Механизация и автоматизация производства

Важными характеристиками любого производственного процесса являются показатели уровня его механизации и автоматизации. Совместное рассмотрение этих показателей даёт возможность оценивать технический уровень производства [4,5].

Для любых отраслей промышленности справедливы общие понятия о механизации и автоматизации производственных процессов и живого труда. Их связывают с применением энергии неживой природы и участием людей в выполнении производственных процессов и управлении ими для достижения сокращения трудовых затрат, улучшения условий производства, повышения объёма выпуска и качества продукции.

Использование неживой природы в процессах, выполняемых и управляемых людьми, называется механизацией процессов; в процессах, выполняемых и управляемых без непосредственного участия людей, называется автоматизацией процессов.

Комплексная механизация – это частичная или полная механизация нескольких операций процесса, исключая управление этими операциями.

Комплексная автоматизация представляет собой частичную или полную автоматизацию нескольких операций процесса, включая и управление ими.

Полная механизация – это замена энергией неживой природы всех затрат энергии людей, исключая управление процессами. Полная автоматизация – замена энергией неживой природы всех затрат энергии людей, включая управление процессами.

Поточная линия – это механизированный производственный участок, на котором выпускают одно или несколько изделий, перемещаемых в процессе изготовления при участии людей с позиции на позицию через равные промежутки времени.

Комплексно – механизированная поточная линия – это поточная линия, на которой все операции производственного процесса выполняют механизмы, машины, оборудование, а также механизированы процессы перемещения изделия с позиции на позицию. Управление производственным процессом осуществляется людьми.

Автоматизированная линия – это производственный участок, состоящий из станков – автоматов, связанных транспортными устройствами, на котором операции по изготовлению деталей и управлению производственным процессом частично автоматизированы.

Автоматическая линия – это производственный участок, состоящий из станков-автоматов, на котором операции по изготовлению изделий и управлению производственным процессом полностью автоматизированы.

Механизм управления системой механизации производственных процессов строится по следующей схеме (рис. 3.1)

Рис. 3.1. Структура элементов трудоёмкости производственных процессов

На рисунке 3.1 приняты следующие обозначения величин:

Т_о – трудоёмкость ручного труда;

Т_м – трудоёмкость, взятая машиной;

Т_э – экономия ручного труда;

^– трудоёмкость ручных работ в машине;

– трудоёмкость той части работ, которые выполняются средствами механизации;

Т_ом – трудоёмкость механизированной части работ, пересчитанной на её исполнение ручным способом.

Для анализа и управления уровнями механизации производственных процессов введены 2 показателя:

– коэффициент производительности

.

(9)

Для любого средства механизации К_п > 1.

К_п = 1 для ручных работ.

– коэффициент механизации

.

(10)

Коэффициент К_м показывает какая часть времени ручного труда Т_омеханизирована.

Коэффициенты К_п и К_м рассчитаны для каждого вида механизмов и приводятся в специальных справочниках. Используя данные о применяемых на предприятии средствах механизации и данные о трудоёмкости этих работ, можно рассчитать уровень механизации производства (У_м):

.

(11)

Эффективность механизации производства от повышения её уровня рассчитывается по формуле:

.

(12)

Прирост производительности труда:

.

(13)

Обобщённым показателем организации производственного процесса считается технический уровень производства (Т_уп):

,

(14)

где У_врi – технический уровень вида работ; К_врi – удельное значение трудоёмкости вида работ в объёме производства; m – число видов работ в производстве

Технический уровень вида работ:

(15)

где –технический уровень j-й операции в i-м виде работ; –доля трудоёмкости j-й операции в объёме i-го вида работ; n – число операций в видах работ.

Установлено 5 базовых значений показателя Т_уп:

0,2 – ручное производство;

0,4 – механизированное производство (основные операции выполняются машинами, вспомогательные – вручную);

0,6 – комплексно – механизированные (все операции механизированы);

0,8 – автоматизированная (основные операции и часть вспомогательных – автоматизированы);

1,0 – комплексно – автоматизированные.

Наиболее эффективным способом подъёма уровня механизации производственных процессов является внедрение механизированных поточных линий (МПЛ). Опыт развития речного транспорта свидетельствует о появлении многих видов МПЛ, например:

– МПЛ складирования корпусного металла;

– МПЛ первичной очистки металла;

– МПЛ тепловой резки металла;

– МПЛ по изготовлению секций и блоков корпуса;

– МПЛ по изготовлению трубопроводов и судовых систем, и др.

3.4. Судоподъёмные сооружения

Судоподъёмные сооружения являются одним из характерных видов оборудования судоремонтных предприятий. Устройства и сооружения для подъёма и спуска судов создаются в привязке к конкретным природным условиям и производственным возможностям предприятий.

Способы подъёма и спуска судов делятся на две группы: (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Способы и сооружения для подъема и спуска судов

1). Сухой док

Сухие доки применяются при ремонте крупных морских судов. Док строится в виде чаши, сообщающейся с уровнем моря и позволяющей ремонтируемым судам заходить в её камеру. Док оборудуется затвором, который позволяет удалять воду из чаши и обеспечивает возможность выполнения судоремонтных работ (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Сухой док

1 – затвор; 2 – судно при заходе; 3 – судно

на кильблоках после слива воды; 4 – кильблок

2). Наливная док – камера

Наливная док – камера (рис. 3.4) имеет шлюзовую часть со стенками выше окружающей территории и затворы в торцах. Камеру заполняют водой с помощью насосов.

Поднявшийся уровень воды дает возможность перемещать судно на стапель или после ремонта со стапеля на акваторию выводной камеры.

Рис. 3.4. Подъем (спуск) судна в наливной док-камере:

1 – ворота; 2 – уровень воды после долива;

3 – уровень воды водоема

3). Передаточный плавучий док

Принцип его работы состоит в горизонтальной накатке судна на судовозных тележках с пирса предприятия на палубу плавучего дока, который на период передвижения судна сцеплен с берегом с помощью опорных цапф. После накатки судна док всплывает, освобождается от крепежа и перемещает судно на требуемое место акватории (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема работы передаточного плавучего дока

4). Плавучие доки

Плавучие доки – более мобильные средства подъема – спуска судов с широкой географией использования. По материалу изготовления они бывают стальными, железобетонными и композитными. Плавучие доки могут отличаться по конструкции: двухбашенные, однобашенные и безбашенные (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Конструктивные схемы плавучих доков

1 – двухбашенный; 2 – однобашенный; 3 – безбашенный.

По автономности плавучие доки различают:

а) автономные с собственной энергетической установкой, что обеспечивает широкие возможности их эксплуатации с формированием автономных плавучих баз судоремонта;

б) неавтономные, работающие с базовым судном;

в) энергетически связанные с пирсом или причальной стенкой.

Доки плавучие стальные построены грузоподъемностью от 0,5 тыс т до 60 тыс т. Доки железобетонные встречаются грузоподъемностью от 1,0 тыс т до 100 тыс т.

5). Кессоны

Кессон (рис. 3.7) является секцией дока, предназначен для дифферентования судов, для обнажения оконечностей и выполнения ремонта корпуса и ДРК. Кессоны широко распространены на речном флоте, работают, как правило, с базовым судном или причальным пирсом, хотя могут иметь свою энергетическую установку.

Для обеспечения герметичности примыкающего к корпусу судна кессона на его носовой и кормовой частях предусмотрены уплотняющие закрытия.

Рис. 3.7. Кессон

6). Выморозка

Выморозка применяется в районах с устойчивыми зимними морозами и является альтернативным способом обеспечения ремонта подводной части судна в районах с недостаточным техническим обеспечением производства.

Технологически подготовка оголенной части подводного корпуса состоит в постепенном удалении нарастающего льда «ледовой части» до минимально необходимых размеров выморозки (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема оголения корпуса судна при выморозке

7). Вертикальные судоподъемники

Вертикальные судоподъемники (ВС) по площади занимают минимальную территорию, более экономичны по сравнению с другими средствами, позволяют выполнять судоподъем круглосуточно с подогревом воды в камере. ВС построены в небольших количествах, но рассматриваются как перспективные средства, обеспечивающие индустриальный поточный метод ремонта судов.

Конструкции платформ ВС оборудованы системой ориентации для совмещения рельсовых участков на ней с рельсовыми путями на пирсе, что позволяет использовать судовозные тележки для перемещения судна в любое ремонтное место (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Схема вертикального судоподъемника

8). Судоподъемные краны

В ряде случаев целесообразным вариантом подъема и спуска судов является использование кранового способа: береговые краны, плавучие краны.

Грузоподъемность береговых кранов доходит до 100 т, плавучих – до 300–1000 т.