Понятие технологического процесса. Структура и организация технологических процессов

 

 

Технологический процесс представляет собой основную часть производственного процесса, строго определенную последовательность действий по созданию продукции, основанную на использовании естественных (природных) процессов и человеческой деятельности.

На уровне технологического процесса всю совокупность действий можно подразделить на функциональные и вспомогательные действия.

Функциональной, основной частью элементарного акта преобразования предмета труда в продукт является однократное непосредственное воздействие инструмента на предмет труда. Эту элементарную часть технологического процесса называют рабочим ходом.

Рабочий ход приводит к элементарному изменению свойств предмета труда в направлении свойств получаемого продукта.

Вспомогательной частью элементарного акта преобразования предмета труда в продукт является процесс совмещения инструмента с предметом труда. Эту элементарную часть технологического процесса называют вспомогательным ходом.

Вспомогательный ход изменяет, как правило, пространственные характеристики (положение) инструмента и предмета труда. Его назначение - подготовить инструмент и предмет труда к выполнению очередного рабочего хода. Выполнение вспомогательного хода всегда предшествует выполнению рабочего при обработке некоторой порции или единицы сырья.

Вид рабочего хода изменяется при изменении вида инструмента, типа воздействия инструмента на сырье, а также режима такого воздействия.

Вид вспомогательного хода предопределяется видом рабочего хода и функционально зависит от него.

Последовательное чередование рабочих и вспомогательных ходов образует технологический переход. Для выполнения последующих технологических переходов, как правило, необходимо осуществить свою группу вспомогательных действий более высокого иерархического уровня. Она включает действия по закреплению инструмента и деталей, включению – выключению, переналадке оборудования и т.д. Все эти действия называют вспомогательным переходом.

Последовательность технологических и вспомогательных переходов образует следующий иерархический элемент технологического процесса — технологическую операцию.

Для ее выполнения также необходима своя относительно обособленная группа вспомогательных действий. Например, технологической операции предшествует транспортирование предмета труда от одного вида оборудования к другому. Эту группу вспомогательных действий называют вспомогательной технологической операцией.

Совокупность всех технологических и вспомогательных операций приводит к изготовлению продукта, что и является целью технологического процесса. Следовательно, эта совокупность действий образует технологический процесс (рис. 4):

Рис. 4 Схема структуры технологического процесса

 

Как видно, в конечном счете, вся структура технологического процесса складывается из рабочих и вспомогательных действий.

К рабочим действиям относятся: рабочий ход, технологический переход, технологическая операция; к вспомогательным - вспомогательный ход, вспомогательный переход, вспомогательная операция.

Причем на каждом иерархическом уровне рабочим действиям соответствует своя группа вспомогательных действий. Рабочие элементы более высокой иерархии состоят из рабочих и вспомогательных элементов более низкого иерархического уровня, образуя структуру, построенную по принципу "матрешки".

Отличительной чертой технологической операции является неизменность метода воздействия на сырье, ее реализация на определенном виде технологического оборудования.

Характерной чертой технологического перехода выступает постоянство режима обработки предмета труда. При его смене, соответственно, изменяется технологический переход.

Главной чертой рабочего хода является характер (вид) элементарного воздействия инструмента на предмет труда.

Именно рабочий ход предопределяет все достоинства и недостатки технологического процесса.

Вся вышеперечисленная иерархия технологических действий включает рабочие и вспомогательные действия, на выполнение которых необходимы затраты труда (человеческого и машинного).

Именно поэтому трудозатраты на осуществление технологического процесса можно сокращать только путем целесообразного видоизменения рабочих и вспомогательных действий.

Необходимо отметить, что, кроме рабочих и вспомогательных технологических действий, в процессе производства продукции присутствует также ряд так называемых обслуживающих действий. К ним относятся действия по наладке и техническому обслуживанию оборудования, контролю качества продукции, ремонту оборудования, техническому испытанию изделий, изготовлению инструментов и др. Группа обслуживающих действий не участвует в непосредственном процессе преобразования предмета труда в продукт, поэтому в строгом смысле эти действия не относятся к технологическим.

Совокупность рабочих действий технологического процесса функционально зависит от свойств предмета труда. Причем каждый вид рабочего хода базируется на некотором одном или нескольких свойствах материала. Ряд других свойств сырья чаще всего остается неиспользованным. Именно неиспользованные ранее свойства предмета труда могут стать источником новых видов рабочих действий, новых технологий.

В условиях производства технологические процессы могут быть по-разному организованы в пространстве и времени. Их подразделяют на дискретные, непрерывные и комбинированные.

Дискретные, или периодические (прерывные) технологические процессы характеризуются чередованием вспомогательных и рабочих действий во времени и выполнением всех технологических действий на одном и том же месте.

Таким образом, дискретные процессы компактны в пространстве и «растянуты» во времени. При этом в стадии обработки находится единица или одна порция сырья, над которой поочередно выполняются рабочие и вспомогательные технологические действия.

Дискретные технологические процессы преобладают в машиностроении, лёгкой промышленности, капитальном строительстве, добывающих отраслях промышленности. Исторически они появились первыми.

Противоположны по своей организации непрерывные процессы, характеризующиеся непрерывным и одновременным выполнением рабочих и вспомогательных технологических действий.

В этом случае в стадии обработки находится несколько единиц или порций сырья. Пока над одной порцией выполняются, например, рабочие действия, над другой, в это же время, но в другой части агрегата выполняются вспомогательные.

Таким образом, непрерывные процессы компактны во времени, но «растянуты» (разнесены) в пространстве.

Наиболее распространены непрерывные процессы в химической промышленности, металлургии, энергетике, производстве строительных материалов и изделий.

Непрерывные процессы названы так условно, поскольку существуют вынужденные остановки рабочих действий на техническое обслуживание, ремонт, при авариях. Ясно, что необходимо стремиться к сокращению таких остановок за счет использования более долговечных материалов, повышающих срок службы оборудования; повышения качества ремонтов и сокращения их сроков и т.д.

На рис. 5 схематично представлены дискретные и непрерывные технологические процессы.

Время

Вспомо­гательные действия

Рабочие действия

Вспомо­гательные действия

Рабочие действия

...

а)

Время

	Вспомогательные действия
Рабочие действия	…

б)

Рис. 5 Схемы технологических процессов

а) дискретный технологический процесс;

б) непрерывный технологический процесс

 

В силу своих особенностей дискретные и непрерывные технологические процессы имеют ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества непрерывных процессов6

- непрерывные технологические процессы компактны во времени, позволяют производить большое количество продукции в единицу времени, поэтому применяются в массовом и серийном производстве товаров;

- постоянство режимов работы оборудования, что улучшает условия его работы и удлиняет срок службы;

- возможность максимальной механизации и автоматизации процесса, т.к. режим работы оборудования стабилен во времени;

- создание благоприятных условий для использования вторичных энергоресурсов (например, тепла отходящих газов).

Однако непрерывные процессы имеют и ряд недостатков:

- занимают большие производственные площади;

- требуют больших затрат на запуск производства;

- требуют большего количества перемещений предмета труда, то есть имеют бóльшую долю вспомогательных действий;

- непригодны при изготовлении крупногабаритных видов продукции, нецелесообразны при единичном производстве, при изготовлении пробных партий продукции.

Существует принципиальная возможность комбинирования двух видов процессов. Например, можно получать непрерывные процессы из ряда прерывных, что ускоряет процесс изготовления продукции.

В реальных условиях производства технологические процессы по признаку кратности обработки сырья могут иметь:

- разомкнутую (открытую),

- замкнутую (закрытую),

- комбинированную схемы организации потока сырья, подвергаемого превращению в готовую продукцию:

- в процессах с открытой схемой обработки сырьё за один технологический цикл обработки превращается в готовую продукцию;

- в процессах с закрытой схемой требуется многократное повторение цикла обработки для более полного превращения сырья в продукт;

- в комбинированных схемах основное сырьё может превращаться в целевой продукт за один цикл, в то время как вспомогательные материалы могут использоваться многократно.