Анализ технологического производства как объекта управления

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА И ЗАДАЧИ ЕГО АВТОМАТИЗАЦИИ

Развитие химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, использованием агрегатов большой единичной мощности, усложнением технологических схем, предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам. Особое значение придается вопросам автоматизации процессов химической технологии в связи со взврыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ, их агрессивностью и токсичностью, с необходимостью предотвращения вредных выбросов в окружающую среду.

По степени взрывоопасной и пожарной опасности установка относится к категории «А».

Процесс каталитического риформинга является непрерывным. Он протекает при повышенной температуре и высоких давлениях, отклонения которых от заданных значений оказывают существенное влияние на ход процесса. Для этого необходимо проектирование системы управления которая позволит стабильно вести режимы управления процессом в соответствии с технологическими параметрами.

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Для безопасного и эффективного ведения технологического процесса на установке каталитического риформинга необходимо регулировать и контролировать следующие параметры: температура, давление, уровень в аппаратах, расход потоков и влажность ВСГ.

Оптимальные значения этих параметров определяют эффективность и нормальную работу процесса.

Процесс каталитического риформинга осуществляется при температурах 470-530 о С, давлениях 2,0-4,5 МПа, расходе сырья 60-125 м 3 /час и кратности циркуляции водородсодержащего газа 1200-1800 м3/м3. При соблюдении таких значений параметров достигается оптимальная степень превращения сырья.

Регулирование расхода сырья необходимо для поддержания заданной
производительности установки. При этом осуществляется равномерная нагруз­ка оборудования установки. Изменение расхода сырья может вызвать аварию.

Регулирование расхода ВСГ необходимо для поддержания определен­ного соотношения между количеством сырья и ВСГ, которое влияет на качество продуктов. Уменьшение подачи ВСГ приводит к закоксовыванию катализатора, к перегреву и прогару змеевиков.

Основными блоками установки каталитического риформинга являются реакционный и блок стабилизации.

Реакторный блок представляет собой каскад из трех реакторов с промежуточным подогревом сырья в печи. Регулируемым параметром является температура на входе в реактора. Увеличение темпе­ратуры выше оптимальной влечёт за собой закоксованность катализатора, рост реакций гидрокрекинга, уменьшение выхода целевой продукции. Снижение температуры приводит к уменьшению скорости и полноты протекания целевых реакций что приводит к ухудшению качества целевых продуктов. Также в реакторах необходимо контролировать давление, его нужно поддерживать в диапазоне 2,0-4,5 МПа. Не соблюдение интервала по давлению также отрицательно сказывается на качестве целевых продуктов.

ВСГ из сепаратора С-1 направляется на осушку от влаги в адсорберы. После адсорберов необходимо контролировать влажность ВСГ, так как наличие влаги в ВСГ приведет к «сбросу» компрессора.

Основным аппаратом блока стабилизации является стабилизационная колонна, предназначенная для удаления из катализата нестабильных низкокипящих углеводородов. В стабилизационной колонне необходимо регулирование температуры верха колонны которая не должна превышать 97 о С. Регулирование температуры можно обеспечить изменением количества подаваемого острого орошения и стабилизацией подвода тепла в низ колонны за счет циркуляции и подогрева части стабильного катализата в подогревателе. Также предусматривается контроль давления для полного и четкого отделения газов от риформата.

На установке осуществляется контроль за расходом потоков, так как он является важным и технологическим, и коммерческим параметром.

3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СРЕДСТВ РЕГУЛИРОВАНИЯ, КОНТРОЛЯ И СИГНАЛИЗА­ЦИИ

На данной проектируемой установке каталитического риформинга необ­ходимо контролировать и регулировать такие параметры как температура, дав­ление, расход, уровень. Оптимальные значения этих параметров определяют эффек­тивность и нормальную работу процесса.

В данном курсовом проекте автоматизированы печной, реакторный и сепарационный блоки.

Температура

Одним из основных факторов, влияющих на качество получаемых про­дуктов, является температура. Температура на входе в реакторы риформинга ре­гулируется в начале реакционного цикла на уровне, обеспечивающим заданное качество риформата — октановое число или концентрацию ароматических углеводородов. На данной проектируемой установке начальная температура составляет 480 °С. Увеличение или уменьшение температуры выше оптимальной влечет за собой дезактивацию катализатора, рост реакций гидрокрекинга, уменьшение выхода и снижение качества целевых продуктов.

Индикация значений температуры предусмотрена в теплонагруженных участках установки (реактора, печи, сепаратора).

Основной, наряду с температурой, регулируемый параметр, оказывающий существенное влияние на выход и качество продуктов риформинга. Промышленные процессы риформинга осуществляют при повышенных давлениях с целью подавления реакций коксообразования или с непрерывной регенерацией катализатора при пониженных давлениях. В реакторах осуществляется контроль перепада давления. Регулирование давления в сепараторе определяет состав жидкой и газообразной фазы и обеспечивает достаточную концентрацию водорода в ВСГ. Отображение давления (или перепада давлений) предусмотрено на реакторном блоке установки, а также в сепараторе. Величина давления позволяет не только регулировать оперативные параметры с целью поддержания качества конечных продуктов на должном уровне, но и дает возможность судить о работоспособности некоторых узлов, аппаратов или, например, о закоксованности катализатора.

Регулирование расхода топливного газа в печь необходимо для поддержания заданной температуры нагрева газо-сырьевой смеси. Изменение расхода топливного газа в печь может вызвать аварию.

Контроль уровня в сепараторе необходим для поддержания в них за­данного уровня жидкости. При понижении уровня может произойти попадание газа в линию всаса насоса, что приведет к его кавитации. При повышении уров­ня может произойти попадание жидкости на всас компрессора, что приведет к его остановке.

При выборе средств контроля, регулирования и сигнализации руководствуются следующими положениями:

1) системы автоматизации технологических процессов должны строиться, как правило, на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники;

2) при выборе технических средств автоматизации необходимо учитывать вид и характер технологического процесса, его пожаро- и взрывоопасность, агрессивность и токсичность, а также параметры и физико-химические свойства контролируемых и регулируемых сред, расстояние от местных приборов (первичных преобразователей, исполнительных устройств, до пунктов управления и контроля, требуемую точность и быстродействие контролирующей аппаратуры;

3) выбор рода используемой энергии (электрической, пневматической, гидравлической) для средств автоматизации определяется пожаро- и взрывоопасностью технологического процесса, агрессивностью, влажностью и пыльностью сред, требуемыми точностью, быстродействием, надежностью технических средств и дальностью передачи информации;

4) необходимо стремиться к применению однотипных средств автоматизации, обеспечивающих простоту сочетания, взаимозаменяемость, удобство компоновки на щитах управления, простоту обслуживания;

5) класс точности приборов должен соответствовать технологическим требованиям;

6) диапазон измерения измерительных приборов должен быть выбран так, чтобы номинальное значение измеряемого параметра составляло 50. 70% от верхнего предела измерения;

7) при прочих равных условиях предпочтение следует отдавать более дешёвым и доступным средствам автоматизации.

Для осуществления контроля, регулирования и сигнализации параметров предлагает­ся применение следующих приборов:

Датчики температуры

Температура на входе в реактора Р-1, Р-2, Р-3 Т=480 0 С, рабочее давление Р = 3,0 МПа.

Максимальное значение по шкале:

Для измерения температуры применяют термопреобразователи Метран-271-05-Ex с диапазоном измерения 0 – 800 °С и применяется в нейтральных, а также в агрессивных средах. Температура окружающей среды от -40 до 70 °С. Состоит из первичного преобразователя температуры и измерительного преобразователя. Чувствительный элемент изготовлен из термопарного кабеля КТМС(ХА), термоэлектроды которого сварены лазерной сваркой. Выходной сигнал — аналоговый 4-20 мА. Классом точности 0,5

Датчики уровня

Уровень нестабильного катализата в сепараторе С-1 L=2,25 м, рабочее давление Р = 2,9 МПа.

Максимальное значение по шкале:

м

В качестве датчиков уровня используются буйковый уровнемеры фирмы Emerson Process Management, Fisher 549B, диапазон измерения которых до 12 м. Они хорошо работают в различных жидкостях при широком диапозоне температур и давления. Диапазон рабочего давления до 42 МПа и температура рабочей среды от -29 до 593 о С. Температура окружающей среды от – 40 до 80 о С. Выходной сигнал 4-20 мА. Класс точности 0,25.

Датчики давления

Давление на входе в реактор Р-1 Р = 3 МПа, рабочая температура Т = 470-530 о С.

Максимальное значение по шкале:

МПа

В качестве датчиков давления используются емкостные измерительные преобразователи «Метран-100-ДИ-1162» с унифицированным токовым выходным сигналом. Предел измерения до 10 МПа. Датчик состоит из сенсорного модуля и электронного преобразователя. Давление подается в камеру сенсорного модуля, преобразуется в деформацию измерительной мембраны, что приводит к разности емкостей между мембраной и пластинами конденсатора. Разность емкостей измеряется и преобразуется электронным преобразователем в выходной сигнал. Выходной сигнал 4-20 мА. Класс точности 0,25. Температура окружающей среды от – 40 до 70 о С.

Приведенный датчик давления «Метран-100-ДИ-1162» можно использовать также в печном и сепараторном блоке.

Датчики расхода

Расход топливного газа к горелкам печи П-1 F_.= 65 м 3 /ч, рабочие температура Т = 45 о С, давление Р = 5,9 МПа.

Максимальное значение по шкале:

м 3 /ч.

Для измерения расхода применяются камерные диафрагмы типа ДКС. Класс точности 0,25. Стандартная диафрагма представляет собой сужающее устройство, выполненное в виде диска с отверстием для истечения жидкости. Расход, как функция перепада давления, измеряется дифманометрами:

Для контроля расхода сырья выбираем расходомер Метран- 350-М-Ех диапазоном измерений 0,08 — 49137,0 м 3 /ч с унифицированным выходным сигналом 4 – 20 мА, максимальное избыточное давление в трубопроводе

10 МПа взрывозащищенное с искробезопасными выходами, =1,0 %. Принцип действия расходомера основан на измерении расхода среды методом переменного перепада давления.

Расход стабильного гидрогенизата (сырья) F_.= 165 м 3 /ч, рабочие температура Т = 45 о С, давление Р = МПа.

Максимальное значение по шкале:

м 3 /ч.

Для измерения расхода применяются камерные диафрагмы типа ДКС. Класс точности 0,25. Стандартная диафрагма представляет собой сужающее устройство, выполненное в виде диска с отверстием для истечения жидкости. Расход, как функция перепада давления, измеряется дифманометрами:

Для контроля расхода сырья выбираем расходомер Метран- 350-М-Ех диапазоном измерений 0,08 — 49137,0 м 3 /ч с унифицированным выходным сигналом 4 – 20 мА, максимальное избыточное давление в трубопроводе

10 МПа взрывозащищенное с искробезопасными выходами, =1,0 %. Принцип действия расходомера основан на измерении расхода среды методом переменного перепада давления.

источник

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.

1.Научиться анализировать технологические процессы (установки) как объекты управления, выявлять их свойства и характеристики, важные с точки зрения задач автоматизации.

2.Приобрести навыки по разработке схем автоматизации технологических процессов с применением средств локальной автоматики.

1 Методика анализа технологического процесса

Объект управления – динамическая система, характеристики которой изменяются под влиянием возмущающих и управляющих воздействий. Объектами управления могут быть машины, аппараты в которых протекает технологический процесс. Как известно, регулирование –наиболее распространенная разновидность управления непрерывными технологическими процессами. Как и всякая система управления САР состоит из объекта регулирования и соответствующих технических средств автоматизации.

Технологические параметры, которые характеризуют состояние объекта регулирования и в процессе его работы должны соответствовать определенным значениям, называются регулируемыми параметрами.

Действительные значения регулируемых параметров в каждый момент времени называются текущими значениями.

На состояние объекта регулирования и следовательно на на значения регулируемых параметров влияют факторы, которые называются воздействиями.

Существуют возмущающие воздействия, которые действуют произвольно, вызывая нежелательные отклонения регулируемых параметров от заданных значений; а задача системы регулирования заключается в компенсации влияния возмущающих воздействий на объект регулирования, что достигается целенаправленным изменением других регулирующих воздействий.

Возмущающие и регулирующие воздействия можно рассматривать как входные сигналы для объектов регулирования.

Параметры, действующие на технологический процесс, делятся на три группы:

1. входные параметры, которые характеризуют материальные и энергетические потоки на входе в аппарат;

2. внутренние режимные параметры, которые характеризуют условие протекания процесса в объекте.

Объект управления может быть с распространенными и с сосредоточенными параметрами.

Совокупность значений всех параметров процесса – технологический режим, а совокупность значений параметров процесса, которые обеспечивают решение задачи, поставленной при управлении — нормальный технологический режим.

3. выходные параметры, которые характеризуют материальные потоки на выходе из аппарата.

Как было сказано, что возмущающие воздействия нарушают нормальный режим работы процесса. Их подразделяют на две группы:

Внешние возмущающие воздействия, которые поступают в аппарат извне вследствие изменения входных параметров, некоторых выходных параметров и изменения параметров окружающей среды.

Изменения входных параметров сразу приводит к изменению технологического режима в объекте управления.

Изменения большинства выходных параметров не влияют на ход процесса в объекте управления. Более того, они определяются течением процесса в объекте. Изменения параметров окружающей среды наиболее значительно влияют на технологический режим в случае установки аппаратов под открытым небом.

Внутренние возмущающие воздействия возникают внутри самого объекта

управления вследствие, например, загрязнения и коррозии внутренних

поверхностей аппарата, изменения активности катализатора и т.д.

При решении задачи управления особое внимание следует уделить на внешние возмущающие воздействия, т.к. они поступают в объект управления чаще, имеют ступенчатый характер и большую амплитуду изменения и они могут быть устранены перед поступлением в объект управления.

1.1 Построение локальных систем автоматизации ХТП

Локальные системы – это системы, которые выполняют ограниченные (местные) функции. Территориально системы могут располагаться как на местных пунктах управления, так и в помещениях управления.

Современные системы автоматизации строятся ,как правило, в виде многоуровневых и иерархических структур, относительно объекта управления.

Они занимают самый нижний уровень. Располагаются ближе всего к объекту и в наибольшей степени учитывают его специфику. Для синтеза этих систем необходимы подробные математические модели объектов или их каналов.

— контроль параметров ТП и сигнализации их предельных значений;

— стабилизация (регулирование) ТП на заданном технологическим регламентом уровне;

— программное управление параметрами или объектом по наперед заданным функциями времени, т.е по жестким программам включая пуск и останов;

— защита технологического объекта в предаварийных и аварийных ситуациях;

— технологическая блокировка, определяющая последовательность (включение, отключение) технологического оборудования предотвращающая возникновение аварийной ситуации;

— в случае применения локальных микропроцессорных контроллеров локальные системы выполняют функции сбора, обработки информации.

Технические средства локальных систем

-Первичные измерительные преобразователи;

-автоматические системы защиты и блокировки;

— локальные микропроцессорные контроллеры.

1.3 Этапы построения локальных систем

1.Анализ технологического процесса как объекта управления, выявление его существенных особенностей, важных с точки зрения задач автоматизации.

– Определяется производительность объекта, характер технологического процесса (периодический, непрерывный, смешанный);

— Определяются условия пожаро- и взрывоопасности, агрессивность и токсичность сред, параметры рабочих сред и их физико-химические свойства;

— Определяются основные эксплуатационные возмущения процесса, их характер и место приложения;

— Определяются показатели инерционных свойств отдельных агрегатов и процессов по основным каналам передачи воздействий, запаздывание по основным каналам передачи воздействий, свойства самовыравнивания агрегатов, распределенность или сосредоточенность параметров объекта.

— Определяются свойства управляемости объекта.

2.Анализ существующей локальной системы автоматизации с точки зрения ее технического совершенства и эффективности.

На этом этапе анализируется:

– совершенство организационной и технической структур;

— взаимодействие людей в системе управления,

— структура существующей системы управления;

— централизованная, децентрализованная, смешанная система управления.

— Анализируется совершенство локальных систем, т.е. правильность выбора схем регулирования (каскадных, комбинированных, многомерных), законов регулирования; наличие и совершенство схем защиты и блокировок; наличие приборов качественного анализа.

— Устанавливаются параметры контроля и регулирования, а также места приложения регулирующих воздействий.

3.Установление технологических параметров, подлежащих автоматическому контролю и регулированию, определение пределов изменения технологических параметров и требуемой точности измерения. Определение методов измерения технологических параметров с целью определения в дальнейшем комплекса технических средств автоматизации.

4.Определение точек отбора импульсов интересующих нас переменных и мест приложения эффективных регулирующих воздействий.

5.Выбор наиболее рациональных схем регулирования и законов регулирования.

6.Определение объемов необходимых автоматических защит и блокировок технологического оборудования.

7.Разработка принципиальных электрических схем сигнализации.

8.Определение способов представления оператором информации о ходе технологического процесса, размещение КИП-овского оборудования в помещении управления.

9.Решение вопроса о видах и средствах производственной связи.

источник

В данной лекции мы рассмотрим: особенности технологических процессов как объектов управления (распределенность выходных переменных, транспортные запаздывания, многосвязанность, нестационарность, нелинейность); типовые схемы автоматического регулирования технологических переменных (расхода, давления, температуры, уровня, концентрации и т.п.)·

Технологический процесс составляет основу любого производственного процесса, является важнейшей его частью, связанной с переработкой сырья и превращением его в готовую продукцию. Технологический процесс включает в себя ряд стадий («стадия» — по-гречески «ступень»). Итоговая скорость процесса зависит от скорости каждой стадии. В свою очередь, стадии расчленяются на операции. Операция — это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и характеризуемая постоянством предмета труда, орудий труда и характером воздействия на предмет труда. Практически любой конкретный технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных технологических процессов. В соответствии с этим технологическая операция может служить элементарным технологическим процессом. Элементарный технологический процесс Это простейший процесс, дальнейшее упрощение которого приводит к потере характерных признаков технологического процесса.

Поэтому наиболее наглядную структуру технологического процесса можно представить на примере простой операции, обладающей одним рабочим ходом и комплексом вспомогательных ходов и пере: ходов, обеспечивающих ее протекание.

Развитие технологических процессов, а также их важнейшие технико – экономические показатели и построение технических систем происходит в соответствии с определенными закономерностями, которые будут рассматриваться в данной работе, невзирая на скудность информационного поля, вызванного недостаточной степенью изученности данной проблематики.

По характеру протекания технологические процессы делятся на непрерывные, периодические и дискретные.

Непрерывным называется такой процесс, в котором конечный продукт вырабатывается до тех пор, пока подводится сырье, энергия, катализаторы, управляющие воздействия. К таким процессам можно отнести, например, процессы переработки нефти.

Периодическим является технологический процесс, в котором за сравнительно небольшой промежуток времени (часы или дни) вырабатывается определенное, ограниченное количество конечного продукта. При этом в течение отведенного промежутка времени периодический процесс является непрерывным. Примером периодического процесса может быть технологический процесс плавки металла в доменной печи.

Дискретным называется технологический процесс, в котором конечный продукт вырабатывается за определенные промежутки времени, и этот процесс можно остановить, а также продолжить с любой технологической операции без снижения заданного уровня качества. Можно назвать такие примеры, как: процесс сборки изделий на конвейере, испытание готовых изделий и т.п.

Большинство технологических процессов требуют четкого управления ими. В общем случае, необходимость управления технологическими процессами диктуется следующими факторами:

· необходимость поддержания состава и количества входных компонентов на заданном уровне для обеспечения необходимого качества готового продукта;

· непрерывное изменение (подстройка) параметров технологического процесса, что связано с постоянным износом орудий труда и переменным составом сырья;

· пуск и остановка некоторых технологических процессов требует выполнения специфических точно синхронизированных операций и др.

Предметом изучения в данном курсе являются проблемы автоматизации основных химических производств. Основные химические производства и составляющие их технологические процессы мы и рассматриваем в данном курсе как объекты управления. Таким образом, мы далее рассмотрим химико-технологические объекты управления (ТОУ).

· ТОУ — это совокупность совместно функционирующих технологического оборудования и реализованного на нем технологического процесса.

· К ТОУ относят как отдельные технологические агрегаты и установки, реализующие локальный технологический процесс, так и целые производства (участки, цехи). Существуют «супер-ТОУ» — установки, включающие сотни технологических аппаратов (на нефтеперерабатывающих заводах).

· Оборудование ТОУ должно быть полностью механизировано и должно безотказно работать в межремонтный период.

· ТОУ должен быть управляем, т.е. разделен на определенные зоны с возможностью воздействия на технологический режим в каждой из них изменением материальных и энергетических потоков.

· Возможность воздействия на характеристики оборудования.

· Возможность доступа обслуживающего персонала к местам установки датчиков, исполнительных механизмов, регулирующих органов.

· Число возмущающих воздействий должно быть сведено к минимуму, что возможно в результате установки: ресиверов; емкостей с мешалками; теплообменников, уменьшающих амплитуду и частоту изменения таких параметров, как давление, состав, температура.

Типовая схема технологического производства химических продуктов показана на рисунке 7.1. Типовая технологическая схема производства состоит из стадий подготовки сырья, химического синтеза, выделения и очистки целевых продуктов и др.

Рисунок 7.1 — Типовая схема технологического производства химических продуктов

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8862 — | 7191 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

С позиции материально-технической и организационной структуры производства, многообразие ТП можно разделить на три основные группы: непрерывные, дискретные, непрерывно — дискретные [1.10].

Непрерывные технологические процессы характерны для химической, нефтеперерабатывающей, энергетической и ряда других отраслей промышленности; продукцией их является вещество или энергия. В зависимости от характера сырья и материалов непрерывные технологические процессы подразделяются на периодические, полунепрерывные и собственно непрерывные. Непрерывные технологические процессы являются важнейшими в производстве материалов и энергии.

Дискретные технологические процессы характерны для производства машиностроительной, приборостроительной, радио — электротехнической и др. промышленностей; продукцией дискретных технологических процессов являются изделия. Информация о состоянии процесса имеет дискретный характер.

Непрерывно-дискретные технологические процессы — это процессы производства изделий из материалов.

По виду уравнений связи между входными и выходными переменными технологические процессы как объекты управления классифицируются на одномерные и многомерные, линейные и нелинейные, с сосредоточенными и распределенными параметрами, стационарные и нестационарные.

В радиоэлектронной промышленности, как уже было сказано, преобладают дискретно-непрерывные и дискретные технологические процессы, поэтому создание оптимальной системы ТП — САПР ТП приводит к необходимости проектировать автоматизированный технологический комплекс АТК [1.10]. Структурная схема АТК представлена на рис. 1.2.

Для классификации типов технологических процессов как объектов управления существуют различные характеристики, например сложность, объём и серийность производства, тип технологического процесса и уровень его автоматизации [1.11].

Сложность производства зависит от номенклатуры выпускаемых изделий, структуры технологического процесса,

Рис. 1.2. Структура АТК (U — вектор управляющих входов; X — вектор возмущающих входов; Z — вектор неконтролируемых воздействий; Р — вектор измеряемых выходов

количества внутренних и внешних связей и др. Оценка сложности производства основывается не только на анализе номенклатуры выпускаемой готовой продукции, но и на анализе номенклатуры внутренних комплектующих изделий.

Сложные современные изделия РЭС, например, выпускаемые большими и малыми количествами, включают в себя сотни узлов и блоков внутреннего производства и сборки.

Следовательно, при оценке сложности технологического процесса и производства в целом учитываются вид выпускаемой продукции, сложность изготовления комплектующих узлов и характер применяемых при этом технологических процессов. В соответствии с этим принято для простоты делить производство на два типа: простое и сложное [1.20,1.21].

Появление САПР ТП и гибких автоматизированных производств (ГАП) позволяет обеспечить единый подход к автоматизации производств с различным начальным её уровнем. При этом устраняются тяжелые и монотонные ручные операции, повышается общий уровень эффективности производства.

АСТПП совместно с системой автоматизированного проектирования (САПР) является частью производственной системы и обязательна для гибкого автоматизированного производства (ГАП). Количество выпол-

няемых функций и объём решаемых АСТПП задач в составе Г АП значительно возрастают в связи с переходом от проектирования и изготовления отдельных единиц технологического оснащения к проектированию, изготовлению, вводу в действие и модернизации сложных автоматизированных технологических комплексов (АТК). Это относится также к проектированию технологических процессов, выполняемых с помощью АТК с высокой степенью детализации и программированию действий АТК.

В укрупнённой типовой структуре ГАП в составе АСТПП выделяют три подсистемы в соответствии с тремя внешними функциями АСТПП:

• • автоматизированную систему управления технологической подготовкой производства (АСУТПП);
• • систему автоматизированного технологического проектирования (САПР ТП);
• • гибкое автоматизированное производство автоматизированных технологических комплексов (ГАП АТК).

АСУТПП является координирующей подсистемой и решает задачи планирования, учёта, контроля и регулирования всех подсистем АСТПП. Она согласовывает функционирование АСТПП в составе предприятия для достижения целей, определённых ей автоматизированной системой управления производством (АСУП).

САПР ТП осуществляет проектирование технологической системы изготовления элементов конструкции выпускаемого изделия, его сборки и испытания, разработку программ управления технологическим оборудованием с числовым программным управлением (ЧПУ) в составе АТК. В процессе проектирования технологической системы определяется соответствие каждого элемента конструкции изделия требованиям чертёжноконструкторской документации. Кроме того, определяется:

• • состав производственных подразделений по видам работ;
• • состав элементов технологического процесса, последовательность их выполнения и режимы;
• • исходные данные и требования на создание или реконструкцию АТК;
• • состав технологического оборудования, требования к оборудованию или технические задания на его разработку и изготовление;
• • состав приёмов работы исполнителей;
• • состав и квалификация исполнителей по видам работ;
• • нормы затрат ресурсов (трудовых, материальных, энергетических, временных, стоимостных) на выполнение всех элементов технологического процесса.

В задачи САПР ТП входят также согласование конструкции изделия и отдельных её элементов с возможностями технологической системы предприятия, увязка (геометрическая и размерная) элементов конструкции изделия и технологической оснастки, построение конструктивных плазов при плазово-шаблонном методе производства, программирование действий технологического оборудования с числовым программным управлением в составе АТК. САПР ТП решает задачи проектирования технологии с различной степенью детализации в зависимости от типа и уровня автоматизации производства. Для мелкосерийного производства, оснащённого универсальным оборудованием, технологическим документом является маршрутная карта, содержащая перечень основных технологических операций. Полный состав задач решается на основе математической модели в САПР ТП для производства, максимально оснащённого технологическим оборудованием с ЧПУ, управляемого от электронных вычислительных машин и объединённого в АТК. При использовании оборудования с числовым программным управлением необходима детальная разработка технологических операций, на основе которых производится изменение параметров технологического процесса и разработка программ управления АТК.

ГАП АТК осуществляет проектирование, изготовление и ввод в действие АТК в целом и отдельных его компонентов: технологического оборудования, автоматизированных транспортно-складских систем, оснастки, стендов, инструмента, программно-технических комплексов и т. д.

Решение рассматриваемых задач тесно связано с такой характеристикой производства, как тип технологического процесса.

Производственный процесс может состоять из технологических операций различных типов: непрерывных, дискретных и др. Тот или иной тип технологического процесса (непрерывный или дискретный) определяет способ управления как основными, так и вспомогательными операциями и процессами объекта управления, возможную полноту автоматизации технологического процесса.

По объекту и условиям разработки технологические процессы подразделяются на единичные, типовые и групповые [1.22]. Единичные технологические процессы разрабатывают на изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства, типовые — на группу изделий с общими конструктивными признаками, групповые — на конструктивно и технологически сходные изделия.

Для единичного производства характерны широта номенклатуры и малый объём выпуска. При единичном производстве количество выпускаемых изделий исчисляется штуками и десятками штук; на рабочих местах выполняются разнообразные технологические операции, повторяющиеся нерегулярно или неповторяющиеся совсем. Следовательно, при единичном производстве очень мало предпосылок для автоматизации отдельных технологических операций, тем более для автоматизации всего процесса в целом.

Для серийного производства характерна ограниченная номенклатура изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями со сравнительно большим объёмом выпуска. Объём выпуска предприятий с серийным производством исчисляется десятками и тысячами регулярно повторяющихся изделий.

При серийном производстве на каждом рабочем месте выполняется какая — то одна постоянно повторяющаяся операция. Следовательно, на предприятиях серийного типа существуют объективные предпосылки для

автоматизации отдельных операций и всего технологического процесса в целом.

Названные признаки классификации типов производств могут быть дополнены и некоторыми другими.

Однако приведённые признаки наиболее существенны при оценке целесообразности создания АТК. Такие характеристики производства, как сложность, объём и серийность, наиболее полно используются в качестве исходной информации обычно на начальных стадиях проектирования систем управления технологическими процессами [1.23-1.31]. На этих стадиях выбирается объект автоматизации, оценивается экономическая эффективность создаваемой системы управления, определяются этапы её создания. Уровень автоматизации производства и тип технологического процесса в большей степени оказывают влияние на технические характеристики системы управления, такие как структура системы, законы управления, состав технических средств, алгоритмы функционирования и т.д. Они используются на этапе технического проектирования.

Технологический процесс производства РЭС как объект автоматизации имеет специфические особенности. Этап автоматизации получил наиболее широкое распространение в массовом и крупносерийном производстве. Это объясняется, прежде всего, тем, что при достаточно частой смене изделий в мелкосерийном производстве необходимо менять и автоматическое оборудование, работающее по принципу жёсткого управления, в силу чего автоматизация становится неэффективной.

С появлением программно-управляемого оборудования автоматизация производства начала всё шире внедряться в среднесерийном и в мелкосерийном производствах. Успехи в области микроэлектроники, появление ПК и микропроцессоров, внедрение промышленных роботов и манипуляторов сделали возможным практическое решение задачи комплексной автоматизации производств всех типов и реализации на этой основе завершающего этапа автоматизации — создание гибких автоматизированных (автоматических) комплексов с безлюдной технологией.

Производственный процесс представляет собой ряд взаимосвязанных подпроцессов (процессов): основных, вспомогательных и обслуживающих [1.32].

К основным процессам производства относятся технологические процессы изготовления продукции и входящие в них детали, узлы и агрегаты.

Вспомогательными процессами называются процессы по изготовлению технологической оснастки (инструмента, приспособлений, штампов и т.д.), ремонту оборудования, зданий, сооружений, производству и распределению различных видов энергии.

К обслуживающим процессам относятся транспортные операции (межцеховые, межоперационные), складские операции, технический контроль выполнения основных и вспомогательных процессов.

Основной производственный процесс изготовления изделия РЭС состоит из таких основных фаз: заготовительной, обработочной и сборочной. В соответствии с этим делением предприятие производства РЭС строится по цеховой структуре и имеет в своем составе соответствующие цеха или группы соответствующих цехов: заготовительные, обработочные и сборочные.

Такое деление производственного процесса на фазы не лишено некоторой условности из-за отсутствия чётких границ фаз вследствие их некоторого взаимного пересечения.

Деление производственных процессов на части (фазы) позволяет разрабатывать САПР ТП для фаз производства, т.к. каждая фаза имеет свои особенности независимо от конкретного вида изготавливаемой продукции, локализована по месту и времени выполнения и является законченной частью технологического процесса. Конкретный вид изготавливаемой продукции определяет состав технологических процессов различных типов (дискретный, непрерывный и т.д.) для каждой фазы производства, что влияет на выбор той или иной схемы системы управления с учётом достигнутого уровня автоматизации производства.

Деление производственного процесса на фазы и анализ всех технологических процессов каждой фазы позволяют определить способ управления каждым технологическим процессом с последующим объединением подсистем в единую САПР ТП. В процессе объединения подсистем учитываются не только внутренние связи, но и связь с подсистемами управления обслуживающих и вспомогательных подразделений предприятия.

Функциональная структура предприятия кроме подразделений, участвующих в основном процессе производства, включает в себя функциональные подразделения, выполняющие вспомогательные и обслуживающие процессы со своими системами управления. Между этими подсистемами существуют свои связи в виде информационных и материальных потоков.

Следует отметить, что САПР ТП, в свою очередь, тоже разделяются на группы по различным признакам. Например, признаком классификации может служить степень автоматизации процесса управления ТП. По этому признаку САПР ТП делят на информационные (централизованный контроль), советующие и полностью управляющие системы. Полностью управляющие системы, в свою очередь, разделяют функционально или алгоритмически на системы логико-программного управления, модельного управления (управления с заданным качеством). Известна классификация АСУ ТП по признаку сложности объекта управления. Критерием сложности объекта служит число контролируемых параметров и управляющих воздействий. Эта классификация позволяет ориентировочно определить номенклатурную базу САПР ТП и в принципе может служить основой для планирования разработок, хотя она не отражает функции системы управления [1.10, 1.33].

САПР ТП служат для поддержания технологических режимов при определённых, заданных значениях параметров процессов либо для выбора наилучших условий их проведения, если заранее такие условия определить не представляется возможным. В первом случае обычно используются средства автоматизации — регуляторы, во втором — средства вычислительной техники [1.34].

Для САПР ТП характерно слияние технологических и экономических требований, т.е. они обеспечивают не только ведение технологического процесса, но и изменяют его в зависимости от задаваемой экономикой ограничений.

Сложность современных технологических процессов заставляет использовать для управления локальные средства автоматизации, центральный автоматический контроль и регулирование технологических процессов, а также сложные САПР ТП.

Локальное автоматическое регулирование предполагает задание норм на параметры, которые служат предупредительными границами.

Оператор, наблюдая по индикаторам за протеканием технологической операции, воздействует на процесс с помощью автоматических регуляторов в тех случаях, когда значения параметров выходят за заданные границы.

Необходимость в повышении производительности труда привела к созданию централизованного автоматического контроля и регулирования технологических процессов. В этом случае данные о ходе процесса подаются в аналоговой форме непосредственно от датчиков. Основными требованиями к таким системам являются: надёжность и долговечность, простота обслуживания. Они серийно выпускаются промышленностью в стране и за рубежом.

Метод централизованного автоматического контроля и регулирования позволяет подключить большое число датчиков, измерять их выходные величины, преобразовывать результаты в цифровую форму, печатать их, выдавать оператору сигналы о выходе параметров за заданные пределы, регулировать параметры и т.д. Применение централизованного автоматического контроля и регулирования позволяет получить своевременную информацию о ходе процесса, избавляет от необходимости монтировать громоздкие щиты с многочисленными приборами, резко сокращает производственные площади, занятые под оборудование [1.34].

Однако целью управляемой системы — АСУ ТП — является проблема оптимизации технологических процессов. Для достижения этой цели используются разные варианты иерархий АСУ ТП в зависимости от уровня сложности и изученности процесса, имеющихся технических средств и т.д.

В частности, в работах [1.35 — 1.39] приведён один из вариантов трехуровневой АСУ ТП, разработанной для технологического процесса выращивания кристаллов и ряд работ по исследованию и моделированию таких технологических процессов.

Первый уровень — это терминалы, главным образом, дисплеи и печатающие устройства. Они устанавливаются на рабочих местах производственного и обслуживающего персонала, в непосредственной близости к техническому оборудованию.

Терминалы служат, главным образом, для отображения первичной информации, а также для реализации в реальном масштабе времени функций первичного накопления информации, подготовки её для последующей передачи и обработки на втором уровне.

Следовательно, блоки управления нижнего уровня иерархически управляют самим технологическим процессом (системой технологических операций). На этом уровне производится оптимизация подпроцессов, осуществляется текущий контроль за ходом подпроцессов, производится прямое цифровое управление ими и т.д. К этому уровню относятся также входные и выходные устройства, измерительные приборы и средства индикации.

Управление подпроцессами осуществляется в соответствии с определенной системой частных критериев К_ь К₂. К_п.

Второй уровень — комплекс сбора и обработки информации. Это локальная вычислительная сеть, состоящая из персональных компьютеров (ПК). Именно здесь полученная с первого уровня информация формируется в базу данных. Кроме того, на этом уровне осуществляется выдача сводок, управление микровычислительными системами. Обработка потока заявок от терминалов первого уровня обслуживаемых комплексов ведётся в пакетном режиме.

Вычислительная техника второго, среднего уровня может быть сосредоточена либо на ВЦ, либо распределена по производственным корпусам, либо находится непосредственно в цехе.

На втором уровне иерархии решается проблема координации элементов нижнего уровня иерархической структуры. Блоки нижнего уровня подчиняются единственному органу управления верхнего уровня. Таким координатором является качество изделия (цель). Признак, по которому выбирается наиболее эффективный способ достижения цели данной системы, — критерий.

Третий уровень — главный вычислительный комплекс. Он состоит из рабочих станций, средств сбора и передачи информации. На этом уровне решаются, прежде всего, управленческие задачи. Кроме того, используя централизованную по уровням обработки базу данных, можно создавать качественно новые комплексы, перейти к оперативному управлению, повысить аргументированность процесса принятия решений [1.26 -1.28].

На третьем этапе осуществляется оптимизация на базе заложенных моделей и выработанных критериев.

Вид выбираемой (разрабатываемой) архитектуры в значительной степени зависит и от уровня подготовки самого технологического процесса к внедрению АСУ ТП. Это ещё раз подчёркивает необходимость совместного решения задач проектирования САПР ТП — АСУ ТП, что позволит избежать дополнительных коррекций и, следовательно, ускорит процесс проектирования АСУ ТП.

В соответствии с выбранной архитектурой АСУ ТП и созданным математическим обеспечением появляется возможность решения задач информационного, советующего и управляющего режимов АСУ ТП.

В работах [1.38, 1.39] рассматривается структура задач, которая тесно связана с архитектурой и уровнем разработки математического обеспечения АСУ ТП.

На информационном уровне необходимо автоматизировать функции сбора и обработки первичной информации. В таких системах вычислительная техника используется для решения лишь первой части задачи управления — для сбора необходимой информации о процессе, проверки соответствия измеренных параметров допустимым значениям (нормам) и в случае отклонений информирование об этом оператора. На этом уровне осуществляется регистрация измеряемых параметров и вычисление статистических оценок (математического ожидания и дисперсии), характеризующих протекание процесса.

На основании этой информации, которая выдаётся в удобном для восприятия виде, и опыта практической работы оператор управляет технологическим процессом.

Но информационные системы ценны в основном как первый этап разработки АСУ ТП. Дальнейшим развитием автоматизации технологического процесса является использование ЭВМ, работающей в режиме советчика оператора.

Советующий (или информационно-советующий) уровень строится на информационном. ЭВМ (или их совокупность) в таких системах выполняет не только функции информационных систем, но и рассчитывает по заданному алгоритму управления, составленному на основании принятого критерия оптимальности, желаемые параметры процесса и соответствующие воздействия.

Именно на втором уровне необходимо решить задачу идентификации. Проблема идентификации наряду с проблемой оптимизации является одной из основных в теории и практике управления технологическими процессами [1.33, 1.39]. Решение задач идентификации связано с экспериментом. В основе своей идентификация представляет собой экспериментальный метод построения модели по входным и выходным параметрам процесса. Естественным требованием при этом является измеримость входных переменных. При этом построение модели функционирования технологического процесса осуществляется по параметрам процесса, полученным в реальных условиях работы объекта.

На первых порах задача идентификации была связана с определением коэффициентов заданного математического описания объекта. Однако в дальнейшем для многих видов объектов, в том числе и для технологических процессов, оказалось, что отсутствуют или являются очень сложными уравнения связи между входными и выходными переменными. Поэтому возникла задача определения структуры и параметров объекта управления по данным «вход-выход». Это вызвало необходимость постановки ряда новых задач, решение которых и предопределяет конечный результат [1.33-1.39].

В общем случае исходной информацией для идентификации являются входные и выходные переменные, полученные в условиях функционирования объектов. Здесь возникает задача ограничения количества входных переменных, включаемых в рассмотрение и определяющих заданные выходные переменные.

Решение этой задачи во многом определяется априорной информацией об объекте, но зачастую для сложного промышленного объекта эта информация мала и не даёт возможности до опыта точно установить необходимое количество входных переменных. В связи с этим встает необходимость проведения активного эксперимента, а также систематического сбора технологической информации, обработки её на ПК и построения статистических моделей для управления процессом.

Следовательно, оценка степени и формы связи между входными и выходными величинами должна быть произведена по реализациям этих величин, полученным в условиях функционирования объекта.

На основании полученных моделей строятся алгоритмы и рассчитываются значения управляющих параметров, обеспечивающих заданное качество изделия. Эта информация передаётся на более нижний уровень иерархии в качестве рекомендаций для оптимального (по возможности) ведения технологического процесса.

Высшей ступенью АСУ ТП является создание полностью управляющих систем, где ПК замыкается в контуре управления, минуя оператора. Это так называемое непосредственное цифровое управление. Управляющие вычислительные машины в этих системах выполняют не только все функции информационных и советующих ПК. Они и решают такие задачи: выработку сигналов управления в том виде, который требуется для непосредственного управления исполнительными механизмами и регуляторами; контроль правильности полученных решений, включая контроль исправности самого ПК и всей системы сбора информации [1.33].

Согласно стандартам, методическим указаниям и т.д. требуется, чтобы перечень функциональных задач был технически обоснован в предпро- ектных научно-исследовательских работах и в эскизной разработке АСУ ТП.

Предусмотрены следующие обязательные виды предпроектных работ [1.34,1.36]:

• 1. Анализ технологического процесса как объекта управления.
• 2. Анализ информационных потоков.
• 3. Формулирование целей, критериев, ограничений.
• 4. Разработка предварительных математических моделей технологического процесса.
• 5. Разработка методик измерений.
• 6. Идентификация моделей по экспериментальным данным.
• 7. Выбор метода разработки алгоритмов контроля и управления.
• 8. Разработка функционально-алгоритмической структуры системы.
• 9. Синтез основных алгоритмов контроля и управления и их экспериментальная проверка.
• 10. Выбор технических средств системы и его обоснование.
• 11. Определение задач по модернизации технологического оборудования.
• 12. Сравнительный анализ разрабатываемой системы и её известных аналогов.

Это основные задачи, которые необходимо решать в процессе обследования автоматизируемого технологического процесса, проведения предпроектных научно-исследовательских работ, эскизной разработки АСУ ТП, разработки технического задания на содержание АСУ ТП и выполнение самого проектирования.

источник

Анализ технологического процесса как объекта автоматизации. Общие особенности ректификационных колонн отделения. Разработка функциональной схемы отделения ректификации производства изопропилбензола. Переходная характеристика астатического объекта.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Анализ технологического объекта как объекта автоматизации. Выбор датчиков для измерения температуры, давления, расхода, уровня. Привязка параметров процесса к модулям аналогового и дискретного вводов. Расчет основных параметров настройки регулятора.

дипломная работа [2,3 M], добавлен 04.09.2013

Анализ колонны К-302 как объекта управления. Общие требования к микропроцессорной системе. Разработка автоматизированной система управления технологическим процессом колонны К-302 установки «Стирола». Привязка информационных сигналов к клеммам модулей.

курсовая работа [608,5 K], добавлен 17.03.2012

Анализ технологического процесса. Уровень автоматизации работы смесительной установки. Алгоритм производственного процесса. Описание функциональной схемы автоматизации дозаторного отделения, принципиальной электрической схемы надбункерного отделения.

контрольная работа [14,2 K], добавлен 04.04.2014

Разработка системы блокировки подачи пара Т-303 при превышении давления в кубе колонны более 24,2 кПа и ее программная реализация. Расчет срока окупаемости затрат на внедрение системы управления процессом отделения ректификации производства стирола.

дипломная работа [4,2 M], добавлен 07.09.2013

Общая характеристика и принцип действия сушилки Т-4721D, предназначенной для сушки ПВХ. Теплообменные процессы в сушилке. Инженерный анализ технологического процесса как объекта автоматизации. Разработка функциональной схемы автоматизации процесса сушки.

курсовая работа [52,7 K], добавлен 22.11.2011

Анализ технологического процесса производства краски как объекта управления. Особенности системы фасовки краски и дозирования жидкостного сырья. Химический состав краски. Выбор приборов и средств автоматизации. Описание технологической схемы установки.

курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.09.2014

Краткая характеристика объекта автоматизации, основные технические решения, схемы технологических процессов. Структурная схема системы регулирования. Выбор параметров сигнализации. Регулирование расхода мононитронафталина в линии подачи его в нитратор.

контрольная работа [39,5 K], добавлен 22.09.2012

Описание технологического процесса и функциональной схемы автоматизации производства цемента. Расчет качества переходного процесса. Разработка чертежа вида на фронтальную и внутреннюю плоскости щита, составление таблицы их соединений и подключений.

дипломная работа [556,7 K], добавлен 19.04.2010

Характеристика объекта автоматизации. Описание поточной линии для приготовления шоколадных масс. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации и выбор контролируемых параметров. Выбор технических средств и описание схемы автоматизации.

курсовая работа [170,4 K], добавлен 09.05.2011

Производство стирола, назначение колонны К-302, схемы регулирования. Критерии выбора контроллеров: функциональные возможности, объем его постоянной и оперативной памяти. Анализ программируемого контроллера CENTUM 3000, сущность его основных задач.

курсовая работа [835,9 K], добавлен 06.05.2012

источник

Результатом деятельности предприятия являются продукция (изделия, запасные части) и услуги (в том числе обслуживание ранее выпущенной продукции). Классификация продукции или просто список выпускаемых изделий является необходимой информацией для анализа деятельности предприятия. Эта информация будет определять цель деятельности предприятия.

Функционирование крупного предприятия не ограничивается только производством некоторой номенклатуры изделий или работ (услуг), составляющих основную цель деятельности организации. Производственная деятельность современного крупного машиностроительного предприятия иногда охватывает весьма широкий спектр видов деятельности, что существенно усложняет систему управления таким предприятием. Так, на предприятии может сформироваться следующий состав видов производств:

• • основное производство:
  • — по контрактам на основные типы изделий;
  • — по бюллетеням (доработки на основные изделия, которые производятся у потребителя);
  • — россыпь (запасные части для ремонта);
  • — гражданская продукция на продажу;
  • — техническая помощь потребителям;
  • — прочая продукция по письмам, заявкам, договорам;
• • совместная разработка, техническая подготовка и лицензионное производство;
• • участие в программах международного сотрудничества (разработка, производство агрегатов по кооперации, организация проектных и технических центров);
• • производство товаров народного потребления;
• • производство тепла и энергии;
• • вспомогательное производство:
  • — производство транспортных услуг;
  • — производство инструмента и оснастки по разовым заявкам для собственного использования и для продажи на сторону;
  • — услуги и работы собственным цехам;
• • строительство.

В машиностроении основная продукция может представлять собой сложные наукоемкие изделия. Это объясняется как сложностью технологических процессов производства, использованием редких и трудных для обработки материалов, так и большим числом (более 25) уровней входимо- сти компонентов в структуре дерева состава изделия.

Особые характеристики имеет опытное производство. Оно может представлять собой как отдельное предприятие, так и подразделение ОКБ или серийного завода. Опытное машиностроительное производство — это единичное производство с некоторыми дополнительными особенностями. Опытное производство предназначено для проектирования и изготовления изделий новых конструкций и модернизации серийно выпускаемых изделий. В ходе опытного производства изделие отрабатывается в конструкторском и технологическом отношениях. С точки зрения управления этот тип производства является наиболее сложным.

У предприятий, производящих крупные сложные изделия, имеется определенная специфика. В серийном производстве крупных изделий (тяжелое машиностроение, авиакосмическая промышленность, судостроение и т.д.), несмотря на то что серия представляет собой совокупность одинаковых изделий, каждое изделие рассматривается и идентифицируется отдельно. В роли идентификатора выступают два номера — номер серии и порядковый номер изделия в серии. Этот механизм называется серийным счетом. Такая идентификация необходима для того, чтобы можно было не так болезненно для производственного процесса в целом и для процедур планирования этого процесса вносить изменения в отдельные экземпляры изделий. При этом нет необходимости переходить к методам и процедурам управления, свойственным единичному производству.

В составе любых машиностроительных изделий для отдельных компонентов изделий устанавливается величина потребности этого компонента на изделие (применяемость). В информационных системах производственных предприятий эта величина рассчитывается путем реализации процедуры, получившей название «разузлование». При расчете данного параметра сами компоненты изделия связывают также с определенными серийными счетами, если в части этого компонента для некоторых серийных счетов требовались конструктивные изменения. К тому же между компонентами могут устанавливаться отношения взаимозаменяемости (одно- и двусторонние), альтернативности, замещения.

Наличие на одном предприятии большого состава различных видов деятельности приводит к тому, что уровень серийности, форма выпуска и другие характеристики для производств разных видов деятельности формируются по-разному. Поэтому крупные машиностроительные предприятия относятся, как правило, к смешанному типу производства. Серийно выпускаемые компоненты закрепляются в производстве за группами взаимозаменяемого оборудования. Массово производимые изделия выпускаются на предметно специализированных производственных участках и рабочих местах.

Обычно процесс производства на машиностроительном предприятии включает следующие фазы: заготовительную, механической обработки, агрегатной сборки, окончательной сборки, испытаний. Большая номенклатура, сложный и относительно замкнутый характер производства приводят к тому, что среди производственных подразделений представлены все основные виды специализации — предметная, подетальная (частная форма предметной), технологическая. В случае необходимости при организации нового производства или модернизации производится перепланировка производственных участков.

Для сложной продукции характерны новизна, наличие многих модификаций, выпуск заказных конфигураций (кастомизация) и большой поток конструкторских изменений и доработок. Требования к качеству продукции высокие, а их выполнение обеспечивается системами управления качеством. Работа но внедрению новых технологий производится постоянно.

На предприятиях, выпускающих сложную машиностроительную продукцию, различают три вида технологий — директивную, временную, серийную.

Директивная технология соответствует первой, начальной стадии разработки технологии, в ходе которой составляется исходная руководящая технологическая документация.

Временная технология относится ко второй, промежуточной стадии разработки технологии. Временная технология реализуется на оснастке так называемой первой очереди (как правило, универсальной) до того момента, пока не будет изготовлена специальная оснастка, соответствующая уровню серийной технологии.

Серийная технология относится к третьей, заключительной стадии и разрабатывается с учетом полного оснащения цехов основного производства оборудованием, оснасткой и приспособлениями.

Для каждого из перечисленных видов характерны следующие параметры: перечень технологической документации, степень детализации, исходная нормативная база.

Технологическая документация на производство деталей и сборочных единиц устанавливает в том числе маршруты движения ДСЕ по цехам и последовательность выполнения отдельных технологических операций. Технологии финальных сборочных работ, как правило, находят отражение в форме цикловых графиков сборки агрегатов и изделий.

Цикловые графики сборки вместе с технологической документацией производства деталей служат исходной базой для расчета календарноплановых нормативов. В серийном производстве к календарно-плановым нормативам относятся размеры партий обработки, длительности циклов производства, опережения запуска-выпуска ДСЕ цехами и производственными участками и величины производственных заделов.

В зависимости от стадии освоения продукции, сложности изделий и ряда других факторов технологические процессы, так же как и состав изделия, находятся иод воздействием потока технологических изменений. На крупных предприятиях этот поток может быть значительным.

Итак, для крупных российских машиностроительных предприятий типичными можно считать следующие характеристики:

• • число производимых изделий и модификаций — 3—4;
• • номенклатура наименований ДСЕ — 150—200 тыс.;
• • номенклатура применяемых покупных изделий и материалов — 30— 35 тыс.;
• • номенклатура стандартных изделий (нормали, крепежные изделия и т.п.) — до 20 тыс.;
• • номенклатура единиц технологического оборудования — до 10 тыс.;
• • нормативы цеховых производственных циклов — до 1,5 тыс.

Все эти показатели определяют объемные параметры базы данных производственного предприятия. Еще более объемными являются базы данных технологических процессов изготовления ДСЕ (детали операции и нормы времени по переходам и операциям, состав применяемого оборудования, инструмента, оснастки). При этом особую сложность представляют системы изменений конструкторской и технологической документации и системы хранения архивов этой документации с отслеживанием конфигурации всех производимых изменений.

Все рассмотренные параметры отражаются в производственной структуре анализируемого предприятия. Производственная структура определяет формы специализации и кооперирования производственных звеньев, отражает классификацию производственных подразделений предприятия по этим признакам.

В качестве примера можно привести структуру, которая близка к типовой производственной структуре машиностроительного предприятия (рис. 1.5) [1] .

Рис. 1.5. Производственная структура машиностроительного предприятия

Все подразделения предприятия по признаку предметной специализации обычно подразделяют в соответствии с типами производственных процессов, осуществляемых в этих подразделениях. При этом важно заметить, что часто в одном и том же подразделении могут реализовывать разные производственные процессы. Например, инструментальный цех предприятия, выполняя заказы своего основного производства на изготовление концевых фрез, может изготавливать такие же фрезы для продажи на сторону. Производство фрез для своего производства характерно для вспомогательного производственного процесса, а производство фрез для продажи на сторону — для основного процесса. Отнесение такого подразделения к определенной группе классификации будет определяться удельным весом основной или вспомогательной продукции, а также традициями анализируемого предприятия.

Цехи основного производства можно специализировать по группам как технологически, так и предметно. Если используется предметная специализация, на предприятии выделяют отдельные производства по видам выпускаемой продукции (основные изделия, запчасти, товары народного потребления и т.д.). На рис. 1.5 представлена технологическая специализации групп цехов по фазам производств основного изделия. На таких предприятиях запчасти и прочие товары производятся в тех же цехах, что и основное для этого предприятия изделие. Такое предприятие состоит из следующих групп цехов: заготовительно-штамповочных, механосборочных, сборочных. В любом случае все эти подразделения выполняют основной производственный процесс изготовления деталей, узлов, агрегатов и сборки изделий. На авиационном предприятии, например, производятся изготовление узлов и агрегатов планера, сборка планера и монтаж на нем оборудования и приборов — сборка самолета до состояния готового к испытаниям. Монтажно-испытательный комплекс обеспечивает проведение наземных и летных испытаний изделий.

Цехи вспомогательного производства группируют, как правило, но предметному признаку. В рассмотренном примере вспомогательное производство состоит из цехов главного технолога (инструментальный и производства оснастки), обеспечивающих технологическую подготовку производства, ремонтных цехов и энергозавода, поставляющего различные виды энергии (электроэнергия, тепло, пар и др.) не только непосредственно на предприятие, но часто и в близлежащий жилой район города.

Службы обслуживания обеспечивают функционирование завода как экономической, так и производственной системы. К ним в представленной схеме относятся транспортный, строительный, экспериментальный цехи.

Рассмотренная производственная структура производственного предприятия представляет собой классификацию цехов. Однако основными звеньями производственной структуры, если рассматривать их по вертикали декомпозиции, являются такие звенья, как производство, цех, отделение, участок, бригада, рабочее место. Все эти звенья могут иметь технологическую, предметную и смешанную специализации. Отделения и участки могут быть построены в соответствии со следующими формами расположения рабочих мест: групповое, предметное, предметно-групповое, ценное, поточное. Анализ специализации производственных звеньев нижнего уровня потребует более глубокой и подробной разработки и описания производственной структуры. Уровень детализации определяется уровнем рассматриваемой нами информационной системы для данного предприятия. Представленный вариант производственной структуры вполне достаточен для разработки информационной системы менеджмента.

Разработка информационной системы, принятие решений об ее архитектуре и компонентном составе сильно зависят от разнообразия и объемов информационных ресурсов предприятия. При первоначальном анализе следует в первую очередь оценить объем нормативной базы. Кроме конструкторско-технологической информации существенную часть нормативной базы составляют различного рода нормативы.

Нормирование труда строится на основе норм времени на операцию или переход, с помощью которых рассчитываются производные нормы (выработки, обслуживания, численности).

Нормирование материальных ресурсов является важнейшим элементом экономического управления предприятием, поскольку определяет величину существенной части потребных оборотных средств. На машиностроительных предприятиях могут применяться индивидуальные нормы расхода материалов на серийные изделия и их компоненты, а также укрупненные нормы по изделиям или их типовым представителям.

Производственная мощность также является важным производственным нормативом. Для отдельных подразделений и предприятий в целом она, как правило, рассчитывается в нормочасах (н/ч) на основе данных о количественном составе и режиме работы оборудования (сменности, числа дней в году, графика ремонтов).

Календарно-плановые нормативы (размер партии обработки, длительность производственного цикла, опережение запуска-выпуска, величины заделов) могут иметь существенную специфику на конкретном предприятии.

Расчет затрат на производственных предприятиях выполняется в двух направлениях. Первое направление — расчет затрат для предприятия в целом по элементам расходов в соответствии со стандартами бухгалтерского учета. Второе направление — расчет себестоимости (калькуляция) для видов продукции и заказов на продукцию и услуги. Расчет калькуляции традиционно производится по следующим статьям расходов:

• • сырье и материалы;
• • возвратные отходы, покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги;
• • энергия на технологические цели;
• • основная и дополнительная заработная плата производственных рабочих;
• • отчисления на социальные нужды;
• • расходы на подготовку и освоение производства;
• • общецеховые расходы;
• • общезаводские расходы;
• • потери от брака (в отчетных калькуляциях);
• • прочие производственные расходы;
• • внепроизводственные расходы.

На предприятиях находят применение плановая, сметная и отчетная калькуляции. Объектом калькулирования на машиностроительных предприятиях чаще всего является заказ как центр затрат. Экономисты предприятия стараются отождествить эти заказы с заказами на продажу, а для накопления косвенных затрат открывают специальные заказы. Однако для крупных заказов с длительным циклом в целях удобства включения затрат в финансовые результаты года внешний заказ дробят на части, открывая заказы по этапам или комплектам. Иногда распределение производится через внутренние заказы (например, на оснастку, на строительство и т.д.).

Вся производственно-хозяйственная деятельность каждого предприятия направлена в основном на получение прибыли, которая является ее конечным результатом. Основными факторами, влияющими на величину прибыли от реализации продукции и услуг, являются: объем производства и реализации, себестоимость, ценовая и маркетинговая политика в условиях конкуренции, структура производимой и реализуемой продукции и услуг. Все перечисленные факторы управляются предприятием. Система управления должна обеспечить их оптимизацию с целью получения максимума прибыли при условии выполнения ряда ограничений, в том числе социального характера.

Все перечисленные особенности организации и производственно-хозяйственной деятельности предприятий должны учитываться при разработке информационной системы менеджмента.

источник