Тема 1. Поняття автоматизованого виробництва

 

Загальні тенденції розвитку автоматизованого виробництва

Результати аналізу сучасних автоматизованих технологічних комплексів машинобудівного, приладобудівного, переробного, пакувального та інших виробництв засвідчують, що незважаючи на різноманітність продукції і технологій її виготовлення, роз­виток автоматизації виробничих процесів має низку загальних тенденцій.

Перша тенденція — застосування методу концентрації тех­нологічних операцій під час створення автоматичного облад­нання. Концентрація операцій в одній технологічній машині сприяє підвищенню її продуктивності, зумовлює невпинне збіль­шення розмірів технологічних комплексів. Концентровані тех­нологічні операції стають дедалі більш багатоперехідними, об’єд­нуючи в одній технологічній машині різнотипні переходи механічної обробки, лиття, штампування, фасування, гермети­зації, складання тощо. Технологічні машини пакувального виробництва, наприклад, об’єднують операції виготовлення тари, переробки продукту та його дозування, пакування та герме­тизацію в тарі. Результатом впливу цієї тенденції розвитку є зниження надійності.

Друга тенденція — зниження тиражності технологічних комплексів, які є часом навіть унікальними, через постійне зростання їх продуктивності, бо часто виникає ситуація, коли один-два комплекси можуть забезпечити потреби цілої галузі (сучасна обгортальна машина для кондитерських виробів може нарізати з карамельної маси до 1;8 тис. цукерок на хвилину, завернути і\та упакувати). Результатом впливу цієї тенденції розвитку є недостатність експлуатаційно-виробничої інформації про функ­ціонування та надійність технологічних комплексів. Як наслі­док цієї тенденції, дедалі більшого поширення набуває функціонально-модульний принцип побудови технологічних комплексів, що її декілька разів скорочує терміни проектування і виготов­лений технічних засобів автоматизації, створює можливості для перекомпонування та переналагодження технологічних комплек­ті при зміні об’єкта виробництва.

Третя тенденція — зростання ступеня модульності побу­дови технологічних комплексів завдяки дедалі повнішому про­мисловому виготовленню функціональних вузлів та окремих машин для вмонтування в автоматичні лінії, робота яких лег­ко узгоджується при застосуванні мікропроцесорної техніки.

 

Особливості автоматизованого пакувального виробництва

Вищеперелічені тенденції добре простежуються в пакуваль­ному виробництві, яке відображає загальний стан економіки, розвитку промисловості та сільського господарства будь-якої країни.

Світовий ринок пакувальної техніки швидко розвивається, досягнувши в 2000 р. обсягу близько 20 млрд USD. Водночас у Східній Європі впроваджено у виробництво тільки 5% пакуваль­них машин (у Західній Європі — 26%, у Південній Америці — 28%).

У колишньому СРСР від 10 до 30% сільськогосподарської продукції втрачалося. У країнах із розвинутою пакувальною індустрією ці втрати знижені до 1-2%. Такий результат отри­маний прийняттям загальнонаціональних програм розвитку па­кувального виробництва (СІЛА, Німеччина, Франція). В Укра­їні суттєвого зменшення втрат сільськогосподарської продукції можна досягти тільки при зростанні випуску пакованої продук­ції на 60-70%.

Сучасне пакувальне виробництво — це одна з найбільш динамічних галузей народного господарства України. Очевид­но, що інтенсивний розвиток пакувального виробництва не­можливий без його автоматизації. Великі інвестиції в ство­рення кожної пакувальної машини ставлять перед виробни­ком вимоги забезпечити її високу продуктивність, підвищити якість упаковок, знизити собівартість одиниці упаковки. До­датковим чинником, що пришвидшує автоматизацію процесів пакування, є вимоги постійного підвищення якості упаковок, особливо продуктів харчування. Якісна упаковка забезпечує привабливий вигляд і тривале збереження харчових продук­тів без втрати їх споживчих властивостей.

Сучасна автоматизована пакувальна техніка розвивається в напрямі створення високопродуктивних пакувальних машин, у яких часто об’єднуються декілька технологічних процесів, наприклад обробки продукту, виготовлення тари і пакування.

Доцільність автоматизації пакувального виробництва посилюється, окрім економічних чинників, застосуванням у сучас­них технологіях пакування спеціальних газових середовищ у зоні перебування та пакування продукту для його захисту від дії мікроорганізмів і кисню, підвищеною швидкістю маніпуля­цій них рухів при пакуванні, застосуванням спеціальних фізико-хімічних впливів на продукт і тару. Через ці чинники лю­дина не тільки не може переміщувати робочі органи пакуваль­ної машини чи керувати нею, а й взагалі перебувати поблизу робочої зони.

Виходячи зі ситуації на сучасному ринку пакованої продукції, можна вважати, що впровадження автоматизації в пакувальну галузь України зумовлене дією таких чинників:

Швидке зростання обсягів пакованої продукції, забез­печити яке в умовах сучасного ринку можна тільки підви­щенням продуктивності праці на основі автоматизації вироб­ництва.

Створення нових високоінтенсивних технологічних про­цесів пакування, які реалізуються пакувальними машинами зі швидкістю і точністю, недосяжними для людини. Участь лю­дини в керуванні такими машинами без використання систем автоматичного керування різко знижує їх продуктивність, по­гіршує якість упаковок.

Використання в пакувальному виробництві спеціальних контрольованих середовищ для захисту продукту від дії мікро­організмів і кисню, а також процесів на основі фізико-хімічних явищ, що шкідливі для здоров’я людини.

 

Техніко-економічні переваги автоматизованого виробництва

Автоматизація — це засіб підвищення продуктивності ви­робництва, зниження собівартості продукції, поліпшення її яко­сті, вивільнення великої кількості працівників, скорочення ви­робничих площ і покращення умов праці.

В економічному аспекті автоматизація стає доцільною тільки ні умов отримання економічного ефекту, який досягається в одному із вищеперелічених напрямів завдяки:

·        підвищенню якості виробів;

·        підвищенню продуктивності виробництва;

·        зменшенню кількості працівників на основних і допоміж­них роботах.

Підвищення якості виробів досягається тим, що усувається вплив працівника на технологічний процес виготовлення виробу. У цьому випадку зростає стабільність характеристик якості виро­бів, які стають більш подібними один до одного, оскільки вплив одного із джерел випадкових факторів — людини — зменшується або цілком усувається. Економічний ефект від підвищення якості виробів, що досягається при автоматизації, становить близько 10% загального економічного ефекту в машинобудівному виробництві та приблизно 15-20% — у пакувальному.

Підвищення продуктивності виробництва забезпечується більш швидкими допоміжними транспортно-маніпуляційними рухами, раціональним створенням послідовних і паралельних робочих позицій. Створення нових високоінтенсивних техно­логічних процесів потребує від технологічних машин рухів із швидкостями і точністю, недоступними для людини. Участь людини навіть тільки в керуванні такою машиною різко зни­жує продуктивність останньої.

Автоматична лінія фасування пива фірми “Krones”, напри­клад, має продуктивність 120 тис. пляшок на годину. Пляшки подають на вхід лінії у транспортних пакетах з пластиковими ящиками по 20 пляшок у кожному. Автомат для розформуван­ня транспортних пакетів повинен забезпечити продуктивність 6 тис. ящиків на годину , або 100 ящиків на хвилину, а авто­мат для розпакування ящиків — продуктивність 2 тис. пля­шок на хвилину. Очевидно, що без автоматизації операцій роз­формування транспортних пакетів і розпаковування ящиків не­можливо забезпечити роботу такої автоматичної лінії.

Частка економічного ефекту від підвищення продуктивно­сті при автоматизації виробничих процесів становить 70—75% загального економічного ефекту в машинобудуванні та близько 60-70% у пакувальному виробництві.

Зменшення кількості працівників досягається, насамперед, зменшенням кількості основних робітників, оскільки в сучас­них автоматизованих технологічних процесах закладають прин­ципи концентрації операцій та інтенсифікації технологічних режимів.

Автоматичне підтримування режимів роботи обладнання визначає зменшення кількості контрольних операцій, а авто­матичне міжопераційне транспортування — кількості допоміж­них працівників.

Можливість усунути працівників із робочої зони технологі­чних машин-автоматів, яка виникає при автоматизації вироб­ництва, зумовила поліпшення якості пакованих продуктів та підвищення їх захисту від дії мікроорганізмів і кисню. При цьому можлива реалізація технологічних процесів на основі фізико-хімічних явищ, що шкідливі для здоров’я людини, а також високоінтенсивних технологій, які реалізуються паку­вальними машинами із швидкістю і точністю, недоступними для людини.

 

Принципи створення автоматизованого виробництва

Успіхи сучасної автоматики й обчислювальної техніки зу­мовили появу апаратного підходу до автоматизації. Автомати­зацію виробничого процесу трактують як заміну функцій лю­дини відповідними пристроями машини та вузлами керування і контролю за її роботою. Технологічний процес при цьому під­ході залишається без змін. Недоліком цього підходу є те, що технологічні процеси неавтоматизованого виробництва десяти­літтями створювались і вдосконалювались відповідно до обме­жених функціональних можливостей людини. У них вже за­кладений занижений потенціал підвищення інтенсивності ви­робництва, не передбачені потенційні можливості для концен­трації операцій та їх суміщення, застосування спеціальних фі­зико-хімічних ефектів. Тому в історії розвитку автоматичного технологічного обладнання виявилось багато невдалих екзем­плярів тільки тому, що їхні функціональні вузли копіювали дії людини під час роботи.

Оскільки зміст виробництва формують технологічні проце­си, оскільки саме в них закладені всі потенційні можливості підвищення якості продукції та продуктивності, то визначимо поняття автоматизації виробничих процесів таким чином.

Автоматизація виробничих процесів — це комплексне конструкторсько-технологічне завдання зі створення високопроду­ктивних засобів виробництва на принципово новому технологі­чному рівні.

Це завдання передбачає:

·        створення високоінтенсивного керованого машинного технологічного процесу (часто це технологічний процес, який вза­галі неможливо здійснити при прямій участі людини);

·        створення на основі цього технологічного процесу високопродуктивного технологічного обладнання.