Гибкие автоматизированные технологии

Сегодня человек многое узнал о принципах функционирования и устройстве биологических мембран, но говорить об абсолютной полноте наших знаний рано. Впереди новые открытия, позволящие создать новые «точечные» лекарства, которые будут доставляться адресно к поврежденной клетке, дадут возможность конструировать компактные и полноценные внутренние органы на основе искусственных мембран.

Но даже то, что известно сегодня, открыло перед мембранной технологией поразительно широкий спектр применений.

Первым практически значимым открытием стало получение воды - обессоленной, питьевой, сверхчистой, апирогенной. Проблема получить сколь угодно чистую воду из любого грязного источника решается только умением правильно подобрать мембраны. Целые страны сегодня обеспечиваются «мембранной» пресной водой из моря.

Далее пришел черед пищевой промышленности. Ведь получить чистое масло, красивое вино, вкусные соки, пиво, молочные продукты гораздо проще используя мембраны, чем посредством таких сложных процессов, как дистилляция, сорбция или экстракция.

Удивительные перспективы открывает мембранное разделение газовых смесей. Из воздуха можно получить азот или обедненный кислородом воздух и использовать его для создания условий высокогорья в тренировочных комплексах, в хранилищах овощей и фруктов, на АЗС, в топливных баках самолетов. Также легко получить и обогащенный кислородом воздух, который необходим в реанимационных палатах, в водоемах для выращивания рыбы, в металлургии и т.д.

Мембранные технологии также незаменимы для предотвращения загрязнений окружающей среды промышленными и коммунальными отходами. В результате не только образуются чистые вода и воздух, но и множество ценных компонентов уничтожаются или используются заново после переработки.

Решающее место обещают занять мембранные процессы разделения в альтернативной энергетике, которая не связана с добычей и списанием полезных ископаемых.

Таким образом, можно выделить следующие основные области применения и направления развития мембранной техники и мембранных технологических процессов:

Водоподготовка:

получение питьевой воды путем опреснения морских вод;

повышение качества питьевой воды;

получение особо чистой воды;

Пищевая промышленность:

получение очищенной воды для технологических процессов;

концентрирование соков;

очистка вина, пива, слабоалкогольных напитков;

переработка молочных продуктов;

создание условий для длительного хранения овощей и фруктов;

Биотехнология:

стерилизация технологических сред;

извлечение целевых компонентов (ферментов, витаминов и пр.);

концентрирование продуктов биотехнологических процессов;

организация непрерывных биотехнологических процессов, в которых происходит непрерывное извлечение целевых компонентов из биореактора (мембранный реактор)

Медицина:

получение очищенной, стерильной, апирогенной воды для приготовления вакцин, медицинских препаратов, промывки ампул;

очистка крови методом диализа (аппарат искусственная почка);

выделение, очистка и концентрирование лекарственных препаратов в процессах получения лекарственных средств;

физиотерапия (аппарат «Горный воздух»);

Топливно-энергетический комплекс:

очистка и осушка попутного нефтяного газа;

разделение компонентов нефтехимических производств;

разделение биогаза;

Электроника:

получение особо чистой воды;

Очистка сточных вод:

очистка сточных вод целлюлозно-бумажных, текстильных, гальванических и др. производств

очистка бытовых сточных вод

переработка жидких радиоактивных отходов

Это лишь краткий список применения мембранной технологии. В любом процессе, где требуется извлечь целевой компонент, провести концентрирование, разделение, очистку газовых и жидких сред может применяться мембранная технология. И практически во всех случаях она будет конкурентоспособна и более выгодна по сравнению с традиционными методами очистки, разделения и концентрирования. Рынок мембран ежегодно увеличивается на 15-20%. Мембранная технология - одна из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности.

7. Основы радиационно-химической технологии

Радиационно-химическая технология (РХТ) - область общей химической технологии, посвященная исследованию процессов, протекающих под действием ионизирующих излучений (ИИ), и разработке методов безопасного и экономически эффективного использования последних в народном хозяйстве, а также созданию соответствующих устройств (аппаратов, установок). РХТ применяется для получения предметов потребления и средств производства, для придания материалам и готовым изделиям улучшенных или новых эксплуатационных свойств, повышения эффективности сельхоз производства, решения некоторых экологических проблем и др.

Современный период характеризуется интенсивным развитием прикладной радиационной химии и физики и становлением радиационно-химических и радиационно-физических технологий, которые имеют некоторые преимущества по сравнению с традиционными технологиями. Например, скорость инициирования радиационно-химического процесса почти не зависит от температуры, поэтому процессы можно проводить при сравнительно низких температурах.

Скоростью радиационно-химических процессов легко управлять изменением мощности дозы, а сами процессы можно осуществлять без химических инициаторов и катализаторов. Наибольшие успехи достигнуты в области радиационного модифицирования материалов, особенно полимерных, радиационной полимеризации и прививочной сополимеризации. В промышленном отношении наиболее значимыми оказались процессы радиационного сшивания полимеров, которые приводят к повышению термостойкости, механической прочности и улучшению других свойств полимерных материалов. Радиационно-химическая технология сшивания полимеров является основой промышленных производств электроизоляции кабелей и проводов из полиэтилена и поливинилхлорида, термоусаживающихся пленок, трубок, лент и других изделий главным образом на основе полиэтилена, термостойкой самослипающейся изоляционной ленты с использованием полисилоксанового каучука. Дозы, необходимые для сшивания, например, полиэтиленовой изоляции кабеля и термоусаживающейся пленки составляют 0,1-0,4 МГр.

Широкое распространение получила технология радиационного отверждения полимеризующихся композиций в тонких слоях на различных поверхностях (дерево, металл, бумага) при облучении ускоренными электронами. Обычно основу композиций составляют смеси непредельных олигоэфиров с виниловыми мономерами или смеси олигоэфиров разного типа. В зависимости от состава композиций и условий облучения дозы, необходимые для их отверждения, находятся в диапазоне от 20 до 200 к Гр.

В микроэлектронике на стадии литографической обработки широко используют электронные пучки и рентгеновское излучение (в последнее время все в большей степени пучки тяжелых ионов и синхротронное излучение). В зависимости от типа используемого полимерного материала ионизирующее излучение или сшивает его, или вызывает деструкцию. Обработка облученного через маску-шаблон полимерного слоя соответствующим растворителем удаляет либо необлученные участки в случае сшивающегося полимера и образуется негативное изображение, либо облученные участки в случае деструктирующего полимера и образует позитивное изображение.

Весьма перспективными материалами являются ядерные трековые фильтры и мембраны, которые получают облучением тонких полимерных пленок ускоренными многозарядными тяжелыми ионами или осколками деления урана в ядерном реакторе с последующим обычно химическим травлением. В результате образуются поры правильной цилиндрической формы с малой дисперсией по размерам. Так, дисперсия пор ядерных фильтров из полиэтилентерефталатной пленки составляет примерно 2% в диапазоне диаметров от 0,05 до 10 мкм. Трековые фильтры и мембраны находят все более широкое практическое применение, например, при производстве элементной базы микроэлектроники, где требования к чистоте воздуха и технологических жидкостей высоки, в различных разделительных процессах, в частности лечебного и донорского плазмафереза крови.

К радиационно-химическим технологиям примыкают радиационная стерилизация медицинского инструментария, лекарств и радиационная обработка пищевых продуктов, поскольку их составной частью являются некоторые радиационно-химические процессы. Все большие промышленные перспективы просматриваются у радиационно-химических технологий, направленных на решение экологических проблем, в частности по очистке промышленных сточных вод и выбросных газов.

Следует отметить, что пока продукция радиационно-химических технологий занимает скромное место в общем объеме промышленного производства. Однако в мире темпы роста производства продукции радиационными методами весьма высоки, что дает основание надеяться на успешную конкуренцию радиационно-химических технологий с традиционными.

8. Основы информационной технологии

Информационная технология - это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, передачу и отображение информации.

Цель функционирования этой цепочки, т.е. информационной технологии - это снижение трудоемкости процессов использования информационного ресурса и повышение их надежности и оперативности. Эффективность информационной технологии определяется, в конечном счете, квалификацией субъектов процессов информатизации. При этом технологии должны быть максимально доступны потребителям.

Внедрение информационных технологий в сферу производства, торговли, банковского дела первоначально развивалось по пути создания доморощенных информационных систем. Термин АСУП (автоматизированная система управления производством), появившийся в 60-е годы был на слуху десятки лет. Однако главная проблема комплексной автоматизации не была решена, но при этом был накоплен опыт разработок подобных систем и подготовлены специалисты, способные решать задачи внедрения информационных технологий в сферу управления бизнесом на современном уровне.

При проектировании АСУП зачастую игнорировались вопросы совместимости, стандартизации, что затрудняло внедрение современных технологий и приводило к большим затратам на модернизацию. В настоящее время, не смотря на специфику предметных областей, широкое распространение получили корпоративные информационные системы (КИС), базирующиеся на принципах корпоративных информационных технологий и современных стандартов.

Отдельно от проблем построения КИС рассматривается направление создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

Автоматизированная система управления технологическим процессом - комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Может иметь связь с более глобальной Автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).

Под АСУТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве, в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт.

Термин «автоматизированный» в отличие от термина «автоматический» подчеркивает возможность участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения человеческого контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций.

Составными частями АСУТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило, АСУТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети. Актуальность этой проблемы объясняется тем, что в старых системах зачастую выбранные элементы не стыкуются между собой, не удовлетворяют предъявляемым требованиям и нет средств и возможностей для исправления сложившейся ситуации. В настоящее время в области АСУТП господствующей является концепция открытых систем на основе системной интеграции, базирующаяся на следующих принципах:

совместимость программно-аппаратных средств различных фирм-производителей снизу-вверх;

комплексная проверка и отладка всей системы на стенде фирмы интегратора на основе спецификации заказчика.

В большинстве случаев АСУТП представляют двухуровневую систему управления. Нижний уровень включает контроллеры, обеспечивающие первичную обработку информации, поступающей непосредственно с объекта управления. Программное обеспечение контроллеров обычно реализуется на технологических языках типа языка релейно-контактных схем.

Верхний уровень АСУТП составляют мощные компьютеры, выполняющие функции серверов баз данных и рабочих станций, обеспечивающих хранение, анализ и обработку всей поступающей информации, а также взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervision Control and DATA Acquisition).

Комплексное внедрение информационных технологий в промышленную сферу является одной из зон пристального внимания как государства, так и частных компаний. Инструментом для подведения информационного базиса под промышленное производство и российский бизнес в целом может оказаться развитие и внедрение CALS-технологий. Аббревиатура CALS в ее нынешней трактовке раскрывается как Continuous Acquisition and Life Cycle Support. На русском языке полное наименование этих технологий звучит следующим образом: Информационные технологии Поддержки жизненного цикла продуктов и Изделий (ИПИ-технологии).

CALS-технологии (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support -- непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) -- современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия, обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.

ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий) -- русскоязычный аналог понятия CALS.

Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологий CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т. п. Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологий CALS.

Развитие CALS-технологий должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, в которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования, достаточной для изготовления изделия, может быть распределён во времени и пространстве между многими организационно-автономными проектными студиями. Среди несомненных достижений CALS-технологий следует отметить лёгкость распространения передовых проектных решений, возможность многократного воспроизведения частей проекта в новых разработках и др.

Построение открытых распределённых автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности составляет основу современных CALS-технологий. Главная проблема их построения -- обеспечение единообразного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, языки её представления должны быть стандартизированными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделённых во времени и пространстве и использующих разные CAD/CAM/CAE-системы. Одна и та же конструкторская документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же технологическая документация -- адаптирована к разным производственным условиям, что позволяет существенно сократить и удешевить общий цикл проектирования и производства. Кроме того, упрощается эксплуатация систем.

Заключение

Прогрессивные технологии производства - ключевой аспект развития общества. Внедрение современных технологий в производство позволяет решить ряд проблем различного характера, таких как экономические, экологические, технологические и др.

Одной из таких используемых в промышленности технологий является гибкая автоматизированная технология. Гибкое автоматизированное производство - это производственная система (линия, участок, цех, завод), в которой реализуется комплексно-автоматизированное групповое многономенклатурное производство, оперативно перестраиваемое в определенном параметрическом диапазоне продукции, а работа всех функциональных комплексов синхронизируется как единое целое многоуровневой автоматизированной системой управления. Она позволяет в мелкосерийном и серийном многономенклатурном производстве заменить с минимальными затратами и в короткий срок выпускаемую продукцию на новую.

Роботизация и автоматизация промышленности - одно из наиболее прогрессивных направлений в комплексной механизации производства, широкое применение автоматических манипуляторов (промышленных роботов), встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров, позволяющее создавать полностью автоматизированные участки производства, цехи, заводы. Роботизация производства является самым эффективным методом развития любой отрасли. Промышленные роботы значительно повышают производительность участка, в который были внедрены, с их помощью исключают влияние человеческого фактора на производственный процесс, а гибкость робототехнической системы делает их незаменимыми в развитии бизнеса.

Высокой формой автоматизации и механизации технологических процессов является комплексная автоматизация производства, которая основывается на применении роторной технологии обработки. Отличительная особенность роторных автоматических линий -- это непрерывность технологического процесса. Такая непрерывность обеспечивает высокую производительность. Роторные автоматические линии можно использовать как в мелкосерийном, так и в массовом производстве.

Лазер - одно из самых значимых изобретений 20-го века. Лазеры нашли применение в самых различных областях -- от коррекции зрения до управления транспортными средствами, от космических полётов до термоядерного синтеза. Лазерная технология включает технологические процессы, основанные на применении лазерного излучения для термической обработки, сварки, резки деталей, получения отверстий малого диаметра в сверхтвердых материалах и др.

Биотехнология - производственное использование биологических агентов (микроорганизмы, растительные клетки, животные клетки, части клеток: клеточные мембраны, рибосомы, митохондрии, хлоропласты) для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений. Биотехнология включает такие направления, как биотехнология пищевых продуктов, препаратов для сельского хозяйства, препаратов и продуктов для промышленного и бытового использования, лекарственных препаратов, средств диагностики и реактивов, биотехнология также включает выщелачивание и концентрирование металлов, защиту окружающей среды от загрязнения, деградацию токсических отходов и увеличение добычи нефти.

Основным принципом работы мембранных систем является селективная проницаемость. Сердцем процесса являются пучки, состоящие из нескольких сотен тысяч полых полимерных волокон толщиной с волос. В любом процессе, где требуется извлечь целевой компонент, провести концентрирование, разделение, очистку газовых и жидких сред может применяться мембранная технология.

Радиационно-химическая технология применяется для получения предметов потребления и средств производства, для придания материалам и готовым изделиям улучшенных или новых эксплуатационных свойств, повышения эффективности сельхоз производства, решения некоторых экологических проблем и др.

Информационная технология - это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, передачу и отображение информации. Широкое применение в производстве получили автоматизированные системы управления технологическим процессом, а также CALS-технологии, также известные как ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий).

Таким образом, современные прогрессивные технологии находят применение в различных отраслях производства и являются неизменным атрибутом его развития и совершенствования.

Список использованных источников

1. Гибкая технология [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://stroy-spravka.ru/gibkaya-tekhnologiya. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

2. Роботизация [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.victor-cnc.ru/robot/. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

3. Автоматизация и роботизация производства, внедрение промышленных роботов [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://irobs.ru/about. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

4. Роторно-конвейерные линии [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://constructor.zavalam.net/view.php?no=4374. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

5. Лазерная технология [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://bse.sci-lib.com/article068348.html. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

6. Лазерная технология - Физическая энциклопедия [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1897.html. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

7. Лазерные технологии. Лазерная резка, современные технологии металлообработки [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.lastech.ru/. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

8. Лазерные технологии, применение лазера, использование лазера [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://metalform.ru/articles/lazer/lazer_tehnol1/. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

9. Биотехнология -- Википедия [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

10. Биотехнология: генная инженерия, промышленная биотехнология, клеточная инженерия - учебное пособие [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.biotechnolog.ru/. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

11. Мембранная технология [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.grasys.ru/technologies/membrane/. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

12. Мембранная технология [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ru.airliquide.com/ru/equipement/no-name-6.html. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

13. РХТУ им. Д.И. Менделеева. Кафедра мембранной технологии [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.membrane.msk.ru/. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

14. РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ - Химическая энциклопедия [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3780.html. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

15. Информационные технологии -- Википедия [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8. - Дата доступа: 20.05.2011 г.

16. АСУ ТП -- Википедия [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%A1%D0%A3_%D0%A2%D0%9F. - Дата доступа: 24.05.2011 г.

17. CALS-технологии -- Википедия [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/CALS-%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8. - Дата доступа: 24.05.2011 г.

18. Информационные технологии в промышленности и экономике [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://technologies.su/informacionnye_tehnologii_v_promyshlennosti_i_ekonomike. - Дата доступа: 24.05.2011 г.

Размещено на Allbest.ru