Эффективность автоматизации производственных процессов

ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

§ ПРЕИМУЩЕСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Автоматизированные производства имеют социальную и эконо­мическую эффективность.

Социальная эффективность состоит в измене­нии взаимодействий в системе «человек—машина—условия труда— коллективу, направленном на оптимизацию условий трудовой дея­тельности человека.

Экономическая эффективность заключается в улучшении технико-экономических показателей производства на базе его интенсификации, в том числе и благодаря социальной эффективности.

Автоматизация существенно изменила роль человека в произ­водстве, условия и содержание труда. На современном деревооб­рабатывающем оборудовании перерабатывают за смену 15—30 т заготовок.

Без механизации и автоматизации этого оборудования условия труда оказываются тяжелыми, что отрицательно сказывается на здоровье рабочих. Именно станочники, работающие на станках с ручной подачей и выполняющие вручную загрузку высокопроиз­водительного оборудования в наибольшей степени подвержены заболеваниям, как профессионального, так и общего профиля.

На рабочих местах с тяжелыми условиями труда более высо­кая текучесть кадров, наблюдается временная незанятость рабо­чих мест. В ряде случаев даже труд с предельной интенсивностью не обеспечивает полной загрузки оборудования.

Высокопроизводительное оборудование должно оснащаться робототехническими системами, автоматическими загрузочными, транспортными и контрольно-управляющими устройствами.

Механизация и автоматизация оборудования исключают тяже­лые физические динамические нагрузки, но возникают статиче­ские физические нагрузки, возрастают психологическое и эмоцио­нальное напряжение.

При автоматизации уменьшается непосредственное воздействие человека на объект труда, но возрастает ответственность за при­нимаемые решения, необходима высокая психологическая совме­стимость членов коллектива операторов, участвующих в управле­нии производственным объектом. Нужна специальная подготовка для работы в условиях автоматизированных производств, меняются профессиональный состав, содержание знаний и навыки  занятых в производстве.

Опыт эксплуатации автоматизированных деревообрабатываю­щих производств показывает, что автоматизация устраняет тяже­лый физический труд, но не снимает проблему улучшения условий труда, а переводит ее в другую плоскость. Социальная эффектив­ность обусловлена здесь полным устранением рабочих мест с тя­желым физическим трудом и вредными условиями труда, повы­шением безопасности труда, что способствует гармоничному раз­витию личности.

Непосредственное участие человека в технологическом процессе накладывает ограничения на энергетические и скоростные харак­теристики оборудования, так как в результате ограниченных пси­хологических возможностей и утомления случаются ошибки (про­пуск бракованных изделий, выбор неоптимальных режимов обра­ботки и др.). Исключение человека из технологического процесса в результате автоматизации открывает возможности для эффектив­ного применения машин большой единичной мощности, высокого быстродействия и уровня концентрации операций, обеспечивает оптимальный выбор программы работы.

Это позволяет сократить затраты различных видов ресурсов — трудовых, финансовых, материальных — на единицу выпускаемой продукции. Однако автоматизация требует дополнительных капи­тальных затрат на научный поиск и проектирование. Необходимые резервы могут быть найдены только за счет внедрения более интенсивных технологических процессов и оборудования, по­строенного на базе новейших достижений науки и тех­ники.

Интенсивными являются такие технологические про­цессы и оборудование, которые обеспечивают выпуск продукции с меньшими удельными затратами ресурсов. Интенсификацию про­изводства определяют следующие факторы: внедрение новых ма­териалов и видов обработки, выбор оптимальных параметров и уровня автоматизации оборудования с учетом условий его функцио­нирования, внедрение автоматизации в организационную сферу производства.

Только применение прогрессивных материалов и видов обра­ботки создает благоприятные предпосылки для автоматизации про­изводственных процессов. Если автоматизация существующих тех­нологий и оборудования не приводит к появлению у них новых полезных качеств, например к расширению технологических воз­можностей, гибкости и др., она оказывается малоэффективной. В этом случае рост капитальных затрат существенно опережает рост интенсивности производства.

Так, если при автоматизации растет сложность технических систем, то весьма важным становится вопрос о надежности. При недостаточной надежности не достигается необходимая произво­дительность труда (привлекаются дополнительные рабочие для ремонта и устранения задержек в работе оборудования), снижается фактическое время работы оборудования, ухудшаются и другие показатели. Повышение надежности благодаря конструкции объекта и системы его эксплуатации требует дополнительных за­трат.

Автоматизация открывает широкие возможности для интенси­фикации производства, но автоматизация и интенсификация не есть синонимы. В тех случаях, когда автоматизация не направлена непосредственно на сохранение здоровья и улучшение условий труда людей, вопрос о целесообразности решают на основании рас­чета экономической эффективности.

Имеется ряд показателей оценки экономической эффективности внедрения новой техники [27]. Большинство из них оценивают затраты различных видов ресурсов на единицу продукции.

При автоматизации сокращается число людей (рабочих, ремонт­ников, ИТР и др.), занятых в производстве единицы продукции, улучшается использование ресурсов (материалов, энергии, произ­водственных площадей, технических возможностей оборудования и др.), но растут капитальные затраты на оборудование и затраты на его эксплуатацию. Оптимальный вариант автоматизации выби­рают путем реализации математических моделей производства, учитывающих динамику изменения соответствующих видов затрат.

 ОПТИМИЗАЦИОННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

Производство можно представить как набор последовательных преобразований, превращающих исходный материал в готовую продукцию. Одинаковая продукция может быть получена при раз­ных наборах преобразований и одинаковый набор преобразований может дать различную продукцию. Производство характеризуется ассортиментом и объемом. Множество , i= 1, 2, . . . , kхарактеризует возможные состояния исходного материала при преобразовании в готовое изделие . Мно­жества  могут быть пересекающимися или непересекающимися. Преобразование производится оператором . Оператором называют рабочее место, станок, робототехническое устройство, околостаночный механизм, устройства и системы автоматики, автоматизированные производст­венные комплексы, которые выполняют целенаправленные дейст­вия, связанные с преобразованием исходного материала в готовую продукцию. Набором всех операторов: существующих, создавае­мых, и тех, которые будут созданы в ближайшем будущем, является множество , , причем возможно  равенство  ряда членов  и так далее. В свою очередь каждый член  описы­вается рядом параметров, образующих множество . Каждый параметр  может иметь фиксированное значение или изменяться в некотором диапазоне . Далее параметры могут быть независимыми или зависеть от других параметров . Можно найти r мно­жеств , где , — вектор, с помощью которого обеспечивается выполнение преобразований , где — число преобразований, необходимых для выпуска заданного количества изделий.