Автоматизация складов материалов и изделий

Содержание

 

Введение

 

Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации.

Автоматизация производства – основа развития современной промышленности, генеральное направление технического прогресса. Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.

Автоматизация производства является одним из основных факторов научно-технической революции, открывающей перед человечеством беспредельные возможности преобразования природы, создания огромных материальных богатств, умножения творческих возможностей человека.[1]

Большое развитие получила автоматизация в промышленности строительных материалов. За несколько десятилетий пройден путь от элементарных средств контроля и дистанционного управления процессом до типовых локальных систем автоматического контроля и регулирования отдельных агрегатов производства и далее – к широкому охвату предприятий цементной промышленности, асбестовой, стекольной, асбестоцементной, керамической и других автоматизированными системами управления технологическими процессами и автоматизированными системами управления производством, т.е. системами, реализующими весьма сложные функции управления[2].

Промышленность строительных материалов отличает от других отраслей многообразие и сложность технологических процессов, их большая энергоемкость[3].

На заводах железобетонных изделий автоматизируется ряд технологических процессов: частично автоматизирована разгрузка, транспорт сырья и бетонной

смеси, дозирование и перемешивание. Применяется дистанционное управление почти на всех рабочих операциях (загрузки форм, затирка панелей и т. д.). В камерах и кассетах тепловлажностной обработки имеется автоматическое регулирование температуры. Вместе с тем эти установки не связаны друг с другом.

 Благодаря  автоматизации этих процессов  происходит значительная экономия  материалов, повышается качество  изделий, сокращается время обработки, т. е. увеличивается производительность  труда.

Возможности современной техники настолько богаты, что позволяют автоматизировать любую отрасль производства. Однако уровень автоматизации определяется, в первую очередь, экономикой и поэтому различные отрасли промышленности в разной степени автоматизированы.

Прежде всего, автоматизация внедряется на тех производственных процессах, за ходом которых человек не в состоянии следить, и там, где пребывание опасно для здоровья и жизни человека. В остальных случаях внедрение автоматических устройств в производство зависит от степени механизации производства и от того, какую выгоду дает автоматизация[4].

 

 
1 Роль и значение автоматизации  в производственных процессах

 

В строительной индустрии автоматизация производства внедряется как на заводах строительных материалов, так и в строительстве. Особенно успешно автоматизируются заводы по производству стекла и цемента. На некоторых цементных заводах внедрены и успешно действуют управляющие вычислительные машины. В зависимости от степени автоматизации функции управления различают: ручное, автоматизированное и автоматическое управление. При ручном управлении все функции процесса выполняет человек – оператор. В автоматизированном управлении часть функций выполняет человек, а другую часть – автоматические устройства. При автоматическом управлении все функции выполняют автоматические устройства.

В зависимости от характера и объёма операций, выполняемых автоматическими устройствами, различают следующие виды автоматизации:

- автоматический  контроль, при котором с помощью  приборов осуществляется измерение  величины, её регистрация, указание  её значения, автоматическая сигнализация  максимальных и минимальных значений;

- автоматическое  управление регулирующими органами  в объекте регулирования;

- автоматическое  регулирование, автоматическое поддержание  заданных значений каких-либо  физических величин в заранее  принятых условиях.

Перечисленные виды автоматизации могут быть реализованы либо с помощью приборов, снабжённых показывающим, записывающим и регулирующим устройствами, и предназначенных обычно для контроля и автоматического управления одним параметром, либо с помощью вычислительных машин, контролирующих и управляющих большим числом параметров.

Приборы контроля и автоматического регулирования классифицируют следующим образом:

- измерительные преобразователи (датчики), позволяющие измерить контроли руемую величину и преобразовать её в сигнал, удобный для дальнейшего использования;

- вторичные  приборы, действующие совместно  с датчиками и позволяющие  записывать, показывать контролируемую  величину, сигнализировать о её  каких-либо отклонениях, преобразовывать  и передавать сигнал на автоматические  регуляторы;

- автоматические  регуляторы, воспринимающие сигнал  от датчика о действительном  значении регулируемой величины, а от задатчика – о заданном значении регулируемой величины; сравнивающие их в случае различия, усиливающие разность этих величин, воздействующие через исполнительные устройства на регулирующий орган для приведения регулируемой величины в соответствие с заданным значением;

- исполнительные  устройства, позволяющие воздействовать  на регулирующий орган для  изменения подачи вещества или  энергии в регулируемый объект;

- сигнализирующие  устройства, позволяющие известить  о достижении регулируемой величиной  определённого уровня или аварийного  значения.

Процесс промышленного производства предполагает создание необходимых запасов сырьевых и вспомогательных материалов, обеспечение последовательного продвижения объекта труда между участками и цехами, а также накопление, комплектацию и отправку готовой продукции. Все эти операции осуществляются грузопроводящей сетью предприятий, в которую входят транспорт и склады. Еще недавно складирование было отделено от основного процесса производства. Развитие мощности заводов, усовершенствование технологических параметров производственных процессов усиление интенсивности грузопотоков на предприятиях в корне изменило представление о складах как отчужденных от производства хранилищах, где сырье и полуфабрикаты пассивно ожидают ввода в обработку. Сейчас с помощью складов регулируют материальный контакт предприятия с внешними грузопроводящими сетями. На складах проводят подготовку и первичную обработку сырья, им передан ряд других производственных операций. Все это свидетельствует о более глубоком и органичном их врастании в общую технологическую схему производства. Значительно возрос уровень технической оснащенности, усовершенствованы принципы организации деятельности складов. Быстрое развитие транспортно-складского звена предприятия обусловлено общей тенденцией производства к автоматизации процессов, опирающихся на полную интеграцию операций по обработке, перемещению и складированию промышленных грузов.

Задачами складов на современном предприятии являются: обеспечение производства непрерывным или периодическим (в соответствие с технологией) вводом материалов в обработку; сокращение непроизводительных запасов материалов на участка непосредственного хранения; регулирование грузовых потоков между участками производства; контроль за транспортно-складскими процессами и подготовка информации об уровне запасов и характере их продвижения по технологическим линиям [5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Характеристика складов материалов и изделий

 

При проектировании производственных складов учитывают три основных группы требований [6]: производственно-технологические; требования к характеру хранения грузов и к архитектурно-композиционному решению складов – их размещению на генеральном плане, типу складских зданий, их этажности, конструкции и художественному образу. Следовательно, производственные склады разделяют на три группы по производственным требования, способу хранения материала и принципам объемно-планировочных решений (табл.1).

Таблица 1. Классификация производственных складов

По производственных требования	По характеру грузов	По размещению и типу сооружений
1.Назначение: - Приемные узлы - Склады сырья и исходных  материалов - Внутрицеховые склады - Промежуточные склады - Склады готовой продукции + экспедиционные участки - Склады отходов 2.Система складирования: - Склады статичной организации - Склады динамичной организ. - Мобильные склады 3.Обслуживающий транспорт: - Непрерывный - Периодический - Работающий на фиксированных трассах движения (рельсовый, трубоводный, конвейерный) - Работающий на свободных трассах движения (безрельсовый)	1.Универсальные 2.Специальные для хранения  грузов с учетом: А) агрегатного состояния (газообразные, жидкие, твердно-навалочные, тарно-штучные, штучные); Б) химической активности (инертные, активные); В) пожароопасности (категория сгораемости А,Б,В,Г,Д); Г) необходимости особой изоляции (ядовитые, взрывоопасные, радиоактивные)	1.Размещение: - отдельно стоящие склады; - склады, примыкающие к  цехам; - внутрицеховые склады  и кладовые; 2.Уровень заложения складов: - надземные; - подземные (подвальные); - наземные; 3.Схема объемно-планировочного  решения: - однопролетные; - многопролетные; - одноэтажные; - в том числе высотные; - многоэтажные; 4.Тип здания: - открытый; - полузакрытый; - закрытый; 5.Типа инженерных сооружений: - открытые оборудованные  площадки; - бункеры, силосы, емкости  для жидких и газообразных  продуктов; 6.Внутренний температурно-влажностный  режим (ТВР): - отапливаемые; - неотапливаемые; - требующие специального  ТВР;

 

 

 

При создании автоматизированных транспортно-складских систем (АТСС) решают задачи не только хранения заготовок, деталей, инструмента, оснастки, но и выбора наиболее эффективных, рациональных компоновок оборудования и маршрутов. 
        Существует два основных конструктивных варианта построения АТСС: с совмещенными и раздельными транспортной и складской подсистемами. 
        На рис. 1 показана ГПС с совмещенной транспортно-накопительной системой. Станки 1 расположены параллельно стеллажу-накопителю 2. Кран-штабелер 4 перемещается вдоль фронта станков и обслуживает как стеллаж-накопитель, так и станки. По команде от системы управления кран-штабелер забирает из определенной ячейки стеллажа-накопителя необходимую заготовку и перемещает ее на перегрузочный стол 3 соответствующего станка. Готовые детали кран-штабелер забирает с перегрузочного стола и переносит в свободные ячейки стеллажа-накопителя. В данном случае не требуется специальной транспортной системы для обслуживания станков, так как эти функции выполняет кран-штабелер. 
        Схема ГПС с раздельной транспортно-накопительной системой с четырьмя стеллажными накопителями 7 и двумя кранами-штабелерами 6 показана на рис. 2. В данной системе автоматическая транспортная тележка 4, перемещаясь по прямолинейному транспортному рельсовому пути 5, обслуживает несколько единиц технологического оборудования. Из стеллажного склада 7 кран-штабелер 6 подает заготовки в таре на перегрузочный стол 1. Далее транспортная тележка по мере необходимости забирает с перегрузочного стола тару с заготовками и транспортирует ее к накопителям 3 станков 2. Установив тару с заготовками на накопитель, перегрузочное устройство транспортной тележки забирает тару с готовыми деталями и транспортирует ее на перегрузочный стол стеллажного склада. Затем кран-штабелер по команде от системы управления забирает тару с готовыми деталями и устанавливает ее в свободную ячейку стеллажа. 
        В приведенных компоновках использованы автоматизированные стеллажные склады-накопители, которые предназначены для приема, хранения, выдачи в производство и учета заготовок, основного и вспомогательного материалов, тары, инструментов, приспособлений, роботов, манипуляторов, готовых изделий, бракованных деталей, отходов производства с целью обеспечения эффективного производственного процесса переналаживаемой автоматизированной системы. 
        В зависимости от конструктивных особенностей и технической оснащенности выделяют основные типы автоматизированных складов: 
        – клеточные стеллажные с автоматическим краном-штабелером или мостовым краном-штабелером; 
        – гравитационные стеллажные с краном-штабелером; 
        - элеваторные стеллажные; 
        – подвесные в сочетании с толкающим конвейером, имеющим автоматическое адресование грузов. 
Наиболее распространены склады со стеллажными роботами-штабелерами, поскольку они весьма производительны, занимают мало места и их легче автоматизировать.         Робот-штабелер – напольная рельсовая машина, позволяющая накапливать заготовки и материалы в ячейках склада и осуществлять выдачу заготовок и материалов в стандартной таре или поддонах на приемно-выдающие устройства складов. 
        В единичном и мелкосерийном производстве целесообразно применять стеллажные склады с автоматическими мостовыми кранами-штабелерами. 
        При небольшой номенклатуре грузов и сравнительно больших запасах материалов и деталей используют автоматизированные склады с гравитационными стеллажами. Склады с автоматизированными элеваторными стеллажами целесообразно применять при малых грузопотоках, небольших сроках и запасах хранения грузов и малых размерах самих деталей и изделий. 
        К технологическому оборудованию автоматизированных складов относят: складскую тару, стеллажи, краны-роботы-штабелеры, перегрузочные устройства. 
        Выбор типа оборудования склада осуществляют с учетом грузопотоков участка или цеха, конструктивно-технологических особенностей изделий и заготовок, сроков хранения, применяемого на участке технологического оборудования. 
        Компоновка складов зависит от типа и характера производства, производственной программы, внутрицехового и внутрисистемного транспорта, характеристик производственного здания, где размещается проектируемый участок или цех, а также от типа и оборудования самих складов, их основных параметров. 
        Наиболее рациональна компоновка складов в АПС, когда они максимально приближены к технологическому оборудованию. При этом кран-штабелер выполняет не только функции складирования, но и распределяет по рабочим местам материалы, заготовки, изделия, т. е. стыкует склад с технологическим комплексом. Один или несколько стеллажей склада размещают вдоль производственного участка рядом с оборудованием. 
        При линейных компоновках АПС склады располагают в торцах производственного участка и оснащают стеллажными или мостовыми автоматическими кранами-штабелерами (рис. 3). При небольших грузопотоках роботы-штабелеры используют как транспортно-складские роботы и для подачи заготовок на перегрузочные устройства. Мостовые краны-штабелеры используют при меньших грузопотоках и больших объемах хранения материалов, заготовок, готовых изделий. 
        При большой потребной вместимости склада и небольшой номенклатуре хранимых материалов, заготовок, изделий целесообразна компоновочная схема с блочным гравитационным складом, которая позволяет эффективно использовать площадь и объем производственного здания (рис. 4). Для подобных складов возможна компоновка с перпендикулярным в плане расположением стеллажей по отношению к рядам станков или линейная компоновка, при которой стеллажи ориентированы в том же направлении, что и ряды станков производственного участка. Последние ТНС широко используют в мелкосерийном производстве на предметно-замкнутых участках. 
        Предпочтительность применения того или иного варианта компоновок и технического оснащения определяют расчетом. 
        При проектировании автоматических складов определяют: 
        – функции склада; 
        – потребную вместимость; 
        – параметры склада; 
        – выбирают или проектируют нестандартное оборудование; 
        – выбирают системы автоматического управления; 
        – технико-экономические показатели. 
        Потребную вместимость склада устанавливают в соответствии с нормативными запасами грузов, хранящихся на складе[7].