Класифікація і характеристика технологічних процесів і техніки. Зв'язок технологічних і виробничих процесів. Виробничо-технологічна структура

Размещено на http://www.allbest.ru/

Класифікація і характеристика технологічних процесів і техніки. Зв'язок технологічних і виробничих процесів. Виробничо-технологічна структура

технологічний процес виробництво

Процес -- це серія операцій (видів діяльності), які здійснюються над початковими матеріалами (вхід процесу), збільшують його цінність і приводять до певного результату (виходу процесу). Цінність початкового матеріалу збільшується за рахунок застосування кваліфікованої праці та знань.

Технологічний процес -- це сукупність операцій з добування, перероблення сировини і матеріалів у напівфабрикати та виготовлення готової продукції.

Кожен технологічний процес може бути розчленований на певну кількість типових технологічних ланцюгів або операцій і поданий як технологічна схема.

Технологічна операція -- це завершена частина технологічного процесу, яка виконується на одному робочому місці та характеризується постійністю предмета праці, знаряддя праці і особливостей впливу на предмет праці.

Апаратно-процесна одиниця - це технологічна операція, яка здійснюється в машині (апараті, агрегаті) та забезпечує певний технологічний режим, тобто, її можна визначити як одиничний процес.

У технологічній схемі спосіб виробництва (виготовлення) відображається шляхом послідовного опису операцій, що протікають у відповідних апаратах, машинах або іншому устаткуванні. Умовний розподіл процесів на фізичні, механічні та хімічні сприяє їх типізації та полегшує вибір найефективнішого способу перероблення сировини, обробки матеріалів, складання вузлів та виробів.

Будь-який технологічний процес можна розглядати як частину складнішого процесу і сукупність менш складних процесів Тому технологічна операція може бути елементарним процесом, якому ще притаманні характерні ознаки технологічного процесу.

З технологічного погляду елементами операції є: установлення, технологічний перехід, допоміжний перехід, робочий хід, допоміжний хід, позиція.

Установлення представляє собою частину технологічної операції, незмінним елементом якої є закріплення оброблюваної заготовки або складальної одиниці.

Технологічний перехід -- це закінчена частина технологічної операції, що характеризується постійністю інструмента, який застосовується, та поверхонь, що створюються обробкою або з'єднанням під час складання.

Допоміжний перехід це закінчена частина технологічної операції, яка складається з дій людини та (або) устаткування, що не супроводжуються обробкою, але необхідні для виконання технологічного переходу (установлення і зняття оброблюваної деталі, зміна інструмента тощо).

Робочий хід представляє собою закінчену частинау технологічного переходу, яка складається з однократного переміщення інструмента відносно заготовки і яка супроводжується зміною форми, розмірів, чистоти поверхонь або властивостей заготовки.

Допоміжний хід представляє собою закінчену частину технологічного переходу, яка складається з однократного переміщення інструмента щодо заготовки, але не супроводжується зміною форми, розмірів, жорсткості поверхні або властивостей заготовки, проте необхідна для виконання робочого ходу (підведення інструмента до заготовки; відведення інструмента).

Позиція - це фіксоване положення, яке надається незмінно закріпленій заготовці, що обробляється, або складальній одиниці разом з пристосуванням відносно інструмента або нерухомої частини устаткування для виконання певної частини операції.

Робочий хід є головною частиною технологічного процесу. Решта його частин стосовно робочого ходу є допоміжними.

Розчленовування технологічного процесу дає змогу виявити елементи операцій, що протікають найповільніше, оцінити шляхи і вартість їх прискорення, проаналізувати особливості затрат праці і можливі варіанти економії.

Вибір найбільш економічних і раціональних операцій -- один із шляхів підвищення ефективності виробництва. Такий вибір здійснюється на підставі вивчення основних параметрів, що характеризують технологічний процес, їх можна об'єднати в три групи.

Перша група параметрів характеризує особливості конкретних технологічних процесів (тиск, температура, склад сировини тощо), технічні характеристики устаткування, схеми компонування устаткування та ін. Ці параметри вможливлюють виділення конкретного технологічного процесу з низки однотипних, але не дають змоги простежити його розвиток під дією різноманітних чинників.

Друга група параметрів характеризує низку однотипних технологічних процесів. Серед них -- енергоємність, фондомісткість, затрати різноманітних видів матеріальних ресурсів на одиницю продукції і металомісткість, параметри продуктивності та ін. Використовуючи параметри даної групи, можна порівнювати різноманітні набори однотипних технологічних процесів між собою, але неможливо виявити закономірності розвитку всієї низки однотипних технологічних процесів.

Параметри третьої групи використовуються для виявлення закономірностей розвитку технологічних процесів у загальному вигляді, що необхідно для вивчення динаміки розвитку виробничих систем і техніко-технологічного розвитку в цілому. Вони мають найбільше спільного -- це жива і минула праця, що витрачається під час технологічного процесу.

Будь-який технологічний процес удосконалюється шляхом підвищення ефективності використання минулої праці і зниження затрат живої праці. Для характеристики технологічного процесу необхідно знати співвідношення живої і матеріалізованої праці в даному процесі. Доцільність цих параметрів пояснюється і тим, що вони пов'язані з такою основною характеристикою, як продуктивність праці.

Розглянемо класифікацію одиничних технологічних процесів, які використовуються в технології при проектуванні, фізико-хімічні закономірності кожного одиничного процесу.

Сукупність явищ, які перебігають в кожній технологічній операції, може бути розподілена на класи, підкласи, групи, підгрупи, види або одиничні явища.

Під одиничними явищами даної фізичної природи розуміють явище, яке здійснюється в конкретних умовах або режимах, розвиток та кінцевий результат якого однозначно визначається цими умовами.

Ознакою класу явищ є спільність їх природи, тобто явища гідромеханічні, теплові, масообміні, механічні, хімічні, біологічні та ін.

Ознакою підкласу явищ служить спільність механізму їх здійснення.

Наприклад, дифузія здійснюється молекулярним, конвективним та іншим переносом. Ознакою групи явищ може бути спільність умов однозначності, які дозволяють відокремити з даного класу групу подібних явищ. Числові характеристики умов однозначності визначають одиничне явище.

Всі одиничні явища, їх класи, групи мають також різні ознаки спільності. Наприклад, для їх опису можна використати рівняння балансу, або кінетичні рівняння, а також деякі типові процедури або типові плани одержання експериментальних даних.

Зараз основну класифікацію технологічних процесів проводять в залежності від основних закономірностей, що характеризують перебігання процесів, в такі групи (класи):

1) механічні;

2) гідромеханічні процеси;

3) теплові;

4) масообміні;

5) хімічні;

6) біологічні (біохімічні) процеси.

Механічні процеси, що пов'язані з обробкою твердих речовин: подрібнення, перемішування.

Гідромеханічні процеси, що характерні для рідких, газоподібних середовищ: осідання в гравітаційному полі, фільтрування.

Теплові процеси, що пов'язані з перенесенням теплоти з одного середовища до іншого: випарювання, конденсація.

Дифузійні (масообмінні) -- визначають процеси перенесення речовин з однієї фази в іншу: масопередача, сушіння, кристалізація, перегонка і ректифікація, сорбція, екстрагування, штучне охолодження.

Хімічні -- пов'язані зі зміною хімічного складу речовин: гідроліз, дегідрація, піроліз, розпад, синтез та ін.

Біохімічні -- пов'язані з перетворенням речовин під дією мікроорганізмів та інших біологічних факторів: спиртове бродіння та ін..

Всі перелічені процеси засновані на трьох началах (законах) або на трьох основних фундаментальних положеннях термодинаміки, які визначають основні принципи перетворення або перенесення теплоти (енергії).

Таке групування технологічних процесів дає можливість виявити їхні характерні риси, загальні закономірності, переваги та недоліки, а також шляхи вдосконалення.

За природою явища всі технологічні процеси поділяють на фізико-механічні, хімічні, біологічні.

При здійсненні фізико-механічних процесів змінюються лише форма та фізичні властивості вихідних матеріалів. На цих процесах грунтується добувна галузь промисловості, деревообробна промисловість, обробка конструкційних матеріалів тиском, різанням, механоскладальні процеси тощо. Наприклад, з деревини виготовляють меблі, з металів -- різними методами обробки різноманітні деталі машин, із суміші цементу і відходів азбесту -- шифер та різноманітні будівельні вироби.

При здійсненні хімічних процесів змінюється хімічний склад і внутрішня будова вихідних матеріалів. Ці зміни відбуваються внаслідок хімічних реакцій, що протікають між складовими вихідних матеріалів. Наприклад, у процесі виробництва чавуну відбуваються хімічні реакції між сполуками заліза та інших хімічних елементів. Внаслідок цих реакцій утворюється чавун, шлак і доменний газ.

У реалізації біологічних процесів беруть участь живі мікроорганізми -- бактерії. Ці процеси є основою біотехнології. Біотехнології широко використовуються в харчовій, фармацевтичній, гірничорудній і хімічній промисловості, у процесі очищення стічних вод тощо.

Для хімічних, біологічних та мікробіологічних процесів сувора класифікація нерозроблена, але їх можна класифікувати стосовно технології за такими ознаками. Наприклад, хімічні процеси можна розподілити на каталітичні, некаталітичні, які здійснюються в гомогенних і гетерогенних системах. Можливий розподіл також за складністю та механізмом здійснення реакції (послідовна, паралельна, тощо), швидкості реакції, типам реакторів (ідеального перемішування, ідеального витиснення та ін.).

Виробництво багатьох виробів засноване на мікробіологічних процесах (вилучення металів із руд, вино, спирт, молочні та інші продукти), але їх сувора класифікація також не запропонована.

При виконанні окремих технологічних операцій відбуваються різноманітні фізичні, хімічні, біологічні явища, тобто кожна технологічна операція базується на певних фундаментальних законах, які визначають закономірності окремих технологічних операцій.

Поряд з добре відомими вивченими раніше процесами подрібнення, формоутворення (гранулювання), сепарування, осадження, фільтрування, перемішування, нагрівання (охолодження), випарювання (конденсація), перегонка, екстрагування, сорбція, кристалізація і т. ін. при виробництві багатьох продуктів виконуються технологічні операції іншої природи: хімічні та біологічні процеси.

Перелічені процеси при виробництві різних виробів мають свої особливості. Наприклад, такий класичний процес як перемішування при замісі тіста супроводжується значними змінами властивостей та складу продукту, який перемішується. Нагрівання та охолодження теж приводить до значних змін властивостей продуктів, що обробляються, знешкодження шкідливих речовин та дії мікроорганізмів.

Важливими та дуже складними за природою процесами в технології процеси ферментації та бродіння, завдяки яким стало можливо споживати цілий ряд важливих та корисних продуктів, вітамін в, лікувальних препаратів.

Деякі технологічні операції властиві тільки при виробленні окремих продуктів (гідроліз, піроліз, полімеризація, гідрогенізація), коптіння, сульфітація, але з дуже складним механізмом перетворень в оброблюваному продукті.

Технологія харчових виробництв відрізняється від інших хіміко-технологічних процесів тим, що через нестійкість (лабільність) якісних показників харчової сировини використання високих температур, тиску, швидкості значно обмежується, що в свою чергу вимушує знизити продуктивність або потужність технологічних процесів. Продукти, які швидко псуються, потребують особливих умов зберігання, що в свою чергу потребує значних витрат на спорудження сховищ.

Процеси мікробіологічного синтезу використовують для одержання: мікробної біомаси (дріжджі, білково-вітамінні концентрати та ін.); біохімічних продуктів складної будови, які виділяються мікроорганізмами при їх культивуванні (спирти, антибіотики, вітаміни, органічні кислоти); хімічних продуктів (6-аміно-пеніцилинова кислота та ін.), очищених від небажаних компонентів середовищ (прояснення стічної води); цінних металів, виділених за допомогою мікробіологічного синтезу.

Різноманітні виробництва, що побудовані на основі мікробіологічних процесів, мають багатостадійний характер та включають поряд з мікробіологічними стадіями або дільницями деяку кількість інших процесів (нагрівання, дозування, фільтрування тощо), які забезпечують виконання саме основних мікробіологічних процесів та від якості функціонування яких залежить досягнення основної мети виробництва.

За способом організації технологічні процеси поділяють на періодичні (дискретні), неперервні та комбіновані.

У періодичних (дискретних) процесах сировину подають до обладнання визначеними порціями через певні проміжки часу і так само після закінчення обробки одержують певну продукцію. Ці процеси характеризуються простоюванням обладнання під час завантаження сировини та вивантаження одержаної продукції. Це призводить до втрат робочого часу, тому продуктивність періодичних процесів порівняно низька. До дискретних процесів належить більшість процесів обробки матеріалів різанням, штампування, одержання виливків тощо.

У неперервних процесах сировина надходить до обладнання постійним неперервним потоком, і після перетворення готова продукція неперервним потоком виходить з обладнання. Наприклад, розливання сталі на машинах неперервного лиття, виробництво цементу, виробництво електроенергії. Неперервні процеси порівняно з періодичними мають такі переваги: відсутність простоювання обладнання, висока продуктивність, більш широкі можливості для впровадження автоматизації. Саме тому заміна періодичних процесів на неперервні є дуже актуальною.

Комбіновані процеси -- це поєднання періодичних і неперервних процесів. Можна періодично подавати сировину до обладнання і безперервно виводити з нього продукцію або навпаки -- безперервно подавати до обладнання сировину, а періодично виводити отриману продукцію. Можливий і такий варіант: періодичне подавання до обладнання одного із складових сировини і неперервне -- другого. Отримана продукція виходить з агрегату безперервно.

За місцем в технологічному ланцюжку всі процеси можна розділити на підготовчі, основні, збиральні, оздоблювальні.

Залежно від кратності обробки сировини технологічні процеси поділяють на перервні (із розімкненою схемою), коли матеріал чи сировина підлягають однократній обробці; чи безперервні (із замкненим циклом), коли матеріал щоразу повертається до початкової стадії процесу; комбіновані процеси (поєднують характеристики цих процесів).

Кожен технологічний процес може бути розчленований на певну кількість типових технологічних ланцюгів або операцій і поданий як технологічна схема.

Синтез технологічної схеми полягає в тому, щоб скласти із існуючих одиничних процесів таке співвідношення, яке забезпечить одержання продукту або напівфабрикату визначеного складу та властивостей із існуючих видів сировини.

Технологічний процес становить основу будь-якого виробничого процесу (відноситься до основних процесів), є найважливішою його частиною, яка пов'язана з переробленням сировини, обробкою матеріалів і перетворенням їх у готову продукцію.

Виробничий процес - це сукупність взаємопов'язаних процесів праці і природних процесів, в результаті яких вихідні матеріали і напівфабрикати перетворюються на готову продукцію.

Формою організації виробничого процесу є виробнича структура.

Залежно від спеціалізації виробництва розрізняють виробничу структуру: предметну, технологічну та предметно-технологічну.

Предметна виробнича структура має певний ступінь замкнутості. Наприклад, це цехи з виробництва двигунів, шасі, кузовів та інших вузлів. Предметна структура підприємства визначає послідовність використання засобів праці у технологічному процесі, застосування всокопродуктивного обладнання, інструментів, штампів, тощо.

Технологічна виробнича структура визначає чітку технологічну відокремленість. У кожному підрозділі здійснюються однорідні технологічні процесиз виробництва різного кінцевого продукту. Наприклад, взуттєві і швейні підприємства, ливарні, механічні цехи машинобудівних заводів. Ця структура спрощує правління цехом, дає змогу маневрувати розміщенням людей, полегшує перхід з однієї номенклатури виробів на іншу.

Предметно-технологічна виробнича структура характеризує наявність на одному й тому самому підприємстві основних цехів, які організовані за предметним та технологічним принципом.

Наприклад, заготівельні цехи організовуються за технологічним принципом (ливарні, сірого чавуну, ливарні ковкого чавуну, ковальсько-пресові), а обробні та складальні - за предметним принципом. Така виробнича структура переважає у машинобудуванні, взуттєвій, швейній, меблевій галузях промисловості.

На виробничу стуктуру підприємств впливають такі фактори: галузева належність, номенклатура продукції, ресурси, тип виробництва, технології і технологічність продукції.

У завершенні підрозділу слід вказати, що універсальна класифікація технічних засобів ще не створена, та й навряд чи буде створена в майбутньому. У цей час в основному техніка класифікується по областях застосування, наприклад: промислова техніка, транспорт, побутова техніка, обчислювальна техніка і т.д. Додатково техніку можна розділити на виробничу, наприклад, верстати, інструменти, засоби виміру й т.д., і невиробничу -- побутова техніка, легковий транспорт, техніка для дозвілля. Окремим класом також є воєнна техніка, куди входять всі технічні пристрої й машини, призначені для підтримки обороноздатності й ведення бойових дій на суші, у морі, у повітрі й у в космосі.

В останній період часу це й космічна техніка, нанотехніка, біотехніка, яка використовує і втілює найсучасніші досягнення людського знання й досвіду.

За обсягом застосування головну частину технічних засобів складає виробнича техніка, включаючи машини, механізми, апаратуру управління машинами і технологічними процесами, засоби транспорту, комунікації, зв'язок та ін.

Размещено на Allbest.ru