Производственные процессы являются основой любой промышленной деятельности. Они представляют собой сложную сеть взаимосвязанных операций, преобразующих сырье в готовую продукцию.
В этой статье мы рассмотрим, как координированное воздействие различных видов энергии на материалы приводит к изменениям их физических и химических свойств, а также как эти процессы могут быть разделены на отдельные операции для улучшения эффективности и управления и интеграции с автоматизированными системами.
Производственный и технологический процессы
Производственный процесс — это совокупность всех действий (операций), направленных на создание определенного продукта. Он включает все технологические, энергетические, транспортные, складские, ремонтно-восстановительные операции и работы.
Для получения готовой продукции в производственном процессе осуществляется координированное воздействие различных видов энергии на материал (сырье и полуфабрикаты), что приводит к изменению размеров, физических и химических свойств последнего.
Производственный процесс любой сложности можно расчленить на ряд производственных операций. Производственная операция характеризуется тем, что имеет однородные технологию, инструмент, оборудование и т. п. Технологический процесс является составной частью производственного процесса.
Технологический процесс — это совокупность всех физических (в частности, механических), химических и других способов обработки (переработки) сырья и полуфабрикатов и изготовления готового продукта (изделия). Операции по транспортированию сырья, полуфабрикатов, изделий включаются в технологический процесс.
В промышленности применяют два основных вида технологического процесса — прерывный (дискретный) и непрерывный.
Технологический процесс, который осуществляется без остановок и перерывов, где материалы или продукция перемещаются беспрепятственно от одного устройства к другому, называется непрерывным. Такие процессы идеально подходят для автоматизации, что делает их предпочтительными во многих отраслях.
В настоящее время непрерывные процессы активно заменяют прерывные, благодаря своей эффективности и способности к интеграции с автоматизированными системами. Это направление развития технологий становится все более актуальным и востребованным.
Характеристики технологических процессов
Технологический процесс может осуществляться в разнообразных условиях, но существуют определённые режимы, которые гарантируют максимальную эффективность и высочайшее качество продукции. Эти идеальные условия известны как оптимальный технологический режим.
Он устанавливается на основе заранее определённых или регулируемых в ходе работы значений ключевых параметров, отражающих особенности процесса. К таким параметрам относятся температура, давление, расход жидкостей, сыпучих или крупногабаритных материалов, а также размеры (гранулометрия) используемых материалов и прочее.
Каждый технологический процесс можно разделить на отдельные сравнительно простые действия. Одни действия совершаются одновременно, т. е. параллельно, другие следуют одно за другим, т. е. последовательно, третьи протекают частично одновременно, частично последовательно.
В любом технологическом процессе можно выделить три составные части:
- рабочий процесс;
- операции управления;
- операции контроля.
В свою очередь рабочий процесс подразделяется на:
- собственно рабочие процессы;
- транспортные процессы;
- операции обслуживания.
Операции управления процессами включают:
- эксплуатационное управление, целью которого является проведение процесса при заданном количестве и качестве выпускаемого продукта;
- наладочное управление, когда производится настройка и регулирование машин и механизмов, т. е. приспособление их к выполнению заданных операций.
В операции контроля входят:
- собственно контроль, т. е. измерение фактических значений параметров, характеризующих технологический процесс и установление соответствия хода и результатов процесса заданным значениям;
- контроль с целью проведения операции защиты, т. е. прекращения технологического процесса при ненормальных режимах работы, неправильном протекании процесса, в случае аварий и т. п.
Контроль и управление технологическим процессом должны быть взаимно связаны. По результатам полученной информации вырабатывают и осуществляют соответствующие операции управления.
Для проведения технологического процесса необходимо наличие:
- источника вещества и энергии;
- объекта, где перерабатывается вещество или преобразуется энергия; в) датчиков и устройств, собирающих информацию о технологическом процессе;
- линии передачи управляющего воздействия;
- органа управления процессом.
Управление процессом обеспечивает его течение в соответствии е заданным режимом от начала и до конца, т. е. получение заданного продукта.
Под режимом процесса следует понимать определенное (обычно заданное) сочетание качественных и количественных параметров работы оборудования и ход технологического процесса.
Параметр — это величина, характеризующая условия проведения режима, например давление и температура пара, напор и расход жидкости, температура сушки и обжига, давление прессования, количество тепла и т. д.
В зависимости от требуемых режимов управление процессом можно разделить на:
- процессы со свободным режимом (неуправляемые);
- процессы со свободным режимом в определенных, наперед заданных пределах;
- процессы с управляемым режимом.
В качестве примера процесса со свободным режимом можно привести генератор переменного тока, в котором частота тока зависит от числа оборотов ротора.
Примером процесса со свободным режимом в определенных, наперед заданных пределах может служить газопровод, давление газа в котором не должно превышать определенной величины. Поддержание уровня воды в водонапорной башне или подача воздуха к горелкам котла при изменении подачи газа — процессы с управляемым режимом.