Технологічні процеси в машинобудуванні. Автоматизовані системи управління технологічними процесами

Технологічний процес є основою будь-якої виробничої операції. Він включає сукупність процедур, що здійснюються у певній послідовності, дія яких спрямована на зміну форми, розміру і властивостей виробленого вироби. 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 та 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, але і застосування фізичної людської праці – адже значні обсяг машинобудівних процесів здійснюється саме за рахунок ручної роботи і зусиль висококваліфікованого робочого персоналу. На таких заводах найчастіше собівартість різних деталей оцінюється набагато вище, хоча продуктивність при цьому значно нижче. До представництвам 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 чи серійне виробництво, присутні цеху експериментальних досліджень, де здійснюються роботи по створенню нових зразків машин в одиничному екземплярі – а це вже прерогатива індивідуального машинного виробництва.

Проте варто все ж зробити акцент на тому, що вітчизняне машинобудування спрямоване 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. Нюанси

Як і в будь-якому технологічному процесі, в машинобудуванні передбачається обов’язкове підрозділ робочих процедур на конкретні напрями 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:

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 одну, так і відразу декілька працівників. Виходячи з обсягів до виконання заданої роботи, технологічна операція може бути простою або складною. Останню, у свою чергу, можна розосередити на окремі складові частини, які іменуються у виробництві установками.

Технологічна установка – це складова частина операції, що виконується за робочим місцем у стані постійного кріплення заготовки.

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).

Перехід – складова частина операції, яка супроводжується незмінною режимної роботою верстата або інструменту.

Прохід – це частина переходу, яка обумовлює зняття шарів металу або іншого матеріалу, якщо це не метал).

Робочий прийом – завершене дію співробітника заводського цеху машинобудівного, 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. Часто ці фази представлені заготівельним етапом, етапом обробки і етапом складання. Але що конкретно являє собою кожна з фаз у структурі машинобудування?

Етап заготовки

Заготівельна фаза характеризується виконанням процедур з отримання заготовок за допомогою наступних методів:

Лиття – передбачає заповнення ємності, форми або порожнини матеріалом, перебувають у рідкому агрегатному стані.

Штампування – процедура пластичного деформування матеріалів з коригуванням їх форми і розмірів.

Пресування – випробування предметів на міцність (щільність, герметичність) гідравлічного або пневматичного характеру в процесі тиску.

Висадка – операція ковальського характеру, яка полягає у деформації заготовки з частковою осадкою в цілях створення потовщення предмета за рахунок зменшення його довжини.

Різання і гнучка металу – процес деформування або поділу металевої труби, листа або відливання на складові частини.

Розкрій рулонного або листового матеріалу – пробивання, вирубування, різання і обрізка металевого матеріалу, що виконується з метою поділу складної металоконструкції на відокремлені відрізки.

По закінченні процедур заготівельної фази здійснюється перехід до другого етапу у структурі машинобудування.

Етап обробки

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

Металообробка – сукупність механічних процесів зміни форм, розмірів і якості сплавів і металів.

Термообробка – процес теплового впливу на метал в цілях надання йому необхідних властивостей (зокрема, відповідного розміру і форми).

Хімобробка – процес хімічного впливу на метал допомогою цілеспрямованого руйнування сплавів травленням у розчинах лугів і кислот.

Хіміко-термічна обробка – сукупний вплив на заготівлю теплового і кислотно-лужного процесу, в ході якого поверхню сталевих деталей насичується вуглецем.

Плазмова обробка – процедура обробки матеріалу, що виконується з використанням низькотемпературної плазми, що генерується високочастотними або дуговими плазмотронами в цілях зміни властивостей цього матеріалу.

Гальванізація – технологія покриття одного металу іншим за допомогою електролітичного з’єднання.

Лакофарбова обробку – шліфування, полірування і покриття матеріалу фарбами або лаками в цілях додання йому естетично закінченого зовнішнього вигляду.

Зварювання – процес кріплення деталей з метою надійного їх з’єднання в одній єдиній конструкції.

Пасивація – обробка ділянки після зварювання спеціальною речовиною, яка рівномірним шаром наноситься на поверхню матеріалу.

По закінченні деформування матеріалів, різання та згинання металу, а також після обробки виробів одним з спеціально призначених для отримання конкретного результату методів, здійснюється перехід до третьої фази технологічного процесу.

Етап складання

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

Комплектація окремих складальних одиниць в єдиний цілий кінцевий продукт.

Регулювально-накладна складання.

Випробувальне з’єднання комплектуючих в єдину металоконструкцію.

Проблеми машинобудування в Росії

Найголовнішим завданням залишається необхідність 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 і електротехнічна промисловість. Це питання потребує якнайшвидшого вирішення.

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

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.

Брак ресурсів для структурної перебудови – недостатньо розвинена розгалуженість напрямків діяльності вітчизняного машинобудування потребує перепрофілювання, а засобів для цього не вистачає. Більш того, галузь вимагає скорочення диспропорцій в темпах зростання окремих сегментів відтворення: де-то потрібно оптимізувати структуру операційних технологій, десь доповнити відсутніми потужностями виробничий процес.

Недоліки в якості продукції – невідповідність вироблених машин (їх переважної частини) машин світових стандартів, а також низька надійність виробленого транспорту призводить до виходу з ладу готових моделей вже через рік після активної експлуатації. Процентне співвідношення таких об’єктів виробництва становить 20-30% у загальному питомій вазі вироблених моделей.

Автоматизація технологічних процесів

Автоматизовані системи управління у сфері машинобудування є першоджерелом збільшення виробничих потужностей 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 та інтелектуальних здібностей, все це в нинішній час зводиться до техніки, яка самостійно орудує технологічними циклами та проводить контроль за їх виконанням. При цьому роль людини зводиться до мінімуму – йому залишається лише спостерігати за коректністю виконання автоматизованими системами всіх тих дій, які спрямовані на оптимізацію вітчизняного виробництва. Все просто.

Автоматизація технологічних процесів у машинобудуванні здійснюється за рахунок сукупності операцій, які передбачають запуск, зупинку, підтримання чи зміну 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 суттєвому впливі на постановку принципово нового робочого процесу на машинобудівному заводі в цілому. Адже керовані об’єкти в автоматиці досить різноманітні і неймовірно ефективні у своєму безпосередньому призначення.

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 людський працю повністю автоматизований. У кого-то для цього не вистачає потужностей, у когось обладнання, а у кого-то і навичок роботи з таким незвичним, 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 автоустройством. Крім того, що відбувається безпосереднє заміщення людини у верстата спеціалізованої установкою, паралельно можлива автоматизація наступних аспектів у процесі машинобудування:

Виробничий процес – всю ту роботу, яку виконує день у день людей з відпрацьованим до автомата рефлекторним повторенням дій, абсолютно безперебійно може замінити машина.

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-обчислювальної техніки, є основою для коректного автоматизованого проектування.

Організація – деякі аспекти розподільчих функцій за конкретною виконання дій автоматизованої конструкції піддаються лише контролю з боку. Все інше техніка робить сама.

Планування – розрахунки та виявлення майбутніх в перспективі завдань до виконання також покладаються на «розумну електроніку».

Управління – для того, щоб керувати процесом роботи з автоматизованими пристроями, збирають машини, достатньо лише здійснювати нехитрі кнопкові маніпуляції, стоячи за пультом управління.

Наукові дослідження – всі математичні аспекти та особливості прорахунків зростання продуктивності машинобудівного заводу в динаміці також підвладні автоматизованих обчислювальних систем.

Бізнес-процеси – при бажанні можна вирахувати коефіцієнт свого прибутку і маржинального доходу від ведення машинобудівного бізнесу, адже всі за людину може зробити комп’ютеризована техніка.

Переваги

Метою автоматизації технологічних процесів є збільшення продуктивності праці поряд із загальним поліпшенням якості продукції та впровадженням високотехнологічного обладнання. З її допомогою з’являється можливість оптимізувати управління машинобудівним виробництвом, перемістити людини 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.

Які позитивні моменти несе в собі автоматизація робочих моментів в машинобудівному комплексі? Розглянемо їх:

По-перше, можна позбавити співробітників, що працюють в особливо складних фізичних умовах, від монотонного і важкої фізичної праці. За людину все може зробити машина.

По-друге, можна позбавити співробітників від перебування за робочим місцем у професійно небезпечних умовах (під навісним каркасом автомобіля, за металорізальних механічним верстатом та інших).

По-третє, вимальовується прерогатива ставити перед автоматизованою системою ті завдання, які, виходячи з фізичних можливостей людини, були б йому не під силу. Мова йде про блоках важкої ваги, швидкісних показниках виконання завдання, витривалості і тому подібних критеріїв.

По-четверте, головна особливість автоматизації робочого процесу полягає в тому, що вона позитивним чином позначається на рості економічних показників як підприємства, так і галузі в цілому.

Недоліки

Проте 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 безпеки;
непередбачуваність рівня витрат на впровадження і розробку;
висока початкова цінова політика.

Технологічна документація

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

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