Технологические процессы в машиностроении. Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Технологический процесс является основой любой производственной операции. Он включает совокупность процедур, осуществляемых в определенной последовательности, действие которых направлено на изменение формы, размера и свойств производимого изделия. Основными примерами технологических процессов являются механическая, термическая, компрессионная обработка. А также сборка, комплектация, обработка давлением и многое другое. В условиях заводского производства за проведение подобных процессов и оформление технологической документации отвечает отдел главного технолога. Специалистами отдела контролируется правильность проведения оперативных моментов. Корректно разработанные и грамотно организованные технологические процессы в машиностроении и производстве любого другого уровня дают возможность выполнять необходимые процедуры по изготовлению соответствующей продукции с несением минимальных затрат. Как материальных, так и силовых и временных.

Машиностроение как вид производства

Машиностроение как отраслевая разновидность производства характеризуется применением универсального оборудования, за счет которого осуществляется обработка разнообразных по величине и форме деталей, универсальных приспособлений и измерительных инструментов. Эта отрасль предусматривает не только автоматизированную работу приборов, но и применение физического человеческого труда – ведь значительны объем машиностроительных процессов осуществляется именно за счет ручной работы и усилий высококвалифицированного рабочего персонала. На таких заводах зачастую себестоимость различных деталей оценивается гораздо выше, хотя производительность при этом значительно ниже. К представительствам такого машиностроения относят турбинные, судостроительные, химические заводы, а также предприятия тяжелого машиностроения. Более того, на сегодняшний день среди современных машиностроительных заводов, которые работают на массовое или серийное производство, присутствуют цеха экспериментальных исследований, где осуществляются работы по созданию новых образцов машин в единичном экземпляре – а это уже прерогатива индивидуального машинного производства.

Однако стоит все же сделать акцент на том, что отечественное машиностроение направлено на массовое производство машин. При этом технологический процесс проектирования и изготовления деталей ориентирован на выпуск большого количества одинаковых изделий в течение длительного периода времени. При этом он направлен на узкую специализацию рабочих мест, полуавтоматов, станков-автоматов, агрегатных установок. А специальная оснастка, наличие универсальных инструментов и широкая взаимозаменяемость деталей дают возможность координировать технологический процесс автоматизированными системами управления.

Элементы машинного производства. Нюансы

Как и в любом технологическом процессе, в машиностроении предусматривается обязательное подразделение рабочих процедур на конкретные направления деятельности с достижением конкретного на данном участке воспроизводства результата. Здесь важно разграничивать и отделять друг от друга принципиально разные оперативные моменты.

Какими элементами технологического процесса представлена стандартная процессия машинного строительства? Рассмотрим их:

1. Технологическая операция – неотъемлемая часть общего процесса, в ходе которой выполняется обработка заготовок, выполняемых одним инструментом (напильником, резцом) за одним рабочим местом (например, станком). При этом работу могут выполнять как один, так и сразу несколько работников. Исходя из объемов заданной к выполнению работы, технологическая операция может быть простой или сложной. Последнюю, в свою очередь, можно рассредоточить на составные отдельные части, которые именуются в производстве установками.
2. Технологическая установка – это составная часть операции, выполняемая за рабочим местом в состоянии неизменного крепления заготовки.
3. Позиция – составная часть операции, которая осуществляется в условиях неизменного положения заготовки относительно инструментария (не учитывая тех движений, которые обусловлены рабочими перемещениями самой заготовки или самого инструмента).
4. Переход – составная часть операции, которая сопровождается неизменной режимной работой станка или инструмента.
5. Проход – это часть перехода, которая обуславливает снятие слоев металла (или другого материала, если это не металл).
6. Рабочий прием – завершенное действие сотрудника заводского машиностроительного цеха, которое сопровождается закреплением или снятием режущего инструмента, самой заготовки и далее.

Структура технологических процессов. Суть

Сама структура машиностроения представлена прохождением готового продукта через несколько разных фаз обработки. Зачастую эти фазы представлены заготовительным этапом, этапом обработки и этапом сборки. Но что конкретно представляет собой каждая из фаз в структуре машиностроения?

Этап заготовки

Заготовительная фаза характеризуется выполнением процедур по получению заготовок посредством следующих методов:

1. Литье – предусматривает заполнение емкости, формы или полости материалом, пребывающим в жидком агрегатном состоянии.
2. Штамповка – процедура пластического деформирования материалов с корректировкой их формы и размеров.
3. Прессовка – испытания предметов на прочность (плотность, герметичность) гидравлического или пневматического характера в процессе давления.
4. Высадка – операция кузнечного характера, которая заключается в деформации заготовки с частичной осадкой в целях создания утолщения предмета за счет уменьшения его длины.
5. Резка и гибка металла – процесс деформирования или деления металлической трубы, листа или отливки на составные части.
6. Раскрой рулонного или листового материала – пробивка, вырубка, резка и обрезка металлического материала, выполняемая в целях разделения сложной металлоконструкции на обособленные отрезки.

По окончании процедур заготовительной фазы осуществляется переход ко второму этапу в структуре машиностроения.

Этап обработки

Обрабатывающая фаза предусматривает проведение процессов превращения различных производственных заготовок в готовые детали. Какими методами обработки обусловлен технологический процесс машиностроения во второй фазе производственных работ? Рассмотрим их:

1. Металлообработка – совокупность механических процессов изменения форм, размеров и качества сплавов и металлов.
2. Термообработка – процесс теплового воздействия на металл в целях придания ему необходимых свойств (в частности, соответствующего размера и формы).
3. Химобработка – процесс химического воздействия на металл посредством целенаправленного разрушения сплавов травлением в растворах щелочей и кислот.
4. Химико-термическая обработка – совокупное влияние на заготовку теплового и кислотно-щелочного процесса, в ходе которого поверхность стальных деталей насыщается углеродом.
5. Плазменная обработка – процедура обработки материала, выполняемая с использованием низкотемпературной плазмы, генерируемой высокочастотными или дуговыми плазмотронами в целях изменения свойств этого материала.
6. Гальванизация – технология покрытия одного металла другим при помощи электролитического соединения.
7. Лакокрасочная обработка – шлифовка, полировка и покрытие материала красками или лаками в целях придания ему эстетически завершенного внешнего вида.
8. Сварка – процесс крепления деталей в целях надежного их соединения в одной единой конструкции.
9. Пассивация – обработка участка после сварки специальным веществом, которое равномерным слоем наносится на поверхность материала.

По окончании деформирования материалов, резки и гибки металла, а также после обработки изделий одним из специально предназначенных для получения конкретного результата методов, осуществляется переход к третьей фазе технологического процесса.

Этап сборки

Последний этап технологического процесса машиностроения предусматривает проведение собирательных мероприятий и правки металлических заготовок. Стыковка различных металлических профилей может осуществляться несколькими способами:

1. Комплектация отдельных сборочных единиц в единый целый конечный продукт.
2. Регулировочно-накладная сборка.
3. Испытательное соединение комплектующих в единую металлоконструкцию.

Проблемы машиностроения в России

Главнейшей задачей по-прежнему остается необходимость в коренной реконструкции. Проблема отставания отечественного производства от мирового уровня экономики напрямую связана с низкой рентабельностью таких отраслей машинного производства как приборостроение, станкостроение, производство вычислительной техники, электронная и электротехническая промышленность. Этот вопрос требует скорейшего решения.

В зависимости от характера и направленности основополагающие проблемы машиностроения в отечественном производстве можно сгруппировать в отдельные блоки. Это:

1. Недостатки в развитии машиностроительного комплекса – проблематика обусловлена низкими темпами роста ведущих отраслей, существенным спадом производства, нарушением технологических связей, простоями отдельных предприятий, низкими темпами обновления оборудования по отношению к уровню выпускаемой продукции.
2. Нехватка ресурсов для структурной перестройки – недостаточно развитая разветвленность направлений деятельности отечественного машиностроения требует перепрофилирования, а средств для этого не хватает. Более того, отрасль требует сокращения диспропорций в темпах роста отдельных сегментов воспроизводства: где-то нужно оптимизировать структуру операционных технологий, где-то дополнить недостающими мощностями производственный процесс.
3. Недостатки в качестве выпускаемой продукции – несоответствие производимых машин (их подавляющей части) машинам мировых стандартов, а также низкая надежность производимого транспорта приводит к выходу их строя готовых моделей уже через год после активной эксплуатации. Процентное соотношение таких объектов производства составляет 20-30% в общем удельном весе произведенных моделей.

Автоматизация технологических процессов

Автоматизированные системы управления в сфере машиностроения являются первоисточником увеличения производственных мощностей во всем машиностроительном сегменте. Что это значит?

Автоматизация производства выступает сегодня в роли основного направления, по которому движется производство всего мира. Все, что ранее осуществлялось за счет трудоспособности человека, его физической силы и интеллектуальных способностей, все это в нынешнее время сводится к технике, которая самостоятельно орудует технологическими циклами и проводит контроль за их выполнением. При этом роль человека сводится к минимуму – ему лишь остается наблюдать за корректностью выполнения автоматизированными системами всех тех действий, которые направлены на оптимизацию отечественного производства. Все просто.

Автоматизация технологических процессов в машиностроении осуществляется за счет совокупности операций, предполагающих запуск, остановку, поддержание или изменение процесса оперативной работы на объекте в целом. Она действительно играет важную роль в развитии отрасли в целом. Значение отдельных машин, аппаратов, агрегатов, устройств, комплексов машин, заключается в существенном влиянии на постановку принципиально нового рабочего процесса на машиностроительном заводе в целом. Ведь управляемые объекты в автоматике довольно разнообразны и невероятно эффективны в своем непосредственном назначении.

Замена человеческого труда может быть осуществлена в ракурсе частичного или абсолютного замещения. Процесс машиностроения осуществляется либо полностью за счет новейших приборов автоматики, либо с частичным замещением человеческого труда. Не все заводы имеют возможность заменить человеческий труд полностью на автоматизированный. У кого-то для этого не хватает мощностей, у кого-то оборудования, а у кого-то и навыков работы с таким необычным, но при этом необычайно эффективным методом управления технологическим процессом.

Объекты, подлежащие автоматизации

Но не только человеческие руки сегодня можно заменить механизированными приборами с высокоточным оборудованием, которое способно реагировать на малейшие замечания управляющего автоустройством. Помимо того, что происходит непосредственное замещение человека у станка специализированной установкой, параллельно возможна автоматизация следующих аспектов в процессе машиностроения:

1. Производственный процесс – всю ту работу, которую выполняет изо дня в день человек с отработанным до автомата рефлекторным повторением действий, совершенно бесперебойно может заменить машина.
2. Проектирование – как уже было упомянуто выше, не только результаты физического труда человека можно пересмотреть и адаптировать ко своим производственным нуждам. Интеллектуальная работа также подвергается автоматизации. Более того, некоторые расчеты и составление алгоритмов, подвластных электронно-вычислительной технике, являются основой корректного автоматизированного проектирования.
3. Организация – некоторые аспекты распределительных функций по конкретному выполнению действий автоматизированной конструкции подвергаются лишь контролю со стороны. Все остальное техника делает сама.
4. Планирование – расчеты и выявление предстоящих в перспективе задач к выполнению также возлагаются на «умную электронику».
5. Управление – для того, чтобы руководить процессом работы с автоматизированными устройствами, собирающими машины, достаточно лишь осуществлять нехитрые кнопочные манипуляции, стоя за пультом управления.
6. Научные исследования – все математические аспекты и особенности просчетов роста производительности машиностроительного завода в динамике также подвластны автоматизированным вычислительным системам.
7. Бизнес-процессы – при желании можно высчитать коэффициент своей прибыли и маржинального дохода от ведения машиностроительного бизнеса, ведь все за человека может сделать компьютеризированная техника.

Достоинства

Целью автоматизации технологических процессов является увеличение производительности труда наряду с общим улучшением качества продукции и внедрением высокотехнологичного оборудования. С ее помощью появляется возможность оптимизировать управление машиностроительным производством, переместить человека с опасных для здоровья промышленных зон. А также повысить надежность и удвоить рентабельность точного машиностроения. Поскольку автоматизация увеличивает конвертируемость и уменьшает время на обработку данных при планировании.

1. Какие положительные моменты несет в себе автоматизация рабочих моментов в машиностроительном комплексе? Рассмотрим их:
2. Во-первых, можно избавить сотрудников, работающих в особо сложных физических условиях, от монотонного и тяжелого физического труда. За человека все может сделать машина.
3. Во-вторых, можно избавить сотрудников от пребывания за рабочим местом в профессионально опасных условиях (под навесным каркасом автомобиля, за металлорежущим механическим станком и других).
4. В-третьих, вырисовывается прерогатива ставить перед автоматизированной системой те задачи, которые, исходя из физических возможностей человека, были бы ему не под силу. Речь идет о блоках тяжелого веса, скоростных показателях выполнения задачи, выносливости и тому подобных критериев.
5. В-четвертых, главная особенность автоматизации рабочего процесса заключается в том, что она положительным образом сказывается на росте экономических показателей как предприятия, так и отрасли в целом.

Недостатки

Однако есть и свои отрицательные моменты в замещении человеческого труда автоматизированным. Транспортное машиностроение, станочное производство или любое другое отраслевое промышленное предприятие сталкивается в процессе автоматизации труда со следующими негативными нюансами:

• сокращение рабочих мест;
• ограничения технического характера;
• существующие угрозы безопасности;
• непредсказуемость уровня затрат на внедрение и разработку;
• высокая изначальная ценовая политика.

Технологическая документация

Любая работа, основанная на заготовке, обработке и сборке деталей в машиностроении, должна сопровождаться составлением и оформлением соответствующих бумаг. Форма карт и их состав в общем комплекте документов зависит от разновидности технологического процесса (групповой, типовой, единичный), вида производства и степени пользования автоматизированными системами управления на предприятии. Исходя из этих критериев и учитывая степень необходимой детализации данных, изложение и содержание операций в документах, а также их комплектность могут существенно варьироваться.

В основном зачастую в комплект документов технологического процесса входит маршрутная карта, операционная, карта эскизов, ведомость оснастки, ведомость технологических документов и ведомость материалов.