תהליכים טכנולוגיים בהנדסת מכונות. מערכות בקרת תהליכים אוטומטיות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

תהליך טכנולוגי הוא הבסיס לכל פעולת ייצור. הוא כולל קבוצה של נהלים המבוצעים ברצף מסוים, אשר פעולתם מכוונת לשינוי הצורה, הגודל והמאפיינים של המוצר המיוצר. הדוגמאות העיקריות לתהליכים טכנולוגיים הן עיבוד מכני, תרמי, דחיסה. כמו גם הרכבה, ציוד, טיפול בלחץ ועוד ועוד. בתנאי הייצור במפעל אחראית מחלקת הטכנולוג הראשי על ביצוע תהליכים כאלה ועיבוד תיעוד טכנולוגי. המומחים של המחלקה שולטים בנכונות הרגעים המבצעיים. תהליכים טכנולוגיים מתוכננים ומאורגנים היטב בהנדסת מכונות וייצור בכל רמה אחרת מאפשרים לבצע את ההליכים הדרושים לייצור מוצרים רלוונטיים במינימוםעלויות. גם חומרי וגם כוחני וגם זמני.

הנדסת מכונות כסוג של ייצור

הנדסה כסוג ייצור מגזרי מאופיינת בשימוש בציוד אוניברסלי, שבגללו מתבצע עיבוד של חלקים בגדלים וצורות שונות, מתקנים אוניברסליים וכלי מדידה. תעשייה זו מספקת לא רק תפעול אוטומטי של מכשירים, אלא גם שימוש בעבודה אנושית פיזית - אחרי הכל, כמות משמעותית של תהליכי בניית מכונות מתבצעת דווקא באמצעות עבודה ידנית ומאמצים של עובדים מוכשרים. במפעלים כאלה, העלות של חלקים שונים מוערכת לעתים קרובות הרבה יותר, אם כי הפריון נמוך בהרבה. משרדי נציגות של הנדסת מכונות כזו כוללים טורבינה, בניית ספינות, מפעלים כימיים, כמו גם מפעלי הנדסה כבדה. יתרה מכך, כיום בין מפעלי בניית מכונות מודרניים הפועלים לייצור המוני או סדרתי, מתקיימות סדנאות מחקר ניסיוני, בהן מתבצעת עבודה ליצירת דגמים חדשים של מכונות בעותק בודד - וזו זכותה של ייצור מכונות בודדות.

עם זאת, עדיין ראוי להדגיש שהנדסת בית מכוונת לייצור המוני של מכוניות. יחד עם זאת, התהליך הטכנולוגי של עיצוב וייצור חלקים מתמקד בייצור של מספר רב של מוצרים זהים לאורך תקופה ארוכה. יחד עם זאת, היא מכוונת להתמחות צרה.מקומות עבודה, מכונות חצי אוטומטיות, מכונות, התקנות מודולריות. וציוד מיוחד, זמינות של כלים אוניברסליים והחלפה רחבה של חלקים מאפשרים לתאם את התהליך הטכנולוגי עם מערכות בקרה אוטומטיות.

אלמנטים של ייצור מכונות. ניואנסים

כמו בכל תהליך טכנולוגי, הנדסת מכונות מספקת חלוקה חובה של נהלי עבודה לתחומי פעילות ספציפיים עם השגת תוצאה ספציפית בתחום הרבייה הזה. כאן חשוב להבחין ולהפריד בין רגעי מבצע שונים זה מזה.

אילו מרכיבים בתהליך הטכנולוגי מיוצגים על ידי התהלוכה הסטנדרטית של בניית מכונות? שקול אותם:

1. פעולה טכנולוגית - חלק בלתי נפרד מהתהליך הכולל, במהלכו מתבצע עיבוד של חלקי עבודה המבוצעים על ידי כלי אחד (קובץ, חותך) במקום עבודה אחד (למשל מכונת כלי עבודה). במקביל, עבודה יכולה להתבצע על ידי עובד אחד או מספר עובדים בו-זמנית. בהתבסס על כמות העבודה המוקצה לביצוע, הפעולה הטכנולוגית יכולה להיות פשוטה או מורכבת. את האחרון, בתורו, ניתן לפזר לחלקים נפרדים, הנקראים התקנות בייצור.
2. התקנה הטכנולוגית היא חלק בלתי נפרד מהפעולה המתבצעת במקום העבודה במצב של הידוק חומר עבודה ללא שינוי.
3. העמדה היא חלק בלתי נפרד מהפעולה, המתבצעת בתנאים של מיקום ללא שינויחומר עבודה ביחס לכלי העבודה (לא לוקח בחשבון את התנועות הנובעות מתנועות העבודה של חומר העבודה עצמו או הכלי עצמו).
4. מעבר הוא חלק בלתי נפרד מהפעולה, המלווה בפעולת המשטר הקבועה של המכונה או הכלי.
5. הפס הוא החלק במעבר שגורם להסרה של שכבות מתכת (או חומר אחר אם אינו מתכת).
6. קליטה עובדת - פעולה שהושלמה של עובד בחנות לבניית מכונות במפעל, המלווה בהידוק או הסרה של כלי החיתוך, חומר העבודה עצמו וכדומה.

מבנה תהליכים טכנולוגיים. מהות

עצם המבנה של הנדסת מכונות מיוצג על ידי המעבר של המוצר המוגמר דרך מספר שלבי עיבוד שונים. לעתים קרובות שלבים אלה מיוצגים על ידי שלב הרכש, שלב העיבוד ושלב ההרכבה. אבל מהו בדיוק כל אחד מהשלבים במבנה של הנדסת מכונות?

שלב ההכנה

שלב הרכש מאופיין בביצוע נהלים להשגת ריקים בשיטות הבאות:

1. יציקה - כוללת מילוי מיכל, תבנית או חלל בחומר שנמצא במצב צבירה נוזלי.
2. הטבעה היא הליך של עיוות פלסטי של חומרים עם התאמה של צורתם וגודלם.
3. לחיצה - בדיקת אובייקטים לחוזק (צפיפות, אטימות) בעלי אופי הידראולי או פנאומטי בתהליך הלחץ.
4. הנחיתה היא פעולת נפחות,המורכב מעיוות של חומר העבודה עם טיוטה חלקית על מנת ליצור עיבוי של האובייקט על ידי הקטנת אורכו.
5. חיתוך וכיפוף מתכת הוא תהליך של עיוות או חלוקה של צינור מתכת, יריעת או יציקה לחלקים המרכיבים אותו.
6. חיתוך של חומר גליל או יריעות - ניקוב, ניקוב, חיתוך וגיזום של חומר מתכת, המבוצע על מנת לחלק מבנה מתכת מורכב למקטעים נפרדים.

בתום הליכי שלב הרכש מתבצע המעבר לשלב השני במבנה הנדסת מכונות.

שלב העיבוד

שלב העיבוד כולל תהליך של הפיכת חלקי ייצור שונים לחלקים מוגמרים. אילו שיטות עיבוד קובעות את התהליך הטכנולוגי של הנדסת מכונות בשלב השני של עבודת הייצור? שקול אותם:

1. עיבוד מתכות הוא קבוצה של תהליכים מכניים של שינוי הצורות, הגדלים והאיכות של סגסוגות ומתכות.
2. טיפול בחום הוא תהליך של הפעלת חום למתכת על מנת להעניק לה את התכונות הדרושות (בפרט, הגודל והצורה המתאימים).
3. טיפול כימי - תהליך הפעולה הכימית על המתכת באמצעות הרס ממוקד של סגסוגות על ידי תחריט בתמיסות של אלקליות וחומצות.
4. טיפול כימי-תרמי הוא ההשפעה המשולבת על חלק העבודה של התהליך התרמי וחומצה-בסיס, שבמהלכו פני השטח של חלקי פלדה רווים בפחמן.
5. עיבוד פלזמה הוא הליך עיבוד חומר המבוצע באמצעותפלזמה בטמפרטורה נמוכה שנוצרת על ידי לפידי פלזמה בתדר גבוה או קשת על מנת לשנות את התכונות של חומר זה.
6. גלוון היא הטכנולוגיה של ציפוי מתכת אחת באחרת באמצעות תרכובת אלקטרוליטית.
7. צביעה - השחזה, הברקה וציפוי החומר בצבעים או לכות על מנת להקנות לו מראה אסתטי אסתטי.
8. ריתוך הוא תהליך של הידוק חלקים על מנת לחבר אותם בצורה מאובטחת במבנה אחד.
9. פסיבציה - טיפול בשטח לאחר ריתוך בחומר מיוחד, הנמרח בשכבה אחידה על פני החומר.

בסוף דפורמציה של חומרים, חיתוך וכיפוף מתכת, וכן לאחר עיבוד מוצרים באחת מהשיטות שתוכננו במיוחד לקבלת תוצאה ספציפית, המעבר לשלב השלישי של התהליך הטכנולוגי הוא בוצע.

שלב ההרכבה

השלב האחרון בתהליך הטכנולוגי של הנדסת מכונות מספק אירועים קולקטיביים ויישור חלקי מתכת. עגינה של פרופילי מתכת שונים יכולה להתבצע בכמה דרכים:

1. אריזה של יחידות הרכבה בודדות למוצר סופי שלם אחד.
2. הרכבת התאמה-משלוח.
3. בדוק חיבור של רכיבים למבנה מתכת אחד.

בעיות של הנדסת מכונות ברוסיה

האתגר המכריע ממשיך להיות הצורך בשיפוץ גדול. הבעיה של פיגור מקומיייצור מהכלכלה ברמה עולמית קשור ישירות לרווחיות הנמוכה של ענפי ייצור מכונות כגון ייצור מכשירים, בניית כלי מכונות, טכנולוגיית מחשבים, תעשיות אלקטרוניות וחשמל. יש לפתור בעיה זו בהקדם האפשרי.

בהתאם לאופי ולכיוון, ניתן לקבץ את הבעיות הבסיסיות של הנדסת מכונות בייצור ביתי לבלוקים נפרדים. זה:

1. חסרונות בפיתוח מתחם בניית המכונות - הבעיה נובעת משיעורי צמיחה נמוכים של תעשיות מובילות, ירידה משמעותית בייצור, שיבוש קשרים טכנולוגיים, השבתה של מפעלים בודדים, שיעורים נמוכים של חידוש ציוד ביחס לרמת התפוקה.
2. מחסור במשאבים להתאמה מבנית - הסתעפות לא מפותחת מספיק של כיווני הפעילות של תעשיית ההנדסה הביתית מצריכה פרופיל מחדש, ואין מספיק מימון לכך. יתרה מכך, התעשייה דורשת הפחתת חוסר פרופורציות בשיעורי הצמיחה של מקטעי רבייה בודדים: איפשהו יש צורך לייעל את מבנה הטכנולוגיות התפעוליות, איפשהו כדי להשלים את תהליך הייצור עם היכולות החסרות.
3. חסרונות באיכות המוצרים המיוצרים - אי התאמה של המכונות המיוצרות (רובן המכריע) למכונות בסטנדרטים עולמיים, כמו גם האמינות הנמוכה של הרכבים המיוצרים מובילה לכשל של המוגמרים שלהם. דגמים כבר שנה לאחר הפעולה הפעילה. אחוז מתקני ייצור כאלה הוא 20-30% מכלל המשקל הסגולידגמים שיוצרו.

אוטומציית תהליכים טכנולוגיים

מערכות בקרה אוטומטיות בתחום הנדסת המכונות הן המקור העיקרי להגדלת כושר הייצור בכל מגזר הנדסת המכונות. מה זה אומר?

אוטומציה של ייצור היא היום הכיוון העיקרי שאליו נע הייצור של כל העולם. כל מה שבוצע בעבר על חשבון כושר העבודה של האדם, כוחו הפיזי ויכולותיו האינטלקטואליות, כל זה מסתכם בזמן הנוכחי בטכנולוגיה, המפעילה באופן עצמאי מחזורים טכנולוגיים ומפקחת על יישומם. יחד עם זאת, תפקידו של אדם מצטמצם למינימום - הוא רק צריך לראות את נכונות היישום על ידי מערכות אוטומטיות של כל אותן פעולות שמטרתן לייעל את הייצור המקומי. זה פשוט.

אוטומציה של תהליכים טכנולוגיים בהנדסת מכונות מתבצעת באמצעות מערך פעולות הכוללות התחלה, עצירה, תחזוקה או שינוי של תהליך העבודה התפעולית במתקן בכללותו. זה באמת משחק תפקיד חשוב בפיתוח התעשייה בכללותה. הערך של מכונות בודדות, מכשירים, יחידות, מכשירים, מתחמי מכונות טמון בהשפעה משמעותית על גיבוש תהליך עבודה חדש ביסודו במפעל בניית המכונות בכללותו. אחרי הכל, אובייקטים מנוהלים באוטומציה הם די מגוונים ויעילים להפליא במטרתם המיועדת.

החלפת עבודה אנושית יכוללהתבצע במונחים של החלפה חלקית או מוחלטת. תהליך הנדסת מכונות מתבצע או בשל מכשירי האוטומציה העדכניים ביותר, או עם החלפה חלקית של העבודה האנושית. לא לכל המפעלים יש את היכולת להחליף לחלוטין את העבודה האנושית באוטומטיות. למישהו אין מספיק יכולת לזה, למישהו אין את הציוד, ולמישהו אין את הכישורים לעבוד עם שיטת בקרת תהליכים כל כך יוצאת דופן, אך בו זמנית יעילה ביותר.

אובייקטים שיהיו אוטומטיים

אבל לא רק ידיים אנושיות כיום יכולות להיות מוחלפות במכשירים ממוכנים עם ציוד בעל דיוק גבוה שיכולים להגיב להערות הקטנות ביותר של מפעיל הרכב. בנוסף לעובדה שיש החלפה ישירה של אדם במכונה בהתקנה מיוחדת, במקביל, מתאפשרת אוטומציה של ההיבטים הבאים בתהליך הנדסת מכונות:

1. תהליך הייצור - כל העבודה שאדם מבצע מדי יום עם חזרה רפלקסית של פעולות שנקבעו למכונה ניתנת להחלפה מוחלטת ללא הפרעה במכונה.
2. עיצוב - כאמור לעיל, לא רק את התוצאות של העבודה הפיזית האנושית ניתן לבחון ולהתאים לצרכי הייצור שלהם. גם עבודה אינטלקטואלית כפופה לאוטומציה. יתרה מכך, כמה חישובים וניסוח אלגוריתמים הכפופים למחשוב אלקטרוני הם הבסיס לתכנון נכון בעזרת מחשב.
3. ארגון - חלק מההיבטים של פונקציות חלוקתיות לביצוע ספציפי של פעולות של מבנה אוטומטי נתונים לשליטה חיצונית בלבד. כל השאר הטכניקה עושה בעצמה.
4. תכנון - חישובים וזיהוי של משימות עתידיות שיושלמו בעתיד מוקצים גם ל"אלקטרוניקה חכמה".
5. בקרה - כדי לנהל את תהליך העבודה עם מכשירים אוטומטיים המרכיבים מכונות, מספיק רק לבצע מניפולציות פשוטות בלחיצת כפתור בעמידה בלוח הבקרה.
6. מחקר מדעי - כל ההיבטים המתמטיים והתכונות של חישובים מוטעים של צמיחת הפרודוקטיביות של מפעל לבניית מכונות בדינמיקה כפופים גם למערכות מחשוב אוטומטיות.
7. תהליכים עסקיים - אם תרצו, תוכלו לחשב את היחס בין הרווח וההכנסה השולית שלכם מניהול עסק לבניית מכונות, כי ציוד ממוחשב יכול לעשות הכל עבור אדם.

Dignity

המטרה של אוטומציה של תהליכים היא להגדיל את פריון העבודה יחד עם השיפור הכולל של איכות המוצר והכנסת ציוד היי-טק. בעזרתו, ניתן לייעל את ניהול הייצור של בניית מכונות, להעביר אדם מאזורי תעשייה מסוכנים לבריאות. וגם להגביר את האמינות ולהכפיל את הרווחיות של הנדסה מדויקת. כי אוטומציה מגבירה את יכולת ההמרה ומפחיתה את זמן העיבוד בתכנון.

1. מהם ההיבטים החיוביים של האוטומציה של רגעי העבודה במתחם בניית המכונות? שקול אותם:
2. ראשית, אתה יכול לחסוך עובדים בעבודה בתנאים פיזיים קשים במיוחד מעבודה פיזית מונוטונית וקשה. מכונה יכולה לעשות הכל עבור אדם.
3. שנית, אתה יכול להציל עובדים מהשהייה במקום העבודה בתנאים מסוכנים מבחינה מקצועית (תחת מסגרת צירים של מכונית, מאחורי מכונה מכנית לחיתוך מתכת ועוד).
4. שלישית, הזכות להציב בפני המערכת האוטומטית את המשימות אשר, בהתבסס על היכולות הפיזיות של אדם, יהיו מעבר לכוחו. אנחנו מדברים על בלוקים בעלי משקל כבד, ביצוע מהיר של המשימה, סיבולת וקריטריונים דומים.
5. דבר רביעי, התכונה העיקרית של אוטומציה של זרימת עבודה היא שיש לה השפעה חיובית על צמיחת האינדיקטורים הכלכליים של הארגון ושל התעשייה כולה.

פגמים

עם זאת, ישנם גם היבטים שליליים בהחלפת העבודה האנושית באוטומטיות. הנדסת תחבורה, ייצור כלי מכונות או כל מפעל תעשייתי ענף אחר מתמודדים עם הניואנסים השליליים הבאים בתהליך אוטומציית העבודה:

• קיצוצים;
• הגבלות טכניות;
• איומי אבטחה קיימים;
• אי-חיזוי של עלויות יישום ופיתוח;
• תמחור ראשוני גבוה.

תיעוד טכנולוגי

כל עבודה המבוססת על רכש, עיבוד והרכבה של חלקים בהנדסת מכונות חייבת להיות מלווה בהכנה וביצוע של ניירות רלוונטיים. צורת הכרטיסים והרכבם במערך המסמכים הכללי תלוי בסוג התהליך הטכנולוגי (קבוצתי, סטנדרטי, יחיד), סוג הייצור ומידת השימוש במערכות בקרה אוטומטיות בארגון. בהתבסס על קריטריונים אלה ובהתחשב במידת פירוט הנתונים הנדרשים, הצגת ותוכן העסקאות במסמכים, כמו גם שלמותם, עשויים להשתנות באופן משמעותי.

לרוב, מערך המסמכים לתהליך הטכנולוגי כולל מפת מסלול, חדר ניתוח, מפת סקיצות, רשימת כלי עבודה, רשימת מסמכים טכנולוגיים ורשימת חומרים.