Основные термины и определения в области технологий

Глава 1. Системный анализ и классификация

Производственных технологий

Основные термины и определения в области технологий

Технология (от греч. tekhne – искусство, мастерство, ремесло, умение и logos – мысль, слово, знание, наука) – комплекс методов, средств, организационных мер, операций и приёмов изготовления, обслуживания, ремонта и эксплуатации изделий с требуемым качеством и оптимальными затратами, обусловленных текущим уровнем развития науки, техники и производства.

В целом это довольно общее понятие, которое трактуется в различных значениях.

Технология в широком смысле – объём знаний, которые можно использовать для производства товаров и услуг, используя материальные, энергетические, экономические и информационные ресурсы. Можно говорить о технологии в еще более широком смысле слова, как об общем методе ведения дел или решения конкретных проблем в любой области. В юридических документах термин «технология» часто заменяют англоязычным словосочетанием «Know How - Знать как», которое означает научные знания, опыт, секреты производства, необходимые для решения технической или иной задачи.

Технология в узком смысле – способ преобразования вещества, энергии, информации в процессе изготовления продукции, обработки и переработки материалов, сборки готовых изделий, контроля качества и управления процессами.

Изделие – единица продукции, количество которой может измеряться в штуках (экземплярах). К изделиям относятся также завершённые и незавершённые предметы производства, в том числе заготовки и полуфабрикаты.

Процесс (лат. processus – течение, ход, продвижение) – это последовательная смена состояний объектов, стадий развития рассматриваемого явления, а также определённая совокупность последовательных действий, направленных на достижение некоторой цели.

Примерами могут быть рабочий, технологический и производственный процессы

Технология включает в себе методы, приёмы, режим работы, последовательность операций и процедур, она тесно связана с используемыми материалами и применяемыми технологическими средствами: оборудованием, инструментами, оснасткой.

Технологический метод – совокупность закономерностей и правил, определяющих физическую сущность, содержание и последовательность действий при выполнении процессов обработки, сборки, транспортирования, технического контроля, испытания в общем технологическом процессе изготовления или ремонта, установленных безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнению изделия.

Приём – законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении технологического процесса или его части и объединённых одним целевым назначением.

Цель технологии заключается в том, чтобы разложить на составляющие элементы процесс достижения какого-либо результата. Технологию обработки материалов можно представить многоуровневой системой разных по назначению процессов и используемых для их реализации ресурсов. При этом каждый последующий уровень включает в себя процессы предыдущих уровней.

На нижнем, исполнительном технологическом уровне участвуют рабочие процессы физико-химического взаимодействия инструмента и обрабатываемого материала, проходящие в соответствующей среде, например в вакууме или под давлением.

К рабочим относятся, в частности, термические процессы при плавке металлов, процессы обработки материалов давлением, процессы резания пластичных материалов, процессы абразивной обработки хрупких материалов, процессы напыления различных веществ на поверхности изделий, процессы сварки чёрных и цветных металлов, процессы склеивания деталей и многие другие.

Процесс обработки – последовательность действий, направленных на требуемое изменение свойств предметов производства при выполнении технологического процесса.

К предметам производства относятся сырьё, исходные материалы, заготовки и полуфабрикаты, необходимые для изготовления изделий.

Рабочие процессы характеризуются производительностью, определяемой площадью поверхности или объёмом обрабатываемого материала в единицу времени, и удельной энергоёмкостью, т.е. затратами энергии на единицу площади или объёма обрабатываемого материала в единицу времени.

В качестве примера в табл.1.1 приведены основные характеристики процессов размерной обработки металлов разными методами.

Таблица 1.1

Обобщённым показателем технико-экономической эффективности рабочих процессов является их себестоимость, зависящая от выбора метода, параметров инструмента и режимов обработки заданных материалов.

Следующий уровень технологий связан с процессами формообразования, назначением которых является изменение формы, размеров, шероховатости и свойств обрабатываемого материала для получения требуемых заготовок, полуфабрикатов, деталей или готовых изделий посредством исполнительных движений инструмента относительно заготовки.

Формообразующие процессы можно классифицировать по:

· агрегатному состоянию (газообразному, жидкому или твёрдому) материала заготовок или деталей в процессе их обработки,

· по методам исполнения, а также

· по видам и способам выполнения относительных движений инструмента и заготовки.

Формообразующие процессы по методу их исполнения принято подразделять на следующие виды:

- осаждение из парогазовой фазы, в процессе которого образуется форма заготовки в результате её позиционирования относительно направленного потока парообразных или газообразных химических элементов с образованием на поверхности твёрдых осадков;

- быстрое прототипирование (Rapid Prototyping) – процесс послойного формирования трехмерных объектов по их компьютерным моделям из быстротвердеющих полимерных или порошковых материалов;

- литьё, в процессе которого формообразование заготовки или детали осуществляется из жидкого материала путём заполнения им полости заданной формы и размеров с последующим затвердеванием;

- формование, заключающиеся в получении заготовки или детали из порошкового или волоконного материала при заполнении полости заданной формы и размеров с последующим уплотнением;

- гальванопластика – процесс получения формы изделий посредством управляемого осаждения слоя металла на его поверхности из раствора под действием электрического тока;

- обработка давлением, в процессе которой происходит изменение формы, размеров, шероховатости и свойств первичной заготовки (слитка, профиля) в результате пластической деформации или разделения изделия без образования стружки;

- механическая обработка резанием, в процессе которой происходит изменение формы, размеров, шероховатости детали посредством многокоординатного перемещения инструмента относительно заготовки с образованием стружки;

- электрофизическая и электрохимическая обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров, шероховатости поверхностей заготовки при использовании управляемых по направлению и параметрам разных воздействий: электрических разрядов, электронного или оптического излучения, растворения материала в электролите под действием электрического тока и других;

- сборка (монтаж), в процессе которой происходит образование разъёмных и неразъёмных соединений составных частей (деталей или их комплектов) изделия методами укладки, обвязки, навинчивания, сварки, пайки, клепки, склеивания и т.д.

Качество изделий определяется точностью выполнения заданных функций формообразования в технологическом оборудовании, являющимся основным компонентом технологической системы данного производства.

На верхнем уровне технологий обработки материалов рассматриваются технологические процессы, представляющие собой определённую организационную последовательность стадий изготовления продукции посредством требуемого изменения состояния, свойств, форм и размеров предметов производства.

Технологический процесс (согласно ГОСТ 3.1109-82) – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета производства. В общем случае технологическим процессом называют совокупность операций добычи, переработки, обработки, транспортировки, хранения продукта, его технического контроля, сертификации качества и т.д. Технологический процесс характеризуются временнóй последовательностью технологических операций, необходимых для выполнения определенного вида работ.

Технологический процесс может быть отнесён к изделию, его составной части (сборочной единице, комплекту, детали), к методам обработки, формообразования и сборки или к предметам производства.

Технологическая операция – это законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, под одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими исполнителями (например, рабочими органами оборудования или человеком). По технологическим признакам операции расчленяются на установы, позиции, переходы и проходы.

Установом называется часть технологической операции, выполняемой при неизменном положении предмета производства.

Позиция – это фиксированное положение, занимаемое предметом труда совместно с технологической оснасткой относительно инструмента или неподвижных элементов оборудования при выполнении определённой части операции.

Технологический (инструментальный) переход – это законченная часть операции, выполненная одними и теми же средствами технологического оснащения при неизменном режиме работы оборудования и за один установ.

Вспомогательным технологическим переходом называют законченную часть операции, состоящую из действий человека и оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов производства, но необходимы для выполнения технологических переходов. Примерами вспомогательных переходов могут быть процедуры закрепления заготовок и смены инструмента на станках.

Проход – это часть технологического перехода, при котором изменяется конкретное свойство предмета производства без смены инструмента и изменения режима обработки.

Технологической документацией принято называть описание технологических процессов, инструкции по их выполнению, а также технологические правила, требования, карты, графики, спецификации и другие документы. По степени детализации описания в технологической документации различают маршрутные, операционные и маршрутно-операционные технологические процессы.

Маршрутным называют технологический процесс, выполняемый в определённой последовательности операций без указания переходов и режимов обработки.

Операционным называют технологический процесс с полным описанием всех операций процесса в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов.

Маршрутно-операционным называют технологический процесс с сокращённым описанием операций в последовательности их выполнения, но с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.

В зависимости от применения в производственном процессе для решения одной и той же задачи различных приёмов и оборудования различают множество методов реализации технологических процессов: термических, механообрабатывающих, сварочных, сборочных и других.

Разнообразие технологических процессов обусловлено следующими основными факторами:

- видом используемого сырья (исходного материала);

- видом готовой продукции;

- применяемым методом обработки материала;

- используемым методом формообразования изделий;

- количеством стадий (операций) преобразования сырья;

- временными характеристиками операций процесса;

- видом и количеством необходимых материальных, энергетических, трудовых и других ресурсов.

По виду обрабатываемых материалов различают технологии металлов и сплавов, строительных материалов, в частности, природных камней, ювелирных материалов, дерева, керамики, стекла и т.д.

По характеру временнóго протекания технологические процессы делятся на непрерывные, периодические и дискретные.

Непрерывным называется такой процесс, в котором конечный продукт вырабатывается до тех пор, пока подводится исходное сырьё, энергия, инструменты и расходные материалы, управляющие воздействия. К таким процессам можно отнести, например, процессы переработки нефти или угля, дробления камней для получения щебня, непрерывной плавки металлов и ряд других.

Периодическим является технологический процесс, в котором за сравнительно небольшой промежуток времени (часы или дни) вырабатывается определенное, ограниченное количество конечного продукта. При этом в течение отведённого промежутка времени периодический процесс является непрерывным. Примерами периодических процессов могут быть технологические процессы плавки металла в доменной печи, термообработки металлов, литья цветных сплавов и т.д.

Дискретным называется технологический процесс, в котором конечный продукт вырабатывается за определенные промежутки времени, и этот циклический процесс можно остановить, а также продолжить с любой технологической операции без снижения заданного уровня качества. Примерами дискретных технологических процессов являются обработки заготовок на станках, сборки изделий на конвейере, испытания готовой продукции и т.п.

Важнейшими направлениями развития технологий являются:

- использование наиболее эффективных технологических процессов, основанных на комплексной обработке материалов на оборудовании многоцелевого назначения при ограниченном количестве инструментов и экономии ресурсов;

- внедрение безотходных и малоотходных технологий, которые позволяют наиболее полно использовать, сырьё, исходные материалы энергию и способствуют оздоровлению окружающей среды;

- переход, где это возможно, от периодических технологических процессов к непрерывным, что позволяет резко увеличить объём производства продукции и результативнее использовать технологическое оборудование.

Основную часть производственного процесса составляют технологические процессы, в ходе которых происходят изменения геометрических форм, размеров и физико-химических свойств выпускаемой продукции.

Основными показателями эффективности технологических процессовобработки материалов являются:

· удельный расход сырья, материалов, полуфабрикатов и энергии на единицу продукции;

· выход (количество) и потребительское качество готовой продукции (изделий);

· уровень производительности труда;

· интенсивность процесса;

· затраты на производство;

· себестоимость продукции.

Производственный процесс – комплекс взаимосвязанных технологических процессов в сочетании с процессами подготовки, организации и управления производственной деятельностью предприятия, направленных на изготовление определённых видов продукции в требуемом количестве, качестве и ассортименте в заданные сроки. Производственный процесс состоит из основных, вспомогательных и обслуживающих процессов (рис.1.1).

Рис. 1.1. Структура производственных процессов

Вспомогательные процессы – это процессы, которые обеспечивают бесперебойное протекание основных процессов: изготовление и восстановление инструментов и оснастки; наладка и настройка оборудования; ремонт средств технологического оснащения; обеспечение производства всеми видами энергии и т. д.

Не создающие продукцию процессы, связанные с дополнительным обеспечением как основных, так и вспомогательных процессов, относятся к обслуживающим процессам. К ним относятся, например, складирование сырья, полуфабрикатов и изделий; хранение драгоценных материалов; транспортирование предметов труда; технический контроль продукции.

Процессы подготовки производства включают в себя конструирование и расчёт выпускаемой предприятием продукции, проектирование технологических процессов её изготовления, подготовку необходимой технологической документации, конструирование и изготовление нестандартного инструмента и оснастки, а также разработку и отладку управляющих программ для технологического оборудования, оснащённого с компьютерными системами управления.

В настоящее время эти процессы осуществляются посредством информационных технологийпри совместном применении автоматизированных систем:

· проектирования (САПР или CAD – Computer Aided Design),

· расчётов и функционального анализа (CAE – Computer Aided Engineering) и

· технологической подготовки производства (АСТПП или CAM – Computer Aided Manufacturing).

В системах подготовки камнеобрабатывающих, гранильных и ювелирных производств необходимо выделять системы художественного (ART) и технического (CAD-CAM) проектирования.

Для решения проблем интеграции компонентов компьютерных систем ART/CAD/САЕ/САМ различного назначения и координации их работы используются системы управления проектными данными PDM – Product Data Management. Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной CAD, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными автоматизированными системами проектирования.

Процессы организации и управления производством поддерживаются автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП) и управления предприятием (АСУП).

АСУТП – это человеко-машинные системы, обеспечивающие управление организационно-технологическими процессами, а также комплексами технологического оборудования. В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать управляющие программы для этого оборудования.

Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы числового программного управления (ЧПУ или CNC – Computer Numerical Control) на базе контроллеров, т.е. специализированных промышленных компьютеров, которые встроены в технологическое оборудование.

Наиболее развитые АСУП выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом рынка, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учётом основных фондов и т. п.

К АСУП относятся, в частности, системы планирования ресурсов и управления предприятием – ERP (Enterprise Resource Planning), планирования потребностей производства – MRP (Manufacturing Require-ment Planning), управления всеми этапами снабжения и контроля материальными потоками на предприятии – SCM (Supply Chain Management).

Управление данными в информационном пространстве предприятия, едином для различных автоматизированных систем, возлагается на систему управления жизненным циклом продукции, реализующую технологии PLM (Product Lifecycle Management). Технологии PLM объединяют методики и средства информационной поддержки продукции на протяжении всех этапов её жизненного цикла.

Жизненный цикл продукции (ЖЦП) – это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей в определённом виде продукции до момента удовлетворения этих потребностей, утилизации или ликвидации продукта.

Основными этапами ЖЦП являются:

проектирование,

производство,

эксплуатация,

утилизация.

Информационную PLM-технологию обычно применяют по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами, а также к сложной наукоёмкой продукции высокотехнологичных предприятий.

Высокие технологии или High Technology (Hi-Tech) – термин, определяющий такие понятия, как наукоемкие технологии, передовые, прогрессивные, критические, прорывные технологии. В мировой практике к высоким технологиям, как правило, относят те производственные технологии, в которых непосредственно использованы новейшие достижения фундаментальных и прикладных наук: микроэлектроннные, информационные и телекоммуникационные технологии, биотехнологии, технологии создания новых материалов, нанотехнологии и другие.

Одной из главных характеристик высоких технологий является значительное возрастание доли необходимых для их разработки научных знаний во всей совокупности технологических знаний. Для высоких технологий характерно быстрое моральное старение, которое наступает иногда уже к моменту внедрения в производство.

Следующий важный аспект, связанный с Hi-Tech, заключается в том, что они требуют для своего создания комплексного, межотраслевого и междисциплинарного знания. Высокие технологии взаимосвязаны между собой и обусловливают друг друга.

Появление Hi-Tech связано, прежде всего, с революцией в вычислительной технике, приведшей к созданию компьютеров нового поколения и современных информационных и других инновационных технологий.

Инновационные технологии – комплексы методов и средств, поддерживающих этапы реализации нововведения в любой сфере деятельности.

Различают виды инновационных технологий:

· внедрение (первое появление на рынке доведение до проектной мощности новой технологии);

· тренинг (подготовка кадров и создание малых внедренческих предприятий);

· консалтинг (консультирование производителей, продавцов, покупателей по вопросам в сфере технологической, технической и другой деятельности);

· трансферт (передача одним лицом другому лицу права владения патентной и другой собственностью);

· инжиниринг (комплекс инженерно-консультационных услуг по подготовке и обеспечению всех этапов инновационного цикла).

Жизненный цикл технологии – это совокупность стадий от зарождения технологических нововведений до их отмирания. Жизненный цикл технологии состоит из 5 этапов:

· инновационная технология – новейшая технология, которая имеет высокий научный потенциал;

· передовая технология – достаточно новая технология, которая зарекомендовала себя, но ещё не имеет широкого распространения на рынке;

· современная технология – признанная технология, которая является стандартом и пользуется повышенным спросом;

· традиционная технология – по-прежнему полезная технология, но уступающая уже существующей более новой технологии;

· устаревшая технология – технология, пользующаяся очень малым спросом и подлежащая замене на более совершенную технологию.

Контрольные задания для самопроверки

1. Дайте определения понятиям «технология», «технологический метод» и «технологический процесс»; приведите примеры.

2. Дайте определение понятиям «рабочий процесс» и «процесс обработки материала»; приведите примеры этих процессов.

3. Назовите основные характеристики рабочих процессов и направления их совершенствования; приведите примеры.

4. Дайте определение понятию «процессы формообразования» обрабатываемых материалов; приведите примеры таких процессов.

5. Назовите основные виды формообразующих процессов в соответствии с их классификацией по методу исполнения.

6. Дайте определения понятиям «технологическая операция», «технологический переход» и «проход инструмента»; приведите примеры.

7. Дайте определение понятиям «установ» и «позиция» при выполнении технологической операции; приведите примеры.

8. Дайте определения понятиям «маршрутный», «операционный» и «маршрутно-операционный» технологический процесс; назовите основные стандартные документы для описания технологических процессов.

9. Назовите виды технологических процессов в зависимости от основных признаков их классификации; приведите примеры.

10. Дайте определение понятию «производственный процесс» и поясните структуру этого процесса; приведите пример.

11. Назовите основные функции процесса подготовки производства и современные методы его выполнения.

12. Назовите основные функции процессов организации и управления производством и эффективные методы их осуществления.

13. Дайте определение понятию «жизненный цикл продукции»; назовите его основные этапы, методы и средства управления.

14. Дайте определения понятиям «высокие», «инновационные» технологии и «жизненный цикл технологии»; поясните их примерами.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: