Суть та необхідність організації проектування технологічного процесу

ВСТУП

Актуальність теми дослідження. Проектування технологічних процесів для виробництва є складним науково-технічним завданням через великий набір різноманітних деталей та способів технологічної обробки. Під час розробки технологічних процесів розглядаються не тільки різні варіанти проектування послідовності операцій, але й створення інтегрованих систем автоматизації проектування.

Проектування технологічного процесу є комплексним завданням, для вирішення якого у конкретних умовах треба знайти оптимальний варіант отримання деталі, забезпечивши при цьому якість і точність обробки відповідно до технічних умов.

Крім того, запроектований технологічний процес сприяє визначенню вихідних даних для організації постачання основними й допоміжними матеріалами, календарного планування, технічного контролю, інструментального та транспортного господарства.

Технологічні процеси розробляють при проектуванні нових і реконструкції діючих підприємств, а також при організації виготовлення нових видів продукції. Крім того, на діючих заводах при випуску освоєних виробів має місце коригування або розробка нових технологій. Це пов’язано з поточним конструктивним удосконаленням об’єктів виробництва та впровадженням останніх досягнень науки й техніки у даній галузі.

Проектування технологічних процесів є багатоваріантним завданням. За своєю суттю це є процес переробки вихідної інформації, що є недостатньою і неточною в кінцеві технологічні рішення.

Процес проектування багатоетапний. Він пов'язаний із синтезом нових даних на кожному етапі, що поповнюють вихідні дані. У результаті багатоваріантності рішень, наприклад, при призначенні способів обробки окремих поверхонь або виборі моделі верстата необхідне виконання оптимізаційних розрахунків.

Окремі аспекти проектування технологічного процесу розглядаються у працях таких учених: О.П.Соколовський; Ф.С.Демянюк, С.П. Митрофанов, Є.С. Пуховський, В.А. Левко, А.В. Петухов, В.П. Волков, І.І. Юрчишин, Ю. В. Кодра, З. А. Стоцько, І. Н. Василенко, В. М. Марець, В. В. Яськов, Б. О. Пальчевський, О. В. Гаврильченко, А. Р. Завербний, Б. О. Білевич, А. В. Устінов, Я. П. Віталіш, І. М. Федоршак, С. Г. Демчук, М. В. Крупа, М. О. Гагушко.

Існує необхідність більш ґрунтовного та комплексного дослідження заходів проектування технологічних процесів та визначення напрямів їх удосконолення.

Мета і завдання дослідження. Метою дипломної роботи є вироблення теоретико-організаційних та практичних рекомендацій проектування технологічного процесу на підприємстві та розробка напрямів щодо його удосконалення.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

- дослідити суть та необхідність організації проектування технологічного процесу;

- проаналізувати етапи та стадії проектування технологічного процесу;

- обгрунтувати організаційне забезпечення проектування технологічного процесу на підприємстві;

- провести аналіз ресурсного забезпечення організації проектування технологічного процесу на підприємстві;

- оцінити результативність проектування технологічного процесу на підприємстві;

- надати практичні рекомендації щодо удосконалення організаційного забезпечення проектування технологічного процесу на підприємстві;

- запропонувати підходи щодо використання інноваційних складових в проектуванні технологічного процесу на підприємстві.

Об’єктом дослідження є процес проектування технологічних процесів на підприємстві.

Предметом дослідження ємеханізм,форми та методи проектування технологічного процесу на підприємстві.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети у процесі дослідження використано методи теоретичного узагальнення, аналізу та синтезу, системний підхід, історичний метод. Застосування методів порівняльного аналізу, спостереження, графічного зображення дало змогу проаналізувати проектування технологічного процесу на підприємстві.

Інформаційну базу дослідження складають різні довідкові та нормативні матеріали: каталоги та паспорти обладнання, стандарти та виробничі норми, а також інші допоміжні матеріали.

Наукова новизна: використано системний підхід до дослідження теоретичних засад і практики застосування заходів проектування технологічного процесу.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що теоретичні основи, висновки і практичні рекомендації автора можуть використовуватися у процесі вдосконалення проектування технологічного процесу на підприємстві.

Апробація результатів дослідження:

Структура та обсяг роботи. Відповідно до мети, об’єкта і предмета дослідження дипломна робота складається зі вступу, трьох розділів, висновків, переліку використаних джерел, який налічує......

РОЗДІЛ 1

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧНІ ЗАСАДИ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ НА ПІДПРИЄМСТВІ

Суть та необхідність організації проектування технологічного процесу

Технологічний процес (ТП) — це частина виробничого процесу, що вміщує дії зі зміни стану предмета праці.

Проектування технологічних процесів є багатоваріантним завданням. За своєю суттю це є процес переробки вихідної інформації, що є недостатньою і неточною в кінцеві технологічні рішення. Для здійснення технологічного процесу складається схема або технологічна карта, в якій описуються всі технологічні операції переробки сировини чи напівфабрикатів в готову продукцію. Першим етапом побудови технологічної схеми є технологічна картка, яка являє собою графічне зображення переліку виробничих операцій.

Приклад такої технологічної карти можна розглянути на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Технологічна карта виробництва продукції

Якісно-кількісна схема — це технологічна блок-схема з нанесеними на ній відомостями про якість і кількість кожного із продуктів, які одержують в даному процесі. В технологічну схему (карту) входить також схема, в якій вказується послідовність розміщення обладнання, що застосовується в технологічному процесі (як основного так і допоміжного, включаючи і транспортне).

Процес проектування багатоетапний. Він пов'язаний із синтезом нових даних на кожному етапі, що поповнюють вихідні дані. У результаті багатоваріантності рішень, наприклад, при призначенні способів обробки окремих поверхонь або виборі моделі верстата необхідне виконання оптимізаційних розрахунків.

Процес проектування ТП є ітераційним, тобто не виключає можливості повернення до раніше прийнятих рішень з метою їх коригування.

Розрізняють такі методи проектування технологічних процесів: неавтоматизоване, автоматизоване, автоматичне.

Неавтоматизоване проектування — проектування, при якому всі перетворення описів об’єкта, а також подання описів різними технічними мовами (креслення, технологічна документація тощо), здійснює людина. При неавтоматизованому проектуванні більшість його етапів, пов'язаних із аналізом технічних умов, вибором заготовки, визначенням способу базування, формуванням структур операцій та встановленням їx послідовності, вирішуються на основі інтуїції та досвіду технолога. При їх вирішенні технолог використовує нормативні та довідкові рекомендації, типові рішення, а також виконує деякі розрахунки.

Автоматизоване проектування – проектування, при якому окремі перетворення описів об’єкта, а також подання описів різними мовами розв’язання, здійснюють взаємодією людини i електронно обчислювальної машини (EOM).

В умовах автоматизованого проектування на ЕОМ покладають в першу чергу завдання, сутність яких можна формалізувати і подати у вигляді функціональних або структурно-схемних зв'язків, наприклад, різноманітні розрахунки, визначення кількості ступенів обробки окремих поверхонь деталі, вибір оптимальних умов зняття напуску та ін. Подальший розвиток теорії проектування та обчислювальної техніки дає змогу поступово передавати ЕОМ також i вирішення творчих завдань.

У сучасних системах автоматизованого проектування ТП (САПР ТП), наприклад, «авто проект», «вертикаль» тощо, вирішення технологічних завдань виконується в діалоговому режимі взаємодії технолога-проектувальника з ЕОМ через індивідуальний термінал – дисплей. За його допомогою він отримує повідомлення від ЕОМ через такий проміжок часу, який не порушує швидкості природного ходу його думки. Діалоговий режим ефективний при вирішенні творчих завдань, коли потрібен евристичний підхід (розпізнавання геометричних образів деталей, розмірних i топологічних зв'язків між елементарними геометричними образами з метою оптимального вибору схем базування, проектування маршруту обробки, складання тощо). Ці та багато інших завдань можуть бути вирішені ефективно лише синтезом творчих процесів людини i «здібностей» машинних програм.

З точки зору принципів автоматизованого проектування розрізняють два методичних підходи. Перший базується на синтезуванні технологічного процесу на основі бази знань та прийняття рішень на рівні первинних визначень (перехід, установ, сумісність способів обробки та інструментів тощо), другий — на основі використання типових або групових технологічних процесів та комплексних рішень, що накопичені багаторічним досвідом машинобудівного виробництва.

Синтезування технологічних процесів — досить складний, трудомісткий та важко формалізований процес, що вимагає глибоких знань, інтуїції, досвіду технолога.

Проектування технологічних процесів на основі типових або групових технологічних процесів не вимагає таких глибоких знань, легко формалізується та автоматизується. Сьогодні практично всі діючі системи автоматизованого та автоматичного проектування технологічних процесів грунтуються на використанні типових технологічних рішень.

Автоматичне проектування — проектування, при якому всі перетворення описів об’єкта, а також подання описів різними технічними мовами здійснюють без участі людини.

Автоматичне проектування передбачає дуже високий ступінь формалізації проектних завдань. Завданням технолога є підготовка вихідної інформації для проектування, у якій, як правило, вже апріорі закладені технічні рішення майбутнього технологічного процесу (наприклад, спосіб виготовлення заготовки, схеми базування тощо).

Усю вихідну інформацію для проектування ТП можна поділити на три блоки:

- базова - креслення машини, складальної одиниці, деталі, обсяг випуску з урахуванням відсотка запасних частин, терміни випуску виробів, дані про виробничу систему (застосовувані способи виготовлення вихідних заготовок та способи їх обробки, наявне обладнання, пристрої, кваліфікація робітників тощо);

- керівна (нормативна) – інструкції з охорони праці, типові ТП, стандарти з проектування та оформлення технологічних процесів тощо;

- довідкова - каталоги обладнання, оснащення, паспортні дані верстатів, довідники режимів обробки, норм часу та ін.

При цьому слід пам'ятати, що при проектуванні робочих технологічних процесів базові і довідкові дані повинні відбивати дійсний стан виробничої системи, а для перспективних ТП можна використовувати каталоги нового перспективного обладнання і оснащення.

При проектуванні усіх видів технологічних процесів необхідно дотримуватися таких основних принципів:

- технічного, сутність якого полягає в розробленні ТП виготовлення виробів відповідної якості та заданого обсягу випуску;

- економічного, сутність якого полягає в розробленні ТП виготовлення виробів із мінімальними витратами;

- екологічного, сутність якого полягає у тому, що спроектований технологічний процес має бути максимально безпечним для робітників, що його реалізують, та завдавати мінімальних збитків навколишньому середовищу.

Якщо це повністю виконати неможливо, то у технологічній документації треба зазначити засоби індивідуального захисту робітників (респіратори, навушники тощо) та передбачити заходи щодо зменшення впливу на стан навколишнього середовища (пилозбирачі, відстійники та ін.).

Технологічні процеси можна класифікувати за такими ознаками:

- за властивостями сировини, які змінюються в процесі її перероблення (фізичні, механічні та хімічні);

- за способом організації;

- за напрямом рухів теплових і сировинних потоків;

- за агрегатним станом складових сировини;

- за тепловим ефектом;

- за основними рушіями (чинниками), які спричиняють і прискорюють технологічні процеси.

В залежності від умов виробництва і призначення технологічні процеси поділяють: одиничний технологічний процес, уніфікований технологічний процес.

Уніфікований технологічний процес – це технологічний процес, що відноситься до групи виробів, що характеризується єдністю конструкцій та технологічних ознак. Уніфікований технологічний процес поділяється на типовий і груповий.

Типовий технологічний процес – це процес виготовлення групи виробів з подібними конструкторськими та технологічними ознаками. Цей процес характеризується подібністю змісту та послідовності більшості технологічних операцій і переходів.

Груповий технологічний процес – це технологічний процес виготовлення групи виробів з різними конструктивними, але спільними технологічними ознаками.

Робочий технологічний процес – виконується по робочій технологічній або конструкторській документації.

Тимчасовий технологічний процес – використовується на протязі обмеженого періоду.

Стандартний технологічний процес – процес, який виконується стандартом.

Комплексний технологічний процес – процес в склад якого входять не тільки технологічні операції, а й операції по переміщенні, транспортуванні, контролю та очищені заготовок по ходу технологічного процесу.

Також, поширеним у проектуванні технологічного процесу є використання технологічної операції.

Операція технологічна (рос. операция технологическая, англ. production operation, нім. technologische Operation f) — окрема частина технологічного процесу, сукупність робочих дій (прийомів), що характеризується однорідністю технологічного змісту і єдністю предмету праці, застосовуваного інструмента (устаткування) і робочих пристосувань. Виконується на одному робочому місці.

Операція технологічна — основна розрахункова одиниця для визначення продуктивності, планування завантаження обладнання та нормування праці. Наприклад, внаслідок технологічної операції процесу збагачення корисних копалин змінюється якість, речовинний склад, агрегатний стан оброблюваної маси або співвідношення її складових частин чи фаз.

Розрізняють технологічні операції підготовчі, основні, проміжні, заключні, допоміжні.

Структура технологічної операції. У машинобудуванні з технологічного погляду елементами операції є: установлення, технологічний перехід, допоміжний перехід, робочий хід, допоміжний хід, позиція.

Установлення — частина технологічної операції, яку виконують при незмінному закріпленні оброблюваних заготовок чи складальної одиниці.

Технологічний перехід — закінчена частина технологічної операції, що характеризується постійністю інструмента, який застосовується, та поверхонь, що створюються обробкою або з'єднанням під час складання.

Робочий хід — закінчена частина технологічного переходу, яка складається з одноразового переміщення інструмента відносно заготовки, яке супроводжується зміною форми, розмірів, якості поверхні та властивостей заготовки.

Допоміжний хід — закінчена частина технологічного переходу, яка полягає в одноразовому переміщенні інструмента відносно заготовки, необхідному для підготовлення робочого місця (підведення інструмента до заготовки, відведення інструмента).

Допоміжний перехід — закінчена частина технологічної операції, яка складається з дій людини та (чи) устаткування, які не супроводжуються зміною властивостей предметів праці, але необхідні для виконання технологічного переходу.

Позиція — фіксоване положення, яке займає закріплена заготовка чи складальна одиниця разом із пристроєм відносно інструменту чи нерухомої частини устаткування при виконанні певної частини операції.

Робочий хід — це головна частина технологічного процесу. Решта його частин стосовно робочого ходу є допоміжними. Розчленовування технологічного процесу дає змогу виявити елементи операцій, що протікають найповільніше, оцінити шляхи і вартість їх прискорення, проаналізувати особливості затрат праці і можливі варіанти економії.

Також слід звернути увагу на математичне моделювання технологічних процесів. У промисловій практиці універсальним і загальним є прагнення максимально можливого наближення до поставленої мети найбільш швидким способом і з найменшими витратами.

Практика показує, що великі ускладнення викликає навіть однозначне формулювання мети в кількісному вираженні, так звана цільова функція, або критерій ефективності. При цьому часто доводиться одночасно вирішувати суперечливі задачі, наприклад, про підвищення вилучення корисного компонента при одночасному зниженні собівартості переробки корисної копалини. Задача полягає у тому, щоб знайти екстремальне значення цільової функції, аргументами якої є продуктивність, якість корисної копалини, витрати матеріалів і реагентів тощо. Необхідно також враховувати і те, що діяння управління можуть змінюватись лише у визначених межах. Крім того, на систему можуть бути накладені додаткові обмеження: на значення параметрів процесу, на складність алгоритму управління, на обсяг використаної інформації і ін.

Оптимальне управління процесом може розглядатись як прийняття визначених рішень, що відповідають змінам ситуації. Прийняття рішення пов'язане з вибором якогось одного рішення з їх можливої множини. Чим більше варіантів, тим більше інформації необхідно для їх характеристики і тим більш громіздким буде опис усієї задачі.

В процесі прийняття рішення оперують функцією, аргументами якої є допустимі варіанти рішення, а значеннями — числа, що описують міру досягнення поставленої цілі. Задача прийняття рішення тим самим зводиться до знаходження максимального (або мінімального) значення цільової функції, а також значень аргументів, при яких цей максимум досягається. Для відшукання оптимального рішення у подібній ситуації одним з найефективніших методів є математичне моделювання. Правильно побудована модель допомагає досліднику отримати нову інформацію про модельований процес. При цьому, у випадку складних технологічних систем, які часто зустрічаються у практиці роботи збагачувальних фабрик, така інформація може бути отримана тільки таким способом.

Теоретичне дослідження фізичної системи починається з вивчення загальних законів, які відображають досвід, накопичений для інших аналогічних систем. Використовуються рівняння кінетики хімічних реакцій, енергетичного і матеріального балансу, що витікають з загальних законів збереження маси і енергії, і особливо закон великих чисел або великих мас.

Певні технологічні процеси важко задовільно описати теоретичними моделями, основаними за принципами фізичних явищ масопереносу або балансових рівнянь, через складність протікання цих процесів і ще недостатньо чітке їх розуміння. У цьому випадку для практичних цілей можна застосувати емпіричний спосіб побудови моделей. Вони складаються на основі методологічної концепції «чорного ящика» і виходять з можливості описання механізму протікання процесів на основі вхідних і вихідних змінних параметрів без проникнення у сутність досліджуваного процесу.

Математичні моделі бувають статичні «y=f(x)» і кінетичні або динамічні «y=f(x, t)», які прямо або непрямо враховують тривалість досліджуваного процесу. Отримана будь-яким способом модель частіше за все справедлива тільки у визначеному діапазоні змін ∆х, які потрібно вказувати поряд з похибкою при записі моделі.

Дата добавления: 2015-10-29