7.ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ

7.ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ.

Исторически в развитии техники можно выделить следующие этапы по характеру воздействия человека с орудиями труда:

1) использование орудий ручного труда:

2) использование машин, обеспечивающих механизацию производственных процессов;

3) применение автоматов и автоматических комплексов.

Механизация – применение в производственном процессе машин и механизмов, за­меняющих мускульный труд рабочих.

Автоматизация – это освобождение человека не только от ручного труда, но и от оперативного управления машинами и механизмами.

Различают стадии частичной, комплексной и полной автоматизации.

Частичная (начальная) обеспечивает автоматизацию рабочего цикла машин или использование автомата в автономном режиме.

Комплексная – характеризуется автоматическим выполнением всех производствен­ных операций, включая вспомогательные, транспортные, однако за человеком остаются функции управления и контроля.

Полная – предусматривает передачу функций управления и контроля системам ав­томатического управления.

Большой удельный вес сборочно-монтажных работ (до 30-40%) в общем объеме производства ЭА делают жизненно необходимой комплексную механизацию и автомати­зацию этих процессов, которая должна основываться на новейших достижениях науки и техники и учитывать особенности производства ЭА.

Историческое развитие технологии ЭА показало, что автоматизация производства прошла через следующие этапы:

1. Станки, агрегаты с ручным управлением, имеющие универсальное назначение.

2. Универсальные полуавтоматы и автоматы с большей производительностью, но меньшей мобильностью.

3. Специализированные полуавтоматы и автоматы, используемые для строго оп­ределенных видов продукции, имеющие высокую производительность, но полностью лишенные мобильности.

4 Агрегатные станки и машины, создаваемые путем компоновки унифицирован­ных механизмов, обладающие достоинствами 3-й группы и повышенной универсально­стью, за счет быстрой переналадки.

5. Автоматические линии из агрегатных станков и машин, имеющие большую производительность и используемые в массовом производстве.

6. Автоматические линии из универсального оборудования, обладающие высокой производительностью и возможностью переналадки.

7. Автоматические линии из специального оборудования узкого профиля для вы­пуска массовой однотипной продукции.

8. Станки, машины с цифровым программным управлением, позволяющие авто­матизировать производственные процессы с возможностью быстрой переналадки.

9. Участки и линии ГАП, обладающие комплексной автоматизацией всех произ­водственных процессов, единой системой управления с применением ЭВМ и гибкой пе­реналадкой на выпуск новых изделий.

Для мелкосерийного производства ЭА характерны 1, 2 и 4 группы. Для серийного и массового – 3. 5, 6, 7, 8. 9 этап является наиболее перспективным в настоящее время.

Автоматизация производственных процессов является новым этапом технического прогресса. Критериями автоматизации являются:

1) рост производительности труда,

2) степень охвата рабочих механизированным и автоматизированным трудом,

3) уровень механизации и автоматизации.

Производительность труда П – это количество выпущенной продукции N (в шт.), отнесенное к прудовым затратам:

где 3 – трудовые затраты (время, денежное исчисление).

Общие трудовые затраты складываются из следующих составляющих:

где Зп – средства на оборудование, монтаж, на производственные здания (единовременные затраты прошлого груда);

Зv – годовые текущие затраты прошлого труда на материалы, энергию, инст­румент, ремонт и эксплуатацию оборудования;

Зж – годовые текущие затраты живого труда на обслуживание машин;

t – календарное текущее время эксплуатации новой техники.

Тогда:

(7.3)

Количество выпущенной продукции зависит от времени эксплуатации новой тех­ники t и годового выпуска продукции Qг;

Из уравнения видно, что производительность труда является переменной величи­ной, в момент пуска новой техники при t -> 0; когда имели место затраты прошлого тру­да Зп > 0; а отдачи еще нет N= 0; П- мало.

По мере эксплуатации новой техники производительность труда растет.

Обозначим через коэффициент К степень технической вооруженности производст­ва:

через m – отношение текущих затрат прошлого труда к затратам живого труда:

Подставляя К и m – в выражение для П получим:

Чем выше техническая оснащенность труда, (выше Кит), тем ниже рост автома­тизации, тем больше рабочих незримо присутствует в процессе производства, обеспечи­вая его прошлым трудом.

Маркс сформулировал эту закономерность так: "Повышение производительности труда заключается в том, что доля живого труда уменьшается, а доля прошлого труда увеличивается, но увеличивается таким образом, что общая сумма труда, заключающаяся в товаре, уменьшается таким образом, что количество живого труда уменьшается боль­ше, чем увеличивается количество прошлого труда".

Коэффициент роста производительности труда:

где П1 и П2 – соответственно производительности труда по исходному и новому вариантам.

Степень охвата рабочих механизированным и автоматизированным трудом (в %) определяется как:

где Рр, Рм, РА – количество рабочих, занятых ручным, механизированным и авто­матическим трудом соответственно.

Уровень механизации и автоматизации производственного процесса:

где Тм, ТА -трудоемкость механизированных и автоматизированных операций, Н/час,

Тi – трудоемкость i-ой операции,

n – количество операций.

Для современного этапа развития техники характерны следующие тенденции в ав­томатизации производственных процессов и пути роста производительности труда:

1, Уменьшение затрат живого труда, сокращение числа рабочих, непосредственно занятых в процессе производства путем использования автоматов или автоматических линий. Такая автоматизация имеет ограниченные возможности, т.к. с ростом числа обо­рудования растут капиталовложения и потери производительности оборудования (рис.7.1). Так, если один рабочий будет обслуживать 2 станка, то экономия фонда зара­ботной платы (Э) составляет 50%, если 10 – 90 %. Дальнейшее увеличение количества об­служиваемых автоматов требует дорогостоящих затрат на применение автоматических систем управления, накопителей, автоматического транспорта. Такая автоматизация эф­фективна для производств с малым К, где еще велики затраты ручного труда (рис. 7.2).

Рис. 7.1. Зависимость экономии от количества автоматизированного оборудования

Рис. 7.2. Зависимость роста производительности труда от технической оснащенности производства

 

2. Второй путь технического прогресса предполагает уменьшение затрат живого и прошлого труда путем повышения производительности средств производства. Он дос­тигается за счет разработки новых прогрессивных технологических процессов и создания высокопроизводительных машин. На рис.7.3. кривая 1 характеризует рост производи­тельности X вследствие объединения машин и станков в автоматические системы при не­изменном уровне их производительности:

При этом источником экономии служит лишь сокращение фонда заработной пла­ты обслуживающих рабочих.

Рис. Зависимость роста производительности труда от коэффициента многостаночного обслуживания

Кривая 2 характеризует рост производительности при автоматизации, которой она сочетается с ростом производительности машин и с сокращением затрат живого тру­да λ > 1. Здесь потенциальная возможность роста П намного больше и автоматизация заведомо является эффективной.

3. Третий путь технического прогресса – предполагает сокращение затрат прошло­го труда путем снижения стоимости средств производства. Достигается непрерывным со­вершенствованием технологии и средств производства, стандартизации и унификации рабочих машин и оборудования. Этот путь требует агрегатного метода создания средств производства: автоматических линий. На рис.7.4 показана динамика роста производи­тельности труда при различной производительности каждого варианта.

Рис.7.4. Зависимость уровня производительности от времени эксплуатации новой техники

Производительность труда каждого варианта постепенно увеличивается, достигая максимума и далее сохраняя максимальную величину. Чем быстрее он достигается, тем выше эффективность новой техники.

Производительность рабочих машин или оборудования зависит от временной длительности рабочих t р и холостых ходов t x;

где t – период рабочего цикла.

Если у машины отсутствуют холостые ходы:

Коэффициент производительности характеризует степень непрерывности исполь­зования оборудования во времени:

Смысл автоматизации заключается в дальнейшем совершенствовании технологи­ческого оборудования, когда tX→0; η→1

Фактическая производительность оборудования часто отличается от цикловой:

где Nср – количество выпущенной продукции, tпл плановый период времени с уче­том внецикловых потерь времени из-за простоя машин.

Потери времени различаются следующим образом:

1) подача материала, транспортировка объекта обработки, зажим и освобождение заготовки;

2) установка и смена инструмента, заточка, правка инструмента;

3) регулировка и ремонт механизмов, получение запасных частей;

4) уборка отходов, сдача готовых изделий;

5) передача смены, простои, поломки, брак в производстве;

6) переналадка, связанная с заменой технологической оснастки и т.д.

Все эти потери рабочего времени делятся на две группы:

1) собственные потери, связанные с режимом работы оборудования;

2) организационные , которые необходимо свести до минимума. Пути решения этих проблем:

1) создание машин непрерывного действия (роторные автоматические линии), где потери 1 группы устраняются;

2) автоматизация смены и регулировки инструмента (станки ЧПУ);

3) повышение долговечности и надежности автоматических линий. Увеличение коэффициента надежности:

где λ(t) – интенсивность отказов.

Коэффициент надежности 1 < К < ∞. Высокий уровень автоматизации требует безотказности работы оборудования;

4) автоматизация управлением производства путем применения информационно-управляемых комплексов на основе ЭВМ ,создание эффективных АСУТП;

5) повышение качества продукции и ликвидация брака путем автоматизации кон­троля качества изделия;

6) механизация и автоматизация вспомогательных работ (транспортировки, скла­дирования, погрузочно-разгрузочных работ) путем введения в АСУТП систем механизации и автоматизации складских работ (автооператоры, транспортные работы и т.д.);

7) повышение мобильности автоматизированного производства.

Бурное развитие электронной техники приводит в настоящее время к чрезвычайно быстрой смене объектов производства. Это вызывает потери, связанные с переналадкой и заменой специального оборудования, что подчас вынуждает отказываться от механи­зированных систем, а использовать ручной труд при сборочно-монтажных работах.

Решение этой проблемы возможно путем создания участков или линий гибкого автоматизированного производства (ГАП).

Экономическая эффективность или рентабельность новой техники определяются сле­дующими критериями:

1) сроком окупаемости дополнительных капиталовложений:

где К1 и К2- капиталовложения по двум сравниваемым вариантам;

С1 и С2 себестоимость годовая продукции по 2-м вариантам;

2) коэффициентом эффективности капиталовложений;

это прибыль на дополнительные вложения;

3) удельными капиталовложениями – выбирается тот вариант, который требует ми­нимальных капитальных вложений в создание одинаковых производственных мощностей