Основные понятия и определения
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ
Основой деятельности любого предприятия, цеха, участка и т.п. является производственный процесс, под которым понимают организованную совокупность взаимосвязанных трудовых и технологических процессов, при реализации которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в законченные изделия. Производственный процесс машиностроительного предприятия включает: получение заготовок, различные виды их обработки (механическую, термическую, химическую и др.), контроль качества, транспортирование, хранение, сборку машины, испытание, регулировку, окраску, отделку и упаковку.
Части производственного процесса, представляющие собой последовательность целенаправленных действий по получению из исходных материалов конечного продукта с требуемыми свойствами, называют технологическим процессом. Технологический процесс состоит из отдельных операций.
Операции – это целенаправленные процессы, выполняемые человеком для удовлетворения различных потребностей, представляющих собой
организованную совокупность действий. Совокупность операций любого
производственного процесса условно можно разбить на две группы: рабочие операции и операции управления.
Рабочие операции – это действия, необходимые непосредственно
для выполнения процесса в соответствии с природой и законами, определяющими ход процесса. Например, процесс обработки деталей на станке
|
|
|
состоит из рабочих операций: закрепления заготовки, подачи резца, снятия
стружки и др.
Для достижения цели процесса рабочие операции должны организовываться и направляться действиями другого рода – операциями управления. При изготовлении детали на станке совершаются следующие операции управления своевременное включение и отключение станка, поддержание заданного режима резания (числа оборотов заготовки, подачи инструмента), целенаправленное изменение скорости, направление перемещения резца и др. Совокупность операций управления образует процесс управления.
Автоматизация технологического процесса – применение энергии
неживой природы в технологическом процессе или его составных частях
для их выполнения и управления ими без участия людей, осуществляемая в целях сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства, повышение объема выпуска и качества продукции.
Автоматизация – процесс совершенствования производства, характеризуемый, прежде всего, уменьшением потока информации от человека к машине и повышением самостоятельности различных уровней и звеньев управления.
В применении к любому производственному процессу степень автоматизации характеризуется частичным или полным освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций управления автоматическим устройствам. Автоматическими называют устройства, которые управляют различными процессами и контролируют их без непосредственного вмешательства человека. При этом не только высвобождается
|
|
|
труд человека, но и повышаются скорость и точность выполнения операций, значительно возрастает производительность и улучшаются условия
труда, а также возможна сравнительно быстрая окупаемость первоначальных затрат за счет снижения эксплуатационных расходов и повышения объема и качества выпускаемой продукции.
Автомат – любое техническое устройство, которое может работать
самостоятельно, без постоянного вмешательства человека. Рассмотрим,
например, последовательность действия контрольного автомата (рис. 1.1).
Первая стадия – контрольная операция. Если деталь годная, то отключается
блокировочное устройство, и в действие приходит механизм выдачи, в противном случае бракованная деталь удаляется из контрольного автомата.
|
|
|
Схему, изображающую последовательность процессов внутри устройства или системы, называют функциональной структурной схемой.
Процесс автоматизации надо отличать от процесса механизации.
Полную или частичную замену операторов машинами и механизмами в
рабочих операциях, выполняемых вручную, называют механизацией. При
комплексной механизации вручную осуществляется только то, что связано
с затратами усилий на управление машинами. При механизации за человеком сохраняются функции контроля и управления.
Главное направление автоматизации мелко- и среднесерийного производства – развитие и применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ), промышленных роботов (ПР), гибких производственных систем (ГПС).
Различают несколько уровней автоматизации производства: локальную, совокупности технологических процессов, управления производством.
Локальная автоматизация – автоматизация отдельных технологических операций или единиц оборудования, построенная на базе узкоспециализированных по назначению автоматических регуляторов или широкоуниверсальных систем, в которых, как правило, используют современные методы цифрового управления.
|
|
|
При автоматизации совокупности технологических процессов
автоматизируются связанные между собой технологические операции
(процессы) или несколько единиц оборудования (робототехнические комплексы, автоматические линии, и др.). Они обеспечивают автоматическую
работу комплексов технологического оборудования, координационное
функционирование большого числа локальных систем.
Автоматизация управления производством – это создание автоматизированных систем планирования и управления производством на базе вычислительной техники.
Такие системы используют при управлении как технологическими объектами, так и коллективами людей, осуществляющими производственный процесс.
На этом уровне большое значение придается организационному управлению, связанному преимущественно с решением задач экономического характера, разработкой планов и производственных программ на заданные сроки, управлением материальными потоками, запасами, поддержанием ритмичного хода производства, учетом и статистическим анализом состояния производства.
На первых двух уровнях главным образом применяют автоматические
системы управления, хотя возможно применение и систем «человек-машина».
На третьем уровне автоматизация осуществляется только системами «человек-машина». Это объясняется тем, что с переходом к более высокому уровню автоматизации приходится все большее внимание уделять
автоматизации интеллектуальной, а не физической деятельности человека.
Окончательным шагом автоматизации является интеграция с помощью ЭВМ всей производственной деятельности, начиная от конструирования изделия и заканчивая его изготовлением.
Основные понятия и определения
Предмет или процесс, подлежащий изучению, называют объектом, а
все окружающие предметы, взаимодействующие с ним – внешней средой.
Объекты и процессы при исследовании и проектировании их представляются как системы.
Система – совокупность элементов или устройств, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство.
Элемент системы – простейшая неделимая часть системы. Любая
система может быть рассмотрена как элемент системы более высокого порядка, в то время как ее элементы могут выступать в качестве систем более низкого порядка.
Под внешней средой понимают множество существующих вне системы элементов любой природы, оказывающих влияние на систему и находящихся под ее влиянием. Её следует задавать ее лишь в той части, которая относится к формированию соответствующих воздействий на элементы системы.
Универсальных правил для решения вопроса, какие элементы включать в систему, а какие – отнести к внешней среде, не существует. Конфигурация элементов системы обусловлена требованиями задач, формулировку и решение которых осуществляет исследователь.
Очевидно, что внешняя среда воздействует на объект, а объект, в
свою очередь, влияет на окружающую среду. Эти взаимодействия могут
быть различными: физическими (гравитационными, температурными,
механическими и т.п.); информационными, т.е. сигнальными (рис. 1.2).
Свойства системы – качества, позволяющие описывать систему и
выделять ее среди других систем. Свойства характеризуются совокупностью параметров, одни из которых могут иметь количественную меру,
другие выражаются лишь качественно. Свойства системы проявляются в
процессе ее взаимодействия с внешней средой, причем система является
активной стороной этого взаимодействия.
Состояние системы – множество существенных свойств, которыми
она обладает в данный момент времени.
Объект выделяют из среды, для того чтобы целенаправленно управлять
им. Говоря об управлении как о целенаправленном процессе, введем понятие
управляющего устройства (УУ), которое является источником целей, реализуемых управлением.
Под управлением понимают процесс организации
такого целенаправленного воздействия на объект управления, в результате
которого последний переходит в требуемое (целевое) состояние.
Управляющее воздействие на объект управления можно осуществить, если выполняются следующие условия:
· любой процесс управления должен быть целенаправленным, т.е. должна быть известна цель управления;
· существует правило (совокупность правил), позволяющее добиваться поставленной цели управления в различных ситуациях;
существует управляющее устройство, способное создавать в соответствии с правилом управления и целью управления управляющее воздействие под влиянием его потребностей, связанных с функционированием и взаимодействием с внешней средой и объектом управления.
В качестве управляющего устройства можно рассматривать автома-
тическое устройство или человека, управляющих станком, агрегатом, ме-
ханизмом, процессом, или управленческий персонал цеха, завода или
учреждения.
Системой автоматического управления (САУ) называют совокупность объекта управления и управляющего устройства, взаимодействие которых приводит к управлению поставленной цели. В структурном аспекте любую схему управления (рис. 1.3) можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления и управляющего устройства.
Первым примером САУ является регулятор Ползунова-Уатта (1764 –
1765 гг.), предназначенный для автоматического поддержания постоянного
давления в паровом котле (рис. 1.4).
В этой машине в зависимости от числа оборотов вала 1 шары 2 регулятора под действием центробежной силы то больше, то меньше. С ними соединена подвижная муфта 3. Через систему рычагов 4 она передвигает задвижку 5 трубы, по которой поступает пар.
Регулятор настраивается на заданное число оборотов вала. Если почему-либо скорость вала увеличилась, шары разойдутся, потянув муфту вверх y(t), задвижка опустится h(t). В машину начнет поступать меньше пара, а число оборотов вала снизится до нормы. Если наоборот, вал начнет вращаться медленнее, чем нужно, регулятор поднимет задвижку, и поступление пара в машину увеличится, увеличится до нормы и число оборотов вала.
С принципами работы этого регулятора связан труд И.А. Вышнеградского «Регуляторы парового действия» (1876 г.), основными тезисами
которого являются: увеличение массы шаров вредно влияет на устойчивость, уменьшение трения вредно влияет на устойчивость, уменьшение
момента нагрузки маховика вредно влияет на устойчивость, уменьшение
неравномерности хода вредно влияет на устойчивость.
Развитие техники: повышение мощности машин, совершенствование
обработки металла, увеличение рабочей скорости, стремление уменьшить
неравномерность хода, – приводило к ухудшению работы парового регулятора. Вышнеградский в своей работе объяснил, почему улучшение пара-
метров машины ухудшает её работу. Инженерам в то время это было совершенно не ясно и никак не укладывалось в стандартные схемы. В 1892 г.
А.М. Ляпунов написал работу «Общие задачи об устойчивости движения»,
в которой обосновал общий подход к исследованию устойчивости движения, из этого результаты Вышнеградского вытекали, как частный случай.
Во второй половине ХХ века были решены многие новые задачи об
устойчивости систем. В современном виде ТАУ была создана в середине 60-х гг. XX века, но развитие вычислительной техники поставило перед ней новые задачи.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 198; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!