Интегрированная АСУ производством изделий из композиционных материалов

Анализ производства изделий из КМ как объекта автоматизации по­зволяет выделить ряд особенностей, существенно влияющих на методологию разработки АСУ. К ним относят: многокомпонентность, частая смена рецеп­туры и номенклатуры изделий (вследствие появления новых материалов матрицы и наполнителей), мелкосерийность, высокая себестоимость готовой продукции, дискретно-непрерывный характер большинства технологических процессов.

Интегрированная АСУ производством изделий из КМ позволяет ре­шать с помощью оператора задачи автоматизации научных исследований свойств материалов и качества готовой продукции, проектирования изделий и режимов их изготовления, управления технологическими процессами. Та­кая интегрированная АСУ (ИАСУ) состоит из трех подсистем с общей ин­формационной базой с совместимыми техническими и программными сред­ствами.

Подсистема САПР служит для автоматизированного принятия реше­ния по выбору компонентов, геометрических показателей изделия, парамет­ров и программ их изменения.

В роли критериев качества проектируемых изделий выступают несу­щая способность, предельная адгезионная прочность, максимальный уровень напряжений, продолжительность изготовления и т.п. За управления прини­мают физико-химические свойства компонентов, геометрические параметры конструкции и некоторые координаты технологического режима изготовле­ния изделий.

Затем в диалоговом режиме производят выбор компонентов, «сборку» изделия и технологического режима изготовления (с учетом требований ТЗ на изделие).

Подсистема АСУ ТП производства изделия из КМ выполняет функ­ции:

—сбор и регистрацию данных о технологических процессах;

—регулирование выходных координат объектов автоматизации:

—реализацию управляющих воздействий;

—оперативную проверку адекватности и адаптации выбранных моде­лей, используемых в задачах оперативного управления.

На этом этапе получают информацию об основных проектных харак­теристиках изделия, заданные фактические режимы изготовления, а также данные о свойствах собственно КМ и изделия из него.

Подсистема АСНИ выполняет построение оптимальных планов прове­дения лабораторных исследований по изучению свойств материалов, обра­ботку результатов экспериментов, оценку качества изделия.

В производстве изделий из КМ находят применение АСУ, формируе­мые из рассмотренных выше подсистем в том или ином сочетании.

Широкое применение интегрированных АСУ позволит решать в крат­чайшие сроки задачи создания с минимальными затратами технологий по производству изделий с заданными характеристиками.

На первом этапе проводят экспериментальные и научные исследования в лабораторных условиях для построения математических моделей физико-химических процессов при формировании КМ. Эти модели лежат в основе процедур проектирования, составляющих второй этап производства изделий из КМ.

При удовлетворении критериев качества проектных решений условиям работоспособности переходят к этапу собственно получения изделий, т.е. к реализации проекта. При необходимости — выполняют корректировку.

На четвертом этапе полученное изделие подвергают контролю качест­ва с помощью разрушающих и неразрушающих методов.

По результатам испытаний принимают решение о необходимости формирования проектно-технологической документации на производство данного вида изделий.

Практическая часть

Решение задач сводится к выбору приборов, преобразователей и со­ставлению функциональной схемы автоматизации всего технологического процесса.

В зависимости от выбранных параметров, являющихся определяющи­ми в обеспечении нормального проведения технологического процесса, про­изводят выбор соответствующих приборов, исполнительных механизмов, преобразователей и размещение их по месту.

Затем составляют общую функциональную схему автоматизации, спе­цификацию используемых приборов, составляют описание схемы.

По завершении составления схемы автоматизации производят увязку выбранных приборов, предназначенных для регистрации, регулирования или управления, с основной технологической схемой технологического процесса производства изделий (или их составных частей) из ВКМ.

В текстовой части пояснительной записки приводят аргументирован­ное обоснование разработанной технологической схемы процесса.

Описание схемы автоматизации и выполнение графической части по данному практическому занятию производят в соответствии с ГОСТ.

Как и на предыдущих занятиях, результаты выполненной работы должны быть защищены разработчиками на практическом занятии.

Контрольные вопросы

1.Цель и задачи занятия.

2.Классификация измерительных устройств по назначению и роду ис­пользуемой энергии.

3.Процесс измерения и система единиц измерения.

4.Образцовые, рабочие и измерительные приборы.

5.Приборы для измерения температуры, давления, уровня и расхода.

6.Элементы и системы автоматических устройств.

7.Автоматические системы управления и регулирования.

8.Автоматические системы управления технологическими процесса­ми.

9.Структура и алгоритмы АСУ ТП.

10.Технологическая схема технологического процесса.

11.Элементы интегрированной АСУ.

7. СПРОЕКТИРОВАТЬ (РЕКОНСТРУИРОВАТЬ)

ПРЕДПРИЯТИЕ (ЦЕХ, УЧАСТОК) ПО ПРОИЗВОДСТВУ

ЗАДАННОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ КМ

Цель и задачи занятия

Цель занятия — освоить методику проектирования промышленного предприятия по производству конкретного изделия из КМ.

Задачи занятия:

1. Составление задания на проектирование промышленного предприятия.

2.Обосновать выбор района строительства.

3.Составить генеральный план промышленного предприятия.

4.Рационально разместить здания и сооружения.

5.Оформить монтажно-строительную и санитарно-технические части проекта.

Введение

Проектирование промышленного предприятия имеет свои особенно­сти. При этом решается целый комплекс задач: выбор технологии производ­ства и его аппаратурное оформление, автоматизация и электротехническое обеспечение, строительная и сантехническая части, генплан, транспорт и межцеховые коммуникации, сметная и технико-экономическая документа­ции и др.

Проекты, предназначенные для конкретных условий строительства в определенном географическом районе, называют индивидуальным. Проекты, используемые многократно, называют типовыми. Их разрабатывают по спе­циальным заданиям, в которых оговаривают условия, на которые эти проек­ты рассчитаны.

Технический проект промышленного предприятия, кроме объектов, стоящихся в целом по типовым проектам, состоит из следующих частей:

—общая пояснительная записка;

—технико-экономическая часть;

—генеральный план и транспорт;

технологическая часть;

—организация труда и система управления производством;

—строительная часть;

—организация строительства;

—сметная часть;

—жилищно-гражданское строительство.

Основанием для начала работы над проектом является согласованное и утвержденное в установленном порядке (согласно нормативного документа СНиП 1.11.101-95) задание на проектирование. Задание на проектирование включает следующие основные части (положения):

1.Основные исходные данные (заказчики-инвесторы).

2.Местоположение здания, сооружения, предприятия.

3.Цель и источники инвестирования, объемы финансовых средств.

4.Номенклатура продукции, объем оказываемых услуг.

5.Требования к технологии, производству, основному оборудованию.

6.Требования к архитектурно-планировочным и конструкторским ре­шениям.

7.Требования к охране окружающей среды.

8.Особые условия строительства.

9.  Основные технико-экономические характеристики и показатели
объекта.

Краткая характеристика пунктов (содержания) задания на проектиро­вание промышленного предприятия:

1. Основные заказчики инвесторы. Это вводная часть для составления задания на проектирование. В этой части заказчик определяет и указывает мощность объекта, объемы производства, экономический, социальный и коммерческий эффекты, технико-экономическую оценку и общую характе­ристику объекта инвестирования.

2.Местоположение предприятия. В этой части приводят характеристи­ку района и площадки строительства, включая краткие климатические, гео­логические и гидрогеологические данные.

Приводят данные о наличии источников сырья, энергоснабжения, тру­довых ресурсов, крупных промышленных предприятий и возможность коо­перирования, оценку современного состояния производства, наличие потен­циальных потребителей намеченных к выпуску продукций. Приводят меро­приятия по охране окружающей среды и приведение земельного участка для использования.

3.  В этой части задания на проектирование промышленного предпри­
ятия указывают, на основании анализа эффективности, экономии сырьевых и
энергоресурсов, цель и источники инвестирования для строительства зданий
и сооружений, приобретения передовых технологий, оборудования для про­изводства целевой продукции и переработки отходов производства.

Указывают объемы финансирования.

В цели, кроме основной, могут быть указаны и Перспективные, т.е. ис­пользование созданного предприятия для выпуска любой иной продукции и т.д. Определяют структуру и состав предприятия.

4. Номенклатура продукции, объем оказываемых услуг, т.е. определя­ют какой вид и в каком объеме будет выпускаться на предприятии. Указы­вают годовую потребность предприятия в сырье, материалах, топливе, энер­гии, полуфабрикатах, воде и т.д. Приводят анализ возможных источников и условий получения сырья, возможных партнеров по кооперации; требования к сырью (качество), расчеты ежегодных расходов на обеспечение предпри­ятия сырьевыми ресурсами. Кроме, этого могут быть указаны дополнительно виды и объемы оказываемых услуг (ремонт, наладка, транспортные и т.д., включая консультации, обучение, переподготовку кадров).

5. Проектировщики проводят сравнение возможных вариантов техно­логических процессов и на основании анализа выбирают технологическую схему, удовлетворяющую комплексу требований. Производство должно быть:

—передовое;

—экономичное;

—продукция высокого качества, конкурентоспособная на рынке и т.д.

Требования к оборудованию подробно изложены в разделе 4.

Приводят также варианты размещения оборудования согласно техно­логической схеме и в соответствии с основными принципами размещения оборудования на промышленных предприятиях.

6.  Требования к архитектурно-планировочным и конструкторским ре­
шениям.

В этом разделе приводят обоснование архитектурно-планировочных и строительных решений зданий, сооружений и предприятия в целом, сведения по общеплощадочной унификации и числе типоразмеров конструкции и изде­лий, технологические требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям, воздействию агрессивных сред на строительные конструкции, тре­бования к освещенности помещений, краткое описание решений по бытовому обслуживанию работающих, общий воздухообмен, мероприятия по электро-, взрыво- и пожаробезопасности, снижению производственных шумов и вибра­ции, основные решения по водоснабжению, канализации, отоплению, конди­ционированию воздуха, энергоснабжения, потребности в строительной продук­ции и т.д. Приводят принципиальную схему генерального плана.

7.  Указывают мероприятия по охране окружающей среды:

—называют виды и количество всех промышленных отходов, выбро­сов, методы по утилизации и использованию;

—мероприятия по обеспечению санитарно-гигиенических требований и др.

Все мероприятия выполняют на основании закона об охране окру­жающей среды.

8.Особые условия строительства — указывают сроки и очередность ввода в действие объектов строительства, характеризуют условия труда, допустимость к работе женщин, приводят общую потребность в трудовых ресурсах, в том числе — расписывают по категориям работников.

9.Основные технико-экономические характеристики и показатели объекта. Дают оценку, которая должна учитывать себестоимость строительства (по анало­гам), проводят уточнения возможных источников и условий финансирования, определение себестоимости основных видов продукции, основные виды затрат и технико-экономические показатели по элементам дохода и издержек производст­ва, определяют прогнозы, изменения показателей производственной деятельно­сти, оценку риска инвестиций.

Оценку эффективности инвестиционных проектов проводят по методиче­ским рекомендациям Госстроя, Минэкономики, Минфина РФ. Все результаты расчетов представляют в виде таблиц и выводов.

Рекомендации включают программу и план-график осуществления инве­стиционного проекта.

В задании (пояснительной записке) должны быть приведены основные технологические расчеты, полный материальный баланс получения готовой про­дукции и переработки отходов, принципиальные технологические схемы процес­са с нанесенными на них обозначениями арматуры, трубо- и продуктопроводов, места установки и принципы действия КИП, датчиков и исполнительных меха­низмов, системы механизации, автоматизации, регулирования и управления тех­нологическим процессом.

К заданию должны быть приложены основные чертежи:

—принципиальная технологическая схема технологического процесса и механизация производства, а также системы автоматизации, регулирования и управления;

—технологическая компоновка по корпусам с размещением на них основ­ного оборудования;

—схемы функциональной и организационной структуры;

—схемы организации связи и сигнализации;

—схема генерального плана предприятия и т.д.

Методы проектирования

В процессе проектирования промышленного предприятия используют, как правило, графический и объемный (модельно-макетный) методы проектирова­ния.

Объемный метод заключается в использовании масштабных моделей зда­ний, сооружений, строительных конструкций и промышленного технологическо­го оборудования. В качестве исходных данных при определении основных раз­меров цеха или сооружения в плане используют габариты оборудования и аппа­ратов, минимально необходимую кратность воздухообмена, условия производст­ва, рабочую площадь обслуживания, ширину цеховых проходов и проездов и т.д.

Объемный метод является выразительным, наглядным и более экономич­ным в сравнении с графическим методом проектирования.