Организация автоматизированного производства

Организация автоматизированного производства

Содержание

Введение……………………………………………………………………….….3

1.Сущность автоматизированного производства……………………..…….…4

2.Этапы развития автоматизации производства…………………….…..……10

3.Классификация автоматизированных систем управления ……………....…14         4.Стимулирование работ по автоматизации производства ……………..…..18       

Заключение………………………………………………………………….……21

Список использовано литературы………………………………………….….22            

ВВЕДЕНИЕ

  В  настоящее время автоматизация  производства является одним  из основных факторов современной  научно-технической революции, открывающей  перед человечеством возможности  преобразования природы, создания  огромных материальных богатств, умножения творческих способностей  человека.

Развитие  автоматизации характеризуется  рядом крупных достижений. Одним  из первых было внедрение сборочных  конвейеров Генри Форда в процесс  производства. Значительный переворот  в автоматизации производства произвели  промышленные роботы и персональные компьютеры. Всё это подтолкнуло  наше общество на путь нового автоматизированного  управления процессом производства.

В настоящее  время для эффективного функционирования предприятия повсеместно вводится автоматизация, она становится неотъемлемой частью всего производственного  процесса. И это вполне оправданно и выгодно, ведь снижаются затраты  и повышается качество продукции.

Автоматизированное  производство — это система машин, оборудования, транспортных средств, обеспечивающая строго согласованное во времени  выполнение всех стадий изготовления изделий, начиная от получения исходных заготовок и кончая контролем (испытанием) готового изделия и выпуска продукции  через равные промежутки времени.

Целью данной работы является рассмотреть  основные принципы управления автоматизированным производством, а также  определить эффективность автоматизированных систем управления.

1.Сущность автоматизированного производства

Автоматизация производства – процесс, при котором  функции по управлению производством  и контролю за ним, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация – это основа развития современной промышленности, генеральное направление научно-технического прогресса. Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

Автоматизированное  производство возникло в некоторых  отраслях промышленности (например, в  химической и пищевой) уже в начале 20 в. в основном на таких производственных участках, где технология вообще не может быть организована по-другому [1, c 140].

Этапы развития автоматизации производства определяются развитием средств производства, электронно-вычислительной техникой, научными методами технологии и организации производства.

На первом этапе были созданы автоматические линии и жесткие заводы-автоматы. Второй период развития автоматизации  характеризуется появлением электронно-программного управления, созданием станков с  числовым программным управлением (далее ЧПУ), обрабатывающих центров  и автоматических линий. Предпосылкой развития автоматизации производства на третьем этапе послужили новые  возможности ЧПУ на базе микропроцессорной  техники, позволившие создать новую  систему машин, которая сочетала высокую производительность автоматических машин с требованиями гибкости производственного  процесса. На более высоком уровне автоматизации создаются автоматические заводы будущего, оснащённые оборудованием  с искусственным интеллектом [2, c. 98]

В автоматизированном производстве работа оборудования, агрегатов, аппаратов, установок происходит автоматически  по заданной программе, а рабочий осуществляет контроль за их работой, устраняет отклонения от заданного процесса, производит наладку автоматизированного оборудования.

Различают  частичную, комплексную и полную автоматизацию.

Частичная автоматизация производства, точнее — автоматизация отдельных производственных операций, осуществляется в тех случаях, когда управление процессами вследствие их сложности или скоротечности  практически недоступно человеку и  когда простые автоматические устройства эффективно заменяют его. Частично автоматизируется, как правило, действующее производственное оборудование. По мере совершенствования  средств автоматизации и расширения сферы их применения было установлено, что частичная автоматизация  наиболее эффективна тогда, когда производственное оборудование разрабатывается сразу  как автоматизированное.

При комплексной автоматизация производства участок, цех, завод, электростанция функционируют как единый взаимосвязанный автоматизированный комплекс. Комплексная Автоматизация производства охватывает все основные производственные функции предприятия, хозяйства, службы; она целесообразна лишь при высокоразвитом производстве на базе совершенной технологии и прогрессивных методов управления с применением надёжного производственного оборудования, действующего по заданной или самоорганизующейся программе, функции человека при этом ограничиваются общим контролем и управлением работой комплекса.

  Полная  автоматизация производства —  высшая ступень автоматизации,  которая предусматривает передачу  всех функций управления и  контроля комплексно-автоматизированным  производством автоматическим системам  управления. Она проводится тогда,  когда автоматизируемое производство  рентабельно, устойчиво, его режимы  практически неизменны, а возможные  отклонения заранее могут быть  учтены, а также в условиях  недоступных или опасных для  жизни и здоровья человека.

Основой компрессорных систем машин выступают  автоматические линии (далее АЛ). Автоматические линии представляют собой систему согласованно работающих и автоматически управляемых станков (агрегатов), транспортных средств и контрольных механизмов, расположенных по ходу технологического процесса, с помощью которых обрабатываются детали или собираются изделия, накапливаются заделы, удаляются отходы по заранее заданному технологическому процессу. Роль рабочего на АЛ сводится к наблюдение за работой линии, наладке отдельных механизмов, а иногда подаче заготовки на первую операцию и снятию готового изделия с последней операции.

АЛ служат для выполнения в автоматическом режиме определенных операций (стадий) производственного процесса и зависят  от вида исходных материалов (заготовок), габаритов, массы и технологической  сложности изготовляемых изделий.

В комплекс АЛ входит транспортная система, предназначенная для подачи заготовок со склада к стендам, перемещения подвесного технологического оборудования от одного стенда к другому, для транспортировки со стендов готовых изделий на главную линию или склад готовой продукции.

В зависимости  от способа обеспечения ритмичности  различают синхронные (жёсткие) АЛ, для которых характерны жесткая  межагрегатная связь и единый цикл работы станков, и несинхронные (гибкие) АЛ с гибкой межагрегатной связью. Каждый станок в этом случае снабжён индивидуальным магазином-накопителем мажоперационных заделов [3, c. 176].

Структурная компоновка АЛ зависит от объёма производства и характера технологического процесса. Существуют линии параллельного и последовательного действия, однопоточные, многопоточные, смешанные (с ветвящимся потоком) (рис. 1.1.1).

.

Рис. 1.1. Структурные компоновки автоматических линий: а — однопоточная последовательного действия; б — однопоточная параллельного действия; в — многопоточная; г — смешанная (с ветвящимся потоком); 1 — рабочие агрегаты: 2 — распределительные устройства.

АЛ параллельного  действия применяются для выполнения одной операции, когда продолжительность её значительно превышает необходимый темп выпуска. Продукт переработки автоматически распределяется (из магазина или бункера) по агрегатам линии и после обработки приёмными устройствами собирается и направляется на последующие операции. Многопоточные АЛ представляют собой систему из АЛ параллельного действия, предназначенную для выполнения нескольких технологических операций, каждая из которых по продолжительности больше заданного темпа выпуска. В единую систему могут быть объединены несколько АЛ последовательного или параллельного действия. Такие системы называются автоматическими участками, цехами или производствами. 

Автоматизированные  участки (цехи) включают в себя автоматические поточные линии, автономные автоматические комплексы, автоматические транспортные системы, автоматические складские  системы; автоматические системы контроля качества, автоматические системы управления и т.д.

Рис. 1.1.1 Структурный состав автоматизированного  производственного подразделения

Автоматические  линии широко применяются в пищевой  промышленности, производстве бытовых  изделий, в электротехнической, радиотехнической и химической отраслях промышленности. Наибольшее распространение автоматические линии получили в машиностроении. Многие из них изготовляются непосредственно  на предприятиях с использованием уже  действующего оборудования.

Автоматические  линии для обработки строго определённых по форме и размерам изделий называются специальными; при изменении объекта  производства такие линии заменяют или переделывают. Более широкими эксплуатационными возможностями  обладают специализированные автоматические линии для обработки однотипной продукции в определённом диапазоне  параметров. При изменении объекта  производства в таких линиях, как  правило, лишь перенастраивают отдельные  агрегаты и изменяют режимы их работы; основное технологическое оборудование в большинстве случаев может  быть использовано для изготовления новой однотипной продукции. Специальные и специализированные автоматические линии применяются главным образом в массовом производстве.

         В серийном производстве автоматические  линии должны обладать универсальностью  и обеспечивать возможность быстрой  переналадки для изготовления  различной однотипной продукции.  Такие автоматические линии называют  универсальными быстропереналаживаемыми,  или групповыми. Несколько меньшая  производительность универсальных  автоматические линии по сравнению  со специальными компенсируется их быстрой переналадкой для производства широкой номенклатуры продукции [1, c. 152].

При проведении работ на конкретном предприятии с целью перехода на автоматизированное производство возникает  вопрос оценке капитальных затрат на внедрение средств автоматизации  и определении эффективности  этих затрат. Для этого необходимо установить структуру затрат на создание автоматизированного производства и процедуру определения эффективности  этих затрат.

Соизмерение затрат и результатов  при создании автоматизированного  производства является частью общей  проблемы, рассматриваемой в теории экономической эффективности капитальных  вложений.

Технический уровень современного производства позволяет автоматизировать почти любую технологическую  операцию. Однако далеко не всегда автоматизация  при этом будет экономически эффективной. Автоматизация производства может  осуществляться с применением различного оборудования, разных средств автоматизации, транспортных и контрольных устройств, любой компоновки технологического оборудования и т.д.  Поэтому необходимо правильно выбрать варианты автоматизации  производства и дать комплексную  оценку их экономической эффективности.

Экономическая эффективность автоматизации  производства оценивается  показателями в стоимостном и натуральном  выражении. К основным стоимостным  показателям относятся себестоимость  продукции, капитальные затраты, приведённые затраты и срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в средства автоматизации.

При обоснование экономической целесообразности создания и эксплуатации автоматической или автоматизированной производственной системы необходимо исходить из следующих основных принципов теории экономической эффективности капитальных вложений.

1. Экономический эффект от использования средств автоматизации – это экономия общественного труда при производстве каких-либо видов продукции. Экономия труда или экономия времени коренным образом определяет направленность капитальных вложений.
2. Целесообразность использования средств автоматизации на конкретном предприятии (в цехе) обосновывается соотношением хозяйственного эффекта и затратами по каждому варианту.
3. В качестве критерия сравнения вариантов применяются приведенные затраты, отражающие текущие затраты и капитальные вложения.

При экономическом  обосновании целесообразности использования  средств автоматизации в конкретном производстве следует учитывать: экономический  эффект в сфере производства продукции  в условиях автоматизации; сравниваемые варианты, предлагаемые для организации производства продукции, приведённые к тождественному эффекту; цель внедрения средств автоматизации – увеличение объёма и качества выпускаемой продукции на базе интенсификации; выбор наилучшего варианта из двух рассматриваемых, которому соответствует минимум приведённых затрат.

2.Этапы развития автоматизации производства

Автоматизация производства на предприятии представляет собой самостоятельную комплексную  проблему. К ее решению подталкивает вселяющая страх мировая конкуренция, которая как удав сжимает предприятия, понуждая их принимать соответствующие  меры. Автоматизация создает возможности для улучшения условий и подъема производительности труда, роста качества продукции, сокращения потребности в рабочей силе и в систематическом повышении прибыли, что позволяет изменить тенденцию развития, сохранить старые и завоевать новые рынки и таким образом вырваться из объятий удава.

Автоматизация производства - это процесс, при котором  функции управления и контроля, ранее  выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация - это основа развития современной промышленности, генеральное  направление научно-технического прогресса. Цель автоматизации производства заключается  в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой  продукции, в создании условий для  оптимального использования всех ресурсов производства. Различают автоматизацию  производства: частичную, комплексную  и полную.

При частичной автоматизации часть функций управления производством автоматизирована, а часть выполняется рабочими-операторами. Как правило, такая автоматизация осуществляется в тех случаях, когда управление процессами в следствие их сложности или скоротечности практически недоступно человеку¹.

При комплексной автоматизации все функции управления автоматизированы, рабочие-операторы только налаживают технику и контролируют её работу. Комплексная автоматизация требует применения таких систем машин, оборудования, вспомогательной техники, работа которых превращает исходные материалы в готовый продукт без физического вмешательства человека.

Полная  автоматизация производства - высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим системам управления.

Развитие  автоматизации производства можно  условно подразделить на три этапа.

Первый  этап автоматизации охватывает период времени с начала XVIII до конца XIX столетия. В 20-е годы XVIII столетия в России А.Нартовым был разработан автоматический суппорт для токарно-копировального станка. В 1765г. русским механиком И.И.Ползуновым - творцом первой паровой машины универсального назначения - был создан первый в мире промышленный автоматический регулятор для поддержания постоянного уровня воды в котле паровой машины. Измерительный орган - поплавок, находящийся на поверхности воды, перемещаясь, изменял подачу жидкости, идущей по трубе в котёл через отверстие клапана. Если уровень воды поднимался выше положенного, то поплавок, перемещаясь вверх, закрывал клапан и подача воды прекращалась. В регуляторе Ползунова была реализована идея, являющаяся и поныне центральной в устройствах автоматического регулирования. В 1784г. английским механиком Дж. Уаттом также для паровой машины был разработан центробежный регулятор скорости. В течение всего XIX столетия происходило совершенствование регуляторов для паровых машин. На первом этапе развития автоматизации были попытки создания автоматических станков и линий с жёсткой кинематической связью².

Следует отметить, что развитие автоматизации  производства в этот период времени  основывалось на принципах и методах  классической механики.

Второй  этап развития автоматизации производства охватывает период времени конец XIX и середина XX столетия. Этот этап связан с развитием электротехники и  практическим использованием электричества  в средствах автоматизации. В частности, важное значение имеет изобретение П.Л.Шиллнгом магнитоэлектрического реле - одного из основных элементов электроавтоматики, разработка Ф.М.Балюкевичем и др. в 80-х г.г. XIX столетия ряда устройств автоматической сигнализации на транспорте, создание С.Н.Апостоловым-Бердичевским и др. первой в мире автоматической телефонной станции.

Будучи  более гибкими и удобными в  эксплуатации, электрические связи  позволили создать комбинированное  электрическое и механическое программное  управление, обеспечивающее автоматическое выполнение неизмеримо более сложных  операций, чем на машинах-автоматах  с механическим программным устройством. Для второго этапа развития автоматизации  характерно появление электронно-программного управления: были созданы станки с  числовым программным управлением, обрабатывающие центры и автоматические линии, содержащие в качестве компонента оборудование с программным управлением³.

Наступил  третий этап развития автоматизации  с широким использованием управляющих  ЭВМ, которые для каждого момента  времени рассчитывают оптимальные  режимы технологического процесса и  вырабатывают управляющие команды  по всем автоматизируемым операциям.

Переходом к третьему этапу развития автоматизации  послужили новые возможности  ЧПУ, основанные на применении микропроцессорной  техники, что позволило создавать  принципиально новую систему  машин, в которой сочетались бы высокая  производительность автоматических линий  с требованиями гибкости производственного  процесса. Современные микроэлектроника и ЭВМ позволяют достичь высшего  уровня автоматизации.

Без сомнения автоматизация не является новым  направлением, в широком смысле этого  слова, появление автоматизации  относится ко времени промышленной революции. Тогда машины значительно  повысили производительность труда  рабочих. Развитие автоматизации характеризуется  рядом крупных достижений. Одним  из первых было внедрение взаимозаменяемости в производстве, следующим - сборочные  конвейеры Генри Форда. Подлинную  революцию в автоматизации производства произвели промышленные роботы и  персональные компьютеры.

Конечно, автоматизация не единственный способ выйти победителем в конкурентной борьбе. Большие возможности таятся в стимулирующей роли заработной платы. Другим оружием в этой борьбе является участие рабочих в управлении производством и повышении качества продукции. Уместно напомнить здесь  японские «кружки качества», которые  распространились по всему миру и  затрагивают теперь не только вопросы  качества, но и снижения стоимости  выпускаемой продукции, обеспечения  техники безопасности и другие направления. Однако автоматизация является доминирующим средством в достижении успеха в  условиях глобализации международных  экономических отношений⁴.

3.Классификация автоматизированных систем управления

Как известно, автоматизированные системы управления могут быть классифицированы по различным  признакам:

По типу производства: АСУ дискретным производством, АСУ непрерывным производством, АСУ дискретно-непрерывным производством.

По уровню исполнения: АСУ цехом, производством, отраслью

По типу принимаемого решения:

Информационно-справочная система, предоставляющая пользователю простейшую справочную информацию. Примером систем подобного рода являются всем известные системы типа «Сирена» или «Экспресс».

Информационно-советующая система, предоставляющая пользователю различные варианты решения с  их оценками. Такие системы больше известны как системы поддержки  принятия решения или экспертные системы.

Информационно-управляющая  система. Выходным результатом подобной системы является воздействие на объект управления. Среди наиболее известных представителей таких  систем можно назвать станки с  числовым программным управлением, роботы, автоматизированные системы  управления технологическим процессом⁵.

По назначению. Примерами классификации систем по назначению могут служить АСУ  военного назначения, экономические  системы, информационно-поисковые системы  и т. п.

По областям деятельности. Например, медицинские  системы, экологические системы, системы  для ТЭК и др.

До недавнего  времени в литературе можно было встретить и классификацию АСУ  по типу используемых вычислительных средств. Например, системы, реализованные  на базе цифровых или аналоговых вычислительных машин.

Приведенная выше классификация относится к  автоматизированным системам управления вообще. Предметом же данной книги  являются автоматизированные системы  управления предприятием, которые чаще всего делятся на три большие  группы.

К системам первой группы относятся простые, так  называемые «коробочные», продукты, реализующие  небольшое число бизнес-процессов  организации. Обычно они рассчитаны либо на локальное использование, либо на использование в небольшой  сети. За рубежом такие системы  носят название систем класса low end. Типичным примером систем подобного рода являются бухгалтерские, складские или небольшие торговые системы, наиболее широко представленные на российском рынке. Примером таких систем являются продукты таких фирм, как 1C или «Инфин». Отличительной особенностью таких продуктов является относительная легкость в освоении, что в сочетании с низкой ценой, соответствием российскому законодательству и возможностью выбрать систему «на свой вкус» приносит им широкую популярность не только в сфере малого бизнеса, но и во многих достаточно крупных организациях⁶.

Ко второй группе относятся системы среднего класса, которые отличаются большей  глубиной и широтой охвата функций. Данные системы на нашем рынке  предлагают не только российские, но и  западные компании. Как правило, это  учетные системы, которые позволяют  вести учет деятельности предприятия  по многим или некоторым направлениям: финансы, логистика, персонал, сбыт. Они  нуждаются в настройке, которую  в большинстве случаев осуществляют специалисты фирмы-разработчика, а  также в обучении пользователей. Эти системы больше всего подходят для средних и некоторых крупных  предприятий в силу своей функциональности и более высокой, по сравнению  с первым классом, стоимости. Из российских систем данного класса можно выделить продукцию компаний, системы управления предприятием которых в настоящее  время занимают промежуточное положение  между системами среднего и высшего  класса.

К высшему  классу, по аналогии с предыдущими, называемому high end, относятся системы, которые отличаются высоким уровнем детализации хозяйственной деятельности предприятия. Современные версии таких систем обеспечивают планирование и управление всеми ресурсами организации и поэтому получили название ERP-систем. Как правило, при внедрении таких систем производятся моделирование существующих на предприятии бизнес-процессов и настройка параметров системы под требования бизнеса. Однако значительная избыточность и большое количество настраиваемых параметров системы обуславливают длительный срок ее внедрения, а также необходимость наличия на предприятии специального подразделения или группы специалистов, которые будут осуществлять перенастройку системы в соответствии с изменениями бизнес-процессов.

В настоящее  время на рынке имеется большой  выбор систем высшего класса, и  их число растет с каждым днем. Вряд ли какую-либо отечественную разработку можно назвать ERP-системой, поэтому  речь идет только о зарубежных программных  продуктах. Признанными мировыми лидерами в этой области и, несомненно, лидерами в России являются продукты R/3 компании SAP, Baan IV компании Baan и Oracle Application компании Oracle. Все они достаточно корректно локализованы и внедрены либо успешно внедряются в некоторых отечественных компаниях⁷.

При упоминании зарубежных автоматизированных систем управления предприятием следует сказать  и о принятой классификации возможностей программных продуктов, которые  относятся к данной категории.

Информационная  система, как и любой другой инструмент, должна иметь свои характеристики и  требования, в соответствии с которыми можно было бы определить ее функциональность и эффективность. Разумеется, для  каждого конкретного предприятия  требования к информационной системе  будут различными, так как должна учитываться специфика каждой организации. Несмотря на это, надлежит выделить несколько  основных требований к системе, общих  для всех «потребителей»:

Локализация информационной системы. В связи с тем, что наиболее крупными разработчиками информационных систем являются зарубежные компании, система должна быть приспособлена к пользованию российскими компаниями. Причем здесь имеется в виду локализация как функциональная, так и лингвистическая.

В силу влияния  внешних и внутренних факторов, система  должна быть адаптивной. Применимо к России, это качество системы должно рассматриваться более серьезно, так как у нас в стране изменения законодательства и правил учета происходят в несколько раз чаще, чем в странах со стабильной экономикой.

Необходима  возможность консолидации информации на уровне предприятий, на уровне отдельных задач, на уровне временных периодов.

Эти требования являются основными, но далеко не единственными  критериями выбора корпоративной информационной системы для предприятия⁸.

Тщательная  проработка конструкции изделия, оценка стабильности технологии и надежности, имеющегося на производстве парка оборудования позволяет извлечь наибольшую пользу от применения в производстве промышленных роботов. Предварительная проработка конструкции, анализ и совершенствование  изделия и процесса могут быть настолько эффективными, что, в конечном счете, позволяют исключить необходимость  применения роботов или другого  автоматизированного оборудования.