Пути и закономерности развития технологических процессов

Классификация технологических процессов

В основу классификации технологических процессов по­ложены различные признаки, такие как: вид воздействия на сырье и характер его качественных изменений; способ органи­зации производства; кратность обработки сырья.

По характеру качественных изменений сырья техноло­гические процессы подразделяются на физические, механи­ческие и химические процессы.

При физических и механических процессах переработки сырья происходит изменение размеров, формы и физических свойств сырья. При этом внутреннее строение и состав вещест­ва не изменяется. Например: изготовление метал­лических деталей методом обработки резанием; дробление, измельчение веще­ства; приготовление растворов и т.п.

Химические процессы характеризуются изменением не только физических свойств, но и агрегатного состояния, химического состава и внутренне­го строения вещества. Например, обжигом до спекания частиц сырьевой смеси получают портландцементный клинкер, вяжущие свойства которого обусловлены возникновением при высокой температуре (14500 ^оС) новых химических соединений (новообразований). Химической переработкой топлива (коксования углей) получают бензол, нафталин, во­дород, метан, этилен и другие продукты.

Однако деление про­цессов на физические, механические и химические является условным, так как трудно провести четкую границу между ними, поскольку механические процессы часто сопровождаются изменением и физических, и химических свойств.

По способу организации технологические процессы делятся на дискретные (прерывистые) и непрерывные процессы.

Дискретный технологический процесс характеризуется чередованием рабочих и вспомогательных ходов с четким разграничением их по времени реализации. Например, при металлообработке происходят установка детали в патрон станка (вспомогательный ход), подвод режущего инструмента (вспомогательный ход), обработка заготовки режущим инструментом (рабочий ход), контроль (вспомогательный ход) снятие детали со станка, установка в патрон станка новой заготовки и т.д. (вспомогательный ход).

Такие технологические процессы чаще всего распространены в машиностроении, строительстве, добывающих отраслях промышленности. Недостатком дискретных технологических процессов являются потери рабочего времени в процессе выполнения вспомогательных ходов, так как в это время простаивает основное технологическое оборудование, и выпуск продукции не производится. Затраты труда увеличиваются. Так, в обработке металлов резанием доля основного (технологического) времени в штучном времени составляет менее 50%.

Непрерывные процессы отличаются тем, что они не имеют резко выраженного чередования (во времени осуществления) рабочего и вспомогательного ходов. В них всегда можно выделить группу вспомогательных ходов, которые осуществляются одновременно с рабочими, и группу вспомога­тельных ходов, которые периодически повторяются во времени, в зависимости от результатов рабочего хода. Такие процессы, характерны для химической промышленности металлургии, энергетике.

По кратности обработки сырья технологические про­цессы подразделяются на процессы с открытой (разомкну­той) схемой и процессы с циркуляционной (замкнутой) схемой. В процессах с разомкнутой схемой сырье подверга­ется однократной обработке. В процессах с замкнутой схемой сырье неоднократно воз­вращается в начальную стадию процесса для последующей обра­ботки. Примером процесса с открытой схемой производства может служить любая технология, в которой вход (начальная операция) и выход (заключительная операция) не соединяются — технология изготовления бетона.

Процесс с замкнутой схемой — оборотное водоснабжение (циркуляция воды в технологическом процессе после ее очистки).

Процессы с замкнутой схемой производства являются более экономичными и экологически безвредными, хотя они и отличаются большей сложностью.

Эти процессы необходимы при переводе технологии на безотходную.

В производстве часто применяются процессы, сочетающие элементы открытой и закрытой схем. Примером такого процесса может служить технологический процесс производства азотной кислоты, в котором одни промежуточные продукты обрабатываются по открытой схеме, проходя последовательно ряд аппаратов, а другие циркулируют по замкнутой схеме.

В общем виде любой технологический процесс можно рассматривать в виде кибернетической схемы, имеющую вход, «черный ящик» и выход.

На входе – исходные ресурсы и их свойства, на выходе – готовый продукт с конкретными характеристиками, «черный ящик» - все возможные способы изготовления продукта (изделия).

Исходя из структуры технологического процесса, можно вы­делить два направления совершенствования технологических процессов - совершенствование вспомогательных ходов и со­вершенствование рабочих ходов. Одновременное совершенство­вание вспомогательных и рабочих ходов можно представить как совокупность действий по этим двум направлениям, поэтому для элементарного технологического процесса такое деление на два направления представляется вполне обоснованным.

Совершенствование вспомогательных ходов, связанное с движением исполнительных механизмов, может осущест­вляться по следующей схеме. Действия человека можно заме­нять действиями механизмов, затем осуществляется переход к комплексной механизации, которую, в свою очередь, сме­няет автоматизация вспомогательных ходов. Одновременно с этим происходит замена оборудования на более мощное, и ус­коряются движения исполнительных механизмов. Практичес­ки любое кинематическое движение можно реализовать с помощью различных механизмов, не представляет собой тех­нической трудности и автоматизация этих движений. Ограни­чения могут возникать по экономическим соображениям, соображениям надежности или целесообразности.

Механизация и автоматизация, ускорение движения ис­полнительных механизмов приводят к сокращению промежу­тков между рабочими ходами и обеспечивают рост произ­водительности живого труда. Но при этом сущность рабочего хода, а, следовательно, и самого технологического процесса не меняется. Отсутствие изменения сущности технологичес­кого процесса при совершенствовании вспомогательных хо­дов позволяет определить этот путь развития как эволюцион­ный. Характерной особенностью такого пути развития можно считать достаточную очевидность мероприятий по его реали­зации, так как в каждом случае можно наметить пути совершенствования конкретных вспомогательных ходов, а реализация поставленных задач вполне прогнозируема. По­добная схема развития процесса напоминает реализацию большого ряда рационализаторских предложений, которые хотя и улучшают процесс, но изобретениями считаться не могут. Процесс носит рационалистический характер.

Совершенно другой принцип развития технологических процессов реализуется при совершенствовании рабочего хода. При таком направлении развития возможны самые раз­личные технические решения, использующие достижения различных областей знаний, реализующие новые и нетради­ционные технологии, внедряющие известные технологические решения в новых условиях, объединяющие самые различные принципы обработки. Речь идет именно о корен­ном, революционном изменении сущности рабочего хода, а не об его интенсификации. В большинстве случаев результат таких изменений или не всегда точно можно предсказать, или он ясен, но техническое осуществление замысла сопряжено с большими трудностями. Например, несмотря на то, что про­цесс разделения смеси газов неоднократно совершенствовался, существенно расширить использование этого процесса оказалось возможным только с помощью применения лазерного из­лучения. Именно совершенствование рабочего хода позволя­ет охарактеризовать данный путь развития как революцион­ный. Непредсказуемость результатов при совершенствовании технологических процессов подобным образом, наличие не­традиционных технических решений позволяют говорить об эвристическом характере реализации такого типа решений.

Можно сформулировать следующие основные свойства тех­нических решений, реализуемых при развитии технологических процессов по эволюционному или революционному пути.

Группа технических решений эволюционного типа харак­теризуется следующими свойствами:

1. Внедрение механизации и автоматизации обязательно связано с увеличением вооруженности рабочего и, следова­тельно, с ростом прошлого труда в единице продукта.

2. Внедрение эволюционных технических решений умень­шает количество затраченного живого труда в единице про­дукта и в большинстве случаев вызывает повышение его производительности.

3. Эффективность технических решений эволюционного типа падает по мере роста производительности труда.

Снижение эффективности обусловлено тем, что по мере усложнения технологического оборудования его модерниза­ция требует еще большего усложнения, а, следовательно, все больших затрат.

Группа технических решений революционного типа ха­рактеризуется следующими свойствами:

1. Технические решения революционного типа всегда более эффективны, чем эволюционного того же назначения.

2. Уменьшение суммарных затрат труда при революцион­ных решениях может осуществляться в результате уменьше­ния как живого, так и прошлого труда на единицу продукта.

3. Революционный путь развития носит неограниченный характер.

Следует пояснить, что большая эффективность решений революционного типа по отношению к техническим решени­ям эволюционного типа есть некое абсолютное свойство всех решений такого типа. Так как реализация революционных решений требует дополнительных исследований, смену техно­логии и основного технологического оборудования, других затрат, то их внедрение становится реальным только при реализации указанного свойства, в противном случае развитие будет идти по эволюционному пути.

Дата добавления: 2014-01-06