требования к унификации изделий определяются ГОСТ 23945.0-

80  «Унификация  изделий.  Основные  требования».  Стандарт  рассматривает 
процесс унификации как обязательный и регламентирует его контроль службой 
стандартизации  предприятия.  Последовательность  конструкторской  унифика-
ции представляется  следующим образом: комплекс – изделие – узел – деталь – 
конструктивные  элементы.  (Комплекс  –  совокупность  изделий,  объединенных 
общими функциями или применением.) 

Существует  несколько  методов  унификации,  которые  часто  применяются 

совместно.  

Секционирование – разделение изделий на одинаковые секции и образова-

ние  новых  изделий  набором  унифицированных  секций:  цепи,  конвейеры,  теп-
лообменные аппараты, фильтры, двигатели и т.п. 

Лонгирование - увеличение размера изделия в одном направлении при со-

хранении  поперечного  сечения:  конвейеры,  шестеренчатые  насосы,  зубчатые 
передачи, вальцовочные машины и т. п. 

Агрегатирование  –  создание  изделий  путем  сочетания  унифицированных 

агрегатов,  представляющих  собой  автономные  узлы,  устанавливаемые  в  раз-
личных комбинациях и количестве на общей станине или в общем корпусе: ди-
зель-генераторы, агрегатные станки, электронасосы и т. п. 

Базовое агрегатирование – применение унифицированной базовой маши-

ны  для  установки  на  нем  специального  оборудования  различного  назначения: 
тракторы и автомобили специального назначения. 

Компаундирование  (многопоточность)  –  параллельная  установка  машин, 

механизмов и их узлов для совместной эксплуатации: несколько двигателей на 
летающем аппарате, несколько насосов на одну напорную сеть, несколько оди-
наковых приводных механизмов в одной машине, многоместные технологиче-
ские приспособления, многошпиндельные станки, многорукие роботы и т.п. 

Конвертирование – применение базовой модели изделия в новых услови-

ях, с новым рабочим телом или по новому назначению:  переоснащение двига-
телей  внутреннего  сгорания  для  работы  с  различными  видами  топлива  или 
применения в качестве автотракторного, судового, авиационного и т.п. 

Модифицирование  –  приспособление  изделия  к  новым  условиям  работы 

без изменения конструкции: хладостойкие материалы, антикоррозионные мате-
риалы,  дополнительные  системы  подготовки  рабочего  тела,  специальные  по-
крытия, уплотнения и т.п.