close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лекция № 4 ТОП. Тема: Технологический процесс, как основа производства.

код для вставки
План лекции 1.Определение и понятие технологического процесса. 2.Виды технологических процессов (техпроцессов). 3.Закономерность развития технологического процесса. 4.Технико-экономические показатели технологических процессов. 5.Структура и
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
АЗЕРБАЙДЖАНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Технология пищевых продуктов»
Дисциплина: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА
Специальность: İİ 05.04.05 – «Организация и управление промышленности»
Преподаватель: доц., к.т.н. Эльданиз Энвер оглы Байрамов
Лекция № 4
Тема: Технологический процесс, как основа производства.
План лекции
1.Определение и понятие технологического процесса.
2.Виды технологических процессов (техпроцессов).
3.Закономерность развития технологического процесса.
4.Технико-экономические показатели технологических процессов.
5.Структура и уровни технологических систем.
6.Типы технологических процессов.
7.Проектирование технологических процессов.
8.Классификация технологических процессов и аппаратов пищевых
производств.
9.Классификация технологических потоков (связей) пищевых производств.
Литература.
1. Анчишкин А. И. Наука. Техника. Экономика.- М.:Экономика, 1986. -215с.
2. Васильева И. Н. Экономические основы технологического развития. - М.: Банки и Биржи,
1995. - 165 с.
3. Глазьев С. Ю. Экономическая теория технического развития. М.: Наука, 1990. - 241 с.
4. Дворцин М.Д. Основы теорий научно-технического развития производства. М.: Изд.
МИНХ им. Г.В.Плеханова, 1988. — 251с.
5. Асаль Р. Роботы и автоматизация производства / Пер. с англ. М. Ю. Евстигнеева и др. М.: Машиностроение, 2001. - 448 с.: ил.
6. Промышленные роботы: Внедрение и эффективность: Пер. с яп. / Асаи К., Кигими С.,
Кодзима Т. И др. - М.: Мир, 2002. - 384 с.; ил.
7. Роботизированные производственные комплексы / Ю. А.Козырев, А. А. Кудинов,
В.Э.Булатов и др.; Под ред. Ю. Г. Козырева, А.А. Кудинова. - М.: Машиностроение, 2002.
- 272 с.; ил.
8. Системы производственные гибкие. Термины и определения, номенклатура показателей.
ГОСТ 26228-90.
4.1
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
1. Определение технологического процесса.
Технологический процесс  это совокупность физико-химических или
физико-механических превращений веществ, изменение значений параметров
тел и материальных сред, целенаправленно проводимых на технологическом
оборудовании или в аппарате (системе взаимосвязанных аппаратов, агрегате,
машине и т. д.). Т. п. разделяют на взрывоопасные, пожароопасные, повышенной пожарной опасности.
Технологический процесс  совокупность последовательно выполняемых
операций, образующих вместе единый процесс преобразования исходного
сырья в готовую продукцию (рис.4.1).
Рис. 4.1. Технологический процесс
Технологический процесс, сокр. техпроцесс  последовательность технологических операций, необходимых для выполнения определенного вида
работ. Технологический процесс состоит из технологических (рабочих) операций, которые, в свою очередь, складываются из рабочих движений (приёмов). В
зависимости от применения в производственном процессе для решения одной и
той же задачи различных приёмов и оборудования различают типы техпроцессов (рис.4.2).
Технологический процесс  совокупность всех действий людей и орудий
производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или
ремонта выпускаемых предметов торговли. Предметом торговли называется
любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению
на предприятии.
4.2
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Рис. 4.2. Технологический процесс и оборудование
(хлебопекарное производство)
Технологическая карта – это документ, содержащий необходимые сведения, инструкции для персонала, выполняющего некий технологический процесс или техническое обслуживание объекта.
Технологическая карта (ТК) должна отвечать на вопросы:
 Какие операции необходимо выполнять?
 В какой последовательности выполняются операции?
 С какой периодичностью необходимо выполнять операции (при повторении
операции более одного раза)?
 Сколько уходит времени на выполнение каждой операции?
 Результат выполнения каждой операции?
 Какие необходимы инструменты и материалы для выполнения операции?
Технологические карты разрабатываются в случае:
 Высокой сложности выполняемых операций;
 Наличие спорных элементов в операциях, неоднозначностей;
 При необходимости определения трудозатрат на эксплуатацию объекта.
Как правило, ТК составляется для каждого объекта отдельно и оформляется в виде таблицы. В одной ТК могут быть учтены различные, но схожие
модели объектов. Технологическая карта составляется техническими службами
предприятия и утверждается руководителем предприятия (главным инженером,
главным агрономом).
Требования к технологическому процессу. Основные требования к
технологическому процессу:
 Технологический процесс разрабатывается для производства продукта (изготовления или ремонта предмета торговли и т.д.) или совершенствования
действующего технологического процесса в соответствии с достижениями
науки и техники.
4.3
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
 Технологический процесс разрабатывается для продуктов (предметов торговли), форма (конструкция) которых отработана на технологичность.
 Технологический процесс должен быть прогрессивным и обеспечивать
повышение эффективности труда и качества продуктов (предметов торговли), сокращение трудовых и материальных издержек на его реализацию.
 Технологический процесс разрабатывают на основе имеющегося типового
или группового технологического процесса, а при их отсутствии на основе
использования ранее принятых прогрессивных решений, содержащихся в
действующих единичных технологических процессов изготовления аналогичных продуктов (предметов торговли).
 Технологический процесс должен соответствовать требованиям техники
безопасности, промышленной санитарии и охране окружающей среды.
2. Виды технологических процессов.
Технологические процессы в зависимости от своего назначения и условий производства могут иметь различные виды и формы.
Вид технологического процесса определяется числом изделий,
охватываемых процессом (одно изделие, группа однотипных или разнотипных
или разнотипных изделий).
В соответствии с ГОСТ 3 110982 технологические процессы подразделяют на единичные, унифицированные, типовые, групповые, перспективные,
рабочие, проектные, временные и стандартные.
Единичный технологический процесс  это технологический процесс
изготовления изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства. Разработка такого процесса характерна для оригинальных изделий, не имеющих общих признаков с изделиями, ранее изготовленными на предприятии.
Унифицированный технологический процесс  это технологический процесс, относящийся к группе изделий (деталей), характеризующихся общностью
конфигурационных (конструктивных) и технологических признаков. Унифицированные технологические процессы подразделяются на типовые и групповые
и находят широкое применение во всех видах серийного производства.
Типовой технологический процесс  это технологический процесс изготовления группы изделий (деталей) с общими конфигурационными (конструктивными) и технологическими признаками, характеризуется общностью содержания и последовательности большинства технологических операций для
группы таких изделий (деталей) и используется как информационная основа
при разработке рабочего технологического процесса (рис.4.3).
Групповой технологический процесс  это технологический процесс
изготовления группы изделий (деталей) с разными конфигурационными (конструктивными), но общими технологическими признаками.
4.4
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Рис.4.3. Типовой технологический процесс.
В соответствии с этим определением групповой технологический процесс представляет собой процесс обработки изделий (деталей) различной
конфигурации, состоящий из комплекса групповых технологических операций,
выполняемых на специализированных рабочих местах в последовательности
технологического маршрута изготовления определенной группы изделий
(деталей) (ГОСТ 1431675). Групповые процессы, применяемые в промышленности, разрабатывают на конфигурационно и технологически сходные
4.5
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
изделия (детали) для всех типов производства, не только на уровне предприятия.
Перспективный технологический процесс  это технологический процесс, соответствующий современным достижениям науки и техники, методы и
средства осуществления, которого полностью или частично предстоит освоить
на предприятии.
Рабочий технологический процесс  это технологический процесс, выполняемый по рабочей технологической документации, разрабатывается только
на уровне предприятия и применяется для изготовления конкретного изделия
(или конкретной детали).
Проектный технологический процесс  это технологический процесс, выполняемый по предварительному проекту технологической документации.
Временный технологический процесс  это технологический процесс,
применяемый на предприятии в течение ограниченного периода времени из-за
отсутствия надлежащего оборудования или в связи с аварией до замены на
более современный.
Стандартный технологический процесс  это технологический процесс,
установленный стандартом и выполняемый по рабочей технологической
документации, оформленной стандартом (ОСТ, СТП), и относящийся к конкретному оборудованию, режимам обработки и технологической оснастке.
Комплексный технологический процесс  это технологический процесс, в
состав которого включаются не только технологические операции, но и
транспортно-накопительные, контрольные, моечные, загрузочно-разгрузочные
и др. Такие процессы проектируются при создании АЛ и ГПС.
Технологическая документация представляет собой комплект технологических документов необходимых и достаточных для выполнения технологического процесса (операции). По степени детализации описания технологических процессов может быть:
1. Маршрутное описание  это сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без
указания переходов и технологических режимов.
2. Операционное описание  это полное описание всех технологических
операций в последовательности выполнения с указанием переходов и технологических режимов.
3. Маршрутно-операционное описание  это сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических
документах. Степень детализации описания зависит от сложности выполняемых работ, типа производства и конкретных условий производства (рис.4.4).
4.6
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Рис.4.4. Технологический процесс изготовления шоколада.
3. Закономерность развития технологического процесса
В рамках простого технологического процесса имеет место однозначная зависимость между эвристичностью развития этого процесса и ростом его
уровня технологии. С одной стороны, прогрессивные изменения или замена
рабочего хода технологического процесса вызывают увеличение уровня технологии, с другой, рост уровня технологии возможен только при развитии технологического процесса по эвристическому пути. Если система технологических
процессов состоит из нескольких простых процессов, то такая зависимость уже
не будет иметь места ввиду того, что рост уровня технологии систем происходит не только в результате изменения рабочих ходов, но и в результате изменения пропорций технологических процессов, составляющих систему. Поэтому,
чтобы определить границу между эвристическим и рационалистическим путями развития и выявить особенности эволюционного и революционного развития, оптимизируют пропорции составляющих системы и проводят экономический анализ.
4.7
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Любая система технологических процессов количественно может быть
оценена максимумом своей производительности при неизменных уровнях
технологии составляющих. Рост уровня технологии, обеспечивающий повышение производительности, является результатом какой-либо рационализации
технологических процессов системы. В данном случае качественного изменения в рабочем ходе технологического процесса не происходит, уровни технологии составляющих системы неизменны. В силу объективных причин технологического характера или причин, связанных с ограниченностью финансовых,
сырьевых, трудовых ресурсов, отдельные составляющие системы могут не
соответствовать степени рационалистического развития, обеспечивающей
оптимальную производительность системы. Дальнейшее развитие технологической системы путем оптимизации пропорций становится возможным только
за счет реализации потенциальных возможностей данного технологического
процесса, в результате чего будет достигнут максимальный (потенциальный)
уровень технологии в данной системе при неизменных условиях ее составляющих. Этот уровень технологии является верхней границей. Ее достижение
будет означать, что последующий прирост уровня технологии данной системы
может быть получен только в результате кардинальных перестроек ее рабочих
ходов, т.е. при эвристическом развитии.
Потенциальный уровень системы обозначают У. Рост величины У считается признаком эвристического развития систем технологических процессов и
показывает не только увеличение реальной производственной системы, но и
открывающиеся возможности для роста эффективности труда и оптимизации
структуры составляющих системы с помощью вложений, направленных на их
рационалистическое развитие.
Необходимым и достаточным условием эвристического развития технологической системы является рост уровня технологии хотя бы одного из составляющих технологических процессов, входящих в состав системы.
Рост уровня технологии системы технологических процессов в результате
наращивания уровня технологии ее составляющих является процессом сложным. Потенциальный уровень системы изменяется пропорционально приросту
уровня технологии технологического процесса и его удельному весу в общем
производстве. Повышение реального уровня технологии системы зависит еще и
от степени рационалистического развития ее составляющих и имеет тенденцию
к замедлению в том случае, когда эвристическое развитие не в достаточной
степени подкрепляется рационалистическим развитием составляющих. Наиболее эффективным будет наращивание уровня технологии в технологических
процессах, которые, во-первых, характеризуются наибольшим удельным весом
в суммарной производительности системы и, во-вторых, являются хорошо
развитыми в рационалистическом плане, но обладают относительно низким
уровнем технологии. Системы технологических процессов неоднородны по
восприятию эволюционного и революционного путей развития. Поэтому возможно, основываясь на выявленных закономерностях, определить условия
развития компонентов системы. В случае, когда имеются в виду незначитель4.8
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
ные рационализации технологического процесса на уровне отдельных предприятий, можно ограничиться максимизацией эффективности непосредственных расходов. Когда речь идет о глобальных перестройках в технологии производства какого-либо товара (или группы продуктов), то наибольшую важность
приобретают вопросы пропорциионального и оптимального развития всех
составляющих системы технологий.
Эвристическое развитие технологической системы (комплекса, отрасли,
подотрасли) может осуществляться за счет соответствующим образом организованного рационалистического развития ее элементов. Однако уровень
технологии благодаря росту технологической вооруженности может расти не
более чем до средневзвешенного уровня технологии элементов технологической системы. Очевидно, что сама возможность увеличения уровня технологии системы за счет технологической вооруженности возникает только как
следствие роста уровней технологии элементов системы.
В современной экономической науке уделяется большое внимание исследованию технологических изменений. Опубликовано много работ, посвященных изучению различных инновационных процессов, сдвигов в отраслевой
структуре хозяйства, изменений тех или иных экономических пропорций,
происходящих под воздействием НТП, и т. п. В то же время, несмотря на сравнительно неплохую изученность многих частных проблем, отдельных явлений
и процессов, связанных с НТП, остается неисследованным ряд глубинных
взаимосвязей и зависимостей, определяющих структуру технико-экономического развития, без понимания которых отдельные разработки частных проблем
не складываются в целостное представление о НТП. Неизученность общих
закономерностей НТП проявляется, в частности, в сохраняющемся разрыве
между макро- и микроуровнем экономического анализа. С одной стороны, в
исследованиях отдельных инновационных процессов макроэкономический
аспект ограничивается обычно анализом влияния того или иного конкретного
нововведения на макроэкономические показатели или изучением общей инновационной активности в экономике (частоты появления нововведений и изобретений, скорости их практического освоения и распространения и других
средних величин).
С другой стороны, изучение структурных сдвигов сосредоточивается,
как правило, на рассмотрении изменений в отраслевых и межотраслевых пропорциях, в соотношениях между первым и вторым подразделениями общественного производства, частями национального прибыли, направляяемыми на
потребление и накопление, и других макроэкономических параметров. Что же
касается взаимосвязи тех или иных структурных сдвигов с распространением
соответствующих нововведений, то в лучшем случае такая взаимосвязь лишь
констатируется, а во многих работах вообще не упоминается. Без ясного понимания механизма интеграции отдельных нововведений в целостные направления НТП структурные сдвиги в экономике не только не могут быть надлежащим образом описаны, но и объяснены с необходимой полнотой для управления технико-экономическим развитием.
4.9
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
4. Технико-экономические показатели технологических процессов
Уровень технологии любого производства оказывает решающее влияние
на его экономические показатели, поэтому выбор оптимального варианта технологического процесса должен осуществляться исходя из важнейших показателей его эффективности, производительности, исходной стоимости и качества
производимой продукции. Производительность  это показатель, характеризующий количество продукции, изготовленной в единицу времени.
Начальная стоимость  совокупность материальных и трудовых издержек предприятия в денежном выражении, необходимых для изготовления и
реализации продукции. Такая начальная стоимость называется полной. Издержки предприятия, непосредственно связанные с производством продукции,
называются фабрично-заводской исходной стоимостью. Соотношение между
различными видами расходов, составляющих первоначальная стоимость, представляет собой структуру начальной стоимости.
Все издержки, необходимые для изготовления продукции, делятся на
четыре основные группы:
1) расхода, связанные с приобретением исходного сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, топлива, воды, электричества;
2) издержки на заработную плату всего числа работников;
3) расхода, связанные с износом;
4) прочие денежные издержки (цеховые и общезаводские расходы на
содержание и ремонт зданий, оборудования, технику безопасности, оплата за
ренту (рента  это добавочный доход, получаемый предпринимателем сверх
определённой прибыли на затраченные труд и капитал) помещений, оплата
процентов банку и т.д.).
При составлении калькуляции первоначальной стоимости единицы продукции применяют расходные нормы по сырью, материалам, топливу и энергии в натуральных единицах, а затем пересчитывают в денежном выражении.
Соотношение издержек по различным статьям цены без наценки зависит от
вида технологического процесса. Например, в металлургии при производстве
металлов главными издержками являются расхода на энергию (так, в производстве алюминия эти издержки составляют 50% исходной стоимости). В
большинстве же химических процессов, особенно в производстве продуктов
органического синтеза, полимеров и др., важнейшей статьей начальной стоимости служат расхода на сырье (около 70%).
Доля заработной платы в первоначальной стоимости продукции тем
ниже, чем выше степень механизации и автоматизации труда, его производительность.
Амортизация составляет примерно 3÷4% цены без наценки и зависит от
стоимости оборудования, его производительности, организации работы предприятия (отсутствие простоев). Различают основные издержки (на основные
материалы, технологическое топливо, энергию, покупные полуфабрикаты,
4.10
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
зарплату основных рабочих) и расхода, связанные с обслуживанием процесса
производства и управлением. Анализ структуры исходной стоимости необходим для выявления резервов производства, интенсификации технологических
процессов. Основными путями снижения начальной стоимости при сохранении
высокого качества продукции являются: экономное использование сырья,
материалов, топлива, энергии; применение высокопроизводительного оборудования; повышение уровня технологии .
В соответствии с методикой оценки качества промышленной продукции
установлено семь групп показателей качества. Показатели назначения, которые характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область ее применения;
1. Показатели надежности  безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность, долговечность (ресурс, срок службы);
2. Показатели технологичности  характеризуют эффективность конструкторских и технологических решений, обеспечивающих высокую плодотворность труда при изготовлении и ремонте продукции (коэффициент сборности, коэффициент затраты материалов, удельные показатели трудоемкости);
3. Показатели стандартизации и унификации  показывают степень
использования стандартизированных предметов торговли и уровень
унификации составных частей предметов торговли;
4. Эргономические показатели  учитывают комплекс гигиенических,
антропологических, физиологических, психологических свойств человека,
проявляющихся в производственных и бытовых процессах;
5. Эстетические показатели  характеризуют такие свойства продукции,
как оригинальность, выразительность, соответствие стилю, среде и т.п.;
6. Патентно-правовые показатели  характеризуют степень патентоспособности предмета торговли в стране и за рубежом, а также его патентную
чистоту;
7. Экономические показатели  отражают издержки на разработку,
изготовление и эксплуатацию предметов торговли, а также экономическую
эффективность эксплуатации. Экономические показатели играют особую роль:
с их помощью оценивают качество, надежность, ремонтопригодность продукции.
5. Структура и уровни технологических систем
Общественное производство характеризуется набором технологий, используемых отраслями. Отрасль, в свою очередь, можно рассматривать как
набор однородных технологий с различными интенсивностями их применения.
Подобно тому, как отрасли образуют в народном хозяйстве тесно связанные
блоки (комплексы), технологии соединяются в более или менее крупные системы. Такие системы связаны изнутри потоками средств производства, которые
4.11
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
для одних технологий представляют собой продукты (отходы) производства, а
для других служат ресурсами.
Системой называется совокупность, образованная из конечного множества элементов, между которыми существуют определенные отношения.
Элемент может одновременно являться системой меньших элементов. Система
может быть разделена на подсистемы различной сложности.
Классификация технологических систем: четыре иерархических уровня
технологических систем: технологический процесс, производственное подразделение, предприятие, отрасль промышленности; три уровня автоматизации:
механизированные системы, автоматизированные и автоматические; три уровня специализации: специальная технологическая система, т.е. система, предназначенная для изготовления или ремонта предмета торговли одного наименования и типоразмера; специализированная, т.е. предназначенная для изготовления или ремонта группы предмета торговли; универсальная система, обеспечивающая изготовление предметов торговли с различными конструктивными и технологическими признаками.
По мере развития и изменения технологических связей меняется и организационная структура системы управления ими. Например, первоначальный
цех видоизменяется в мануфактуру с последовательными технологическими
процессами. По мере дальнейшего развития производства роль первоначального цеха уже играют участки (параллельное соединение) с однородным
оборудованием. Отсюда можно сделать следующие выводы:
 организационные структуры управления являются отражением структур
технологических систем;
 технологические связи первичны относительно организационных;
 технологические процессы и их системы строятся по своим законам, организация и управление производством призваны обеспечить их функционирование и развитие.
Следовательно, зная объективные закономерности развития технологических систем, можно создать и оптимальную систему управления ими.
Итак, перечисленные уровни управления (вертикальные связи) образуются на основе чередующихся последовательных и параллельных связей
технологических структур и отражают их диалектическое единство и противоречие. По мере формирования управленческого уровня в соответствии с
тем или иным типом технологических связей ослабевают и обрываются связи
другого типа. Структуру системы управления формируют технологические
связи, наиболее сильные на данном уровне. Система управления должна
меняться вместе с изменением технологических связей, а само управление
должно наиболее полно использовать внутренние закономерности научнотехнического развития технологических систем. Недоучет взаимосвязи технологических и организационных структур влечет за собой существенные
нарушения в производственной деятельности.
4.12
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
6. Типы технологических процессов.
Замкнутый технологический процесс. Это процесс, в котором происходит постоянное изменение состояния каждого элемента под действием
последовательно замкнутых обратных связей. Живой процесс.
Незамкнутый технологический процесс. Это процесс, в котором разорвана последовательность обратных связей. Мертвый процесс.
Из приведенных схем можно сформулировать следующие определения:
 Замкнутый обратными связями (живой) технологический процесс (технологическая система) это процесс каждый элемент, которого способствует
существованию связанных с ним элементов. Такой процесс работает в режиме
«пополнения» вырабатываемых ресурсов или их перераспределения и может
существовать достаточно долго.
 Незамкнутый обратными связями (мертвый) технологический процесс (технологическая система) это процесс, в котором хотя бы один элемент или группа
его элементов действуют самостоятельно, без связи с другими элементами,
входящими в данный процесс (систему). Такой процесс (система) работает в
режиме «самоистощения» и последовательно прекращает существование
после выработки ресурса каждым элементом, входившим в технологический
процесс (технологическую систему).
Обратная связь характеризуется:
 Силой взаимодействия элементов;
 Величиной деформации элементов;
 Расстоянием (длительностью) действия.
Обратная связь является регулятором длительности, то есть дальности
действия (быстроты) протекания технологического процесса.
Действительно, если обратная связь «мгновенно» передавала бы информацию между элементами технологического процесса, то реакция на действие и
противодействие была бы мгновенной.
В этом случае скорость стремилась бы к бесконечности, а по известной
формуле:
F = mv2/2, сила взаимодействия элементов стремилась бы так же к
бесконечности.
Это привело бы к разрушению как элементов составляющих технологический процесс, так и к невозможности существования самого технологического процесса. Например, наша рука при мгновенном выполнении команды
«поднять» весила бы не меньше чем «черная дыра».
Следует констатировать, что приведенная модель технологического
процесса присуща, по крайней мере, всему известному окружающему миру.
В отличие от человека окружающая «неживая» природа вместо мозга,
ручки, бумаги или электронных носителей, всю необходимую информацию,
«записывает» на своих физических свойствах и свойствах окружающей среды.
4.13
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Взаимодействуя между собой, эти свойства-волны производят «разумную»
обработку «зарегистрированной» информации.
В виде результирующих свойств-волн, окружающая среда продолжает
свое «разумное» существование, подтверждая, тем самым, гипотезу Геи о
разумности окружающего нас мира, то есть, всего живого и неживого.
7. Проектирование технологических процессов
Для системного анализа технологических процессов необходимо установить: номенклатуру элементов; состав элементов каждого типа; набор
свойств этих элементов.
Процессы, в том числе и технологические, представляют собой класс технических систем, отличительной особенностью которых является существенная зависимость от времени. Можно предложить следующую иерархическую
классификацию элементов технологических процессов: план обработки, этап
обработки, операция, переход, ход. План обработки складывается из этапов,
этапы из операций, операции из переходов, которые формируются из рабочих и
вспомогательных ходов. Перед началом формирования плана необходимо
выбрать вид изделия и ее свойства.
Этап обработки представляет собой последовательность операций, принадлежащих к одному технологическому методу и обеспечивающих одинаковое качество обработки. Полный набор этапов, из которых складывается план
обработки, зависит от конкретных условий.
Проектирование ТП на уровнях формирования последовательности этапов, операций и переходов складывается из двух фаз: структурного и параметрического синтеза. Структурный синтез должен установить последовательность элементов на соответствующем уровне. Задача параметрического синтеза заключается в формировании свойств элементов, включенных в технологический процесс. Основными операциями параметрического синтеза являются выбор средств технологического оснащения (станков, оборудований, приспособлений) и нормирование, включающее расчет режимов обработки.
Источник информации и степень инвариантности знаний структурного
синтеза определяются иерархическим уровнем решаемой проблемы: проектирование схемы производства продукта (набора этапов и операций) или проектирование операционной технологии (набора переходов обработки КТЭ). В
первом случае знания существенно зависят от организационно-технической
структуры предприятия и его традиций. Эти знания индивидуальны для каждого предприятия. Во втором случае знания черпаются из справочников, методических пособий и нормативных материалов. Знания этого уровня относительно инвариантны и могут с минимальными изменениями использоваться на
различных предприятиях.
Автоматизация  закономерный процесс развития общественного производства.
4.14
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Автоматизация производства на предприятии представляет собой самостоятельную комплексную проблему. К ее решению подталкивает вселяющая
страх мировая конкуренция, которая как удав сжимает предприятия, понуждая
их принимать соответствующие меры. Автоматизация создает возможности для
улучшения условий и подъема плодотворности труда, роста качества продукции, сокращения потребности в рабочей силе и в систематическом повышении
дохода, что позволяет изменить тенденцию развития, сохранить старые и
завоевать новые рынки и таким образом вырваться из объятий удава.
Без сомнения автоматизация не является новым направлением, в широком смысле этого слова, появление автоматизации относится ко времени промышленной революции. Тогда машины значительно повысили эффективность
труда рабочих. Развитие автоматизации характеризуется рядом крупных достижений. Подлинную революцию в автоматизации производства произвели
промышленные роботы и персональные компьютеры.
Конечно, автоматизация не единственный способ выйти победителем в
конкурентной борьбе. Большие возможности таятся в стимулирующей роли
заработной платы. Другим оружием в этой борьбе является участие рабочих в
управлении производством и повышении качества продукции. Уместно напомнить здесь японские «кружки качества», которые распространились по всему
миру и затрагивают теперь не только вопросы качества, но и снижения стоимости выпускаемой продукции, обеспечения техники безопасности и другие
направления. Однако автоматизация является доминирующим средством в
достижении успеха в условиях глобализации международных экономических
отношений.
На пути автоматизации стоят неблагоприятные аспекты и подводные
камни, которые необходимо учитывать. Приступающие к автоматизации следует, прежде всего, уяснить что, заниматься проблемами автоматизации нельзя
без предварительной подготовки предметов торговли, технологии и в целом
предприятия. Тщательная проработка конструкции предмета торговли, оценка
стабильности технологии и надежности, имеющегося на производстве парка
оборудования позволяет извлечь наибольшую пользу от применения в производстве промышленных роботов. Предварительная проработка конструкции,
анализ и совершенствование предмета торговли и процесса могут быть настолько эффективными, что, в конечном счете, позволяют исключить необходимость
применения роботов или другого автоматизированного оборудования.
8. Классификация технологических процессов и
аппаратов пищевых производств
Технологическая линия (схема) производства пищевого продукта состоит
из отдельных последовательных технологических операций, которые производятся машинами (аппаратами, агрегатами). Технологическая операция, выполняемая в машине (аппарате, агрегате), обеспечивающая заданный технологический режим, называется единичным процессом, или аппаратурно-процес4.15
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
сной единицей. При построении технологической схемы отдельные единичные
процессы соединяют в таком сочетании, которое обеспечивает получение продукта заданного качества из имеющихся видов сырья. В связи с этим рассмотрим кратко классификацию единичных технологических процессов и возможные их сочетания, применяемые в пищевой технологии, физико-химические
закономерности каждого единичного процесса, а также общие принципы выбора рациональной или оптимальной схемы технологического процесса.
Совокупность явлений, происходящих при каждой технологической
операции, можно разделить на классы, подклассы, группы, подгруппы, виды и,
наконец, единичные явления.
Под единичным явлением данной физической природы понимают явление, протекающее в совершенно конкретных условиях или режимах, которые
однозначно определяют его развитие и конечный результат. Эти условия или
режимы обеспечиваются конструктивными характеристиками машин и аппаратов. Единичное явление обладает только ему одному присущими индивидуальными особенностями.
Признаком класса явлений служит единство их природы (например, явления гидромеханические, тепловые и т. д.), подкласса – единство механизма протекания (например, диффузия осуществляется за счет переноса – молекулярного, конвективного и пр.). Признаком группы явлений выступает общность
условий (однозначность), которая позволяет выделить из данного класса группу
подобных явлений. Численные характеристики условий однозначности определяют данное единичное явление.
Все единичные явления, их классы, группы обладают различными признаками общности. Например, для описания класса явлений можно применить
одинаковые балансовые или кинетические уравнения, для подкласса – общие
методы определения постоянных в уравнениях описания, для группы –
некоторые типовые процедуры или типовые планы получения экспериментальных данных.
Классификационная система основных процессов и аппаратов пищевых
производств включает шесть классов: гидромеханические, тепловые, массообменные, механические, химические и биологические (биохимические). Эти
классы можно разделить на пять ступеней (класс  подкласс  группа 
подгруппа  вид).
Для некоторых пищевых производств характерно специфическое проявление общих процессов химической технологии и соответствующее им оформление оборудования, которое учитывает свойства пищевых продуктов. При
производстве муки и крупы такими процессами являются кондиционирование
зерна, вымол оболочек, обогащение крупок, при приготовлении комбикормов 
дозирование и перемешивание, при выработке растительного масла  жаренье
и фильтрование. В частности, специфичность перемешивания при
производстве хлеба проявляется в требовании не только равномерного распределения по всей массе продукта ингредиентов очень малой концентрации,
4.16
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
но и в том, что перемешивание должно придать тесту должные физические
свойства.
В пищевой технологии используются отдельные процессы, присущие
только этой отрасли: обжарка овощей, рыбы и мяса, бланширование овощей,
сульфитирование соков, сбивание эмульсий в структурированные продукты,
квашение, жиловка мяса, копчение мяса и мясопродуктов, замес теста, выпечка хлеба.
При производстве пищевых продуктов с использованием зернового сырья
важную роль играют механические процессы: измельчение, сортирование,
дозирование, смешивание. Например, на мукомольных, маслоэкстракционных, спиртовых, крахмалопаточных предприятиях исходное сырье неоднократно очищается, сортируется, измельчается и смешивается. На сахарном
заводе при очистке диффузионного сока и сиропа на различных этапах технологического процесса также осуществляются специфические однотипные
процессы (дефекация, сатурация, сульфитация, фильтрация). Такие же однотипные процессы реализуются при производстве пива, спирта, растительного
масла, хлеба, кондитерских изделий, пищевых концентратов.
В зависимости от организации различают периодические и непрерывные
технологические процессы. При периодическом процессе сырье после загрузки в аппарат в течение некоторого времени обрабатывается, а затем все образовавшиеся вещества выгружаются. Во время загрузки и выгрузки продукция
не производится, что обусловливает большие непроизводительные затраты
времени. Кроме того, возможны дополнительные затраты времени на совмещение с другими технологическими операциями. Механизация таких процессов затруднена, поскольку для их осуществления требуются периодически
действующие механизмы большой мощности. Еще труднее они поддаются
автоматизации, так как параметры процесса изменяются в значительном
диапазоне в течение цикла, и автоматическое управление им возможно только
на основе заданной программы, соответствующей циклу. В связи с этим
периодические процессы стараются заменять непрерывными.
При непрерывном процессе продукт обрабатывается беспрерывно, начиная с момента поступления в аппарат и до выпуска. Основные процессы протекают одновременно со вспомогательными и транспортными операциями. Каждая точка аппарата характеризуется постоянными значениями параметров, что
способствует повышению качества продукции, облегчает контроль процессов и
управление ими, создает условия для механизации и автоматизации.
Однако при небольшой производительности и частом изменении ассортимента продукции либо при слишком длительных технических операциях
периодические процессы могут оказаться более эффективными, чем непрерывные. Кроме того, процессы, протекающие в условиях высоких давлений и температур при непрерывной организации потоков требуют сложных и дорогостоящих устройств для загрузки и выгрузки. Поэтому целесообразно комплексно использовать различные типы организации процессов, стремясь повы4.17
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
сить общую эффективность производства. Технические средства при этом
должны дополняться рациональной организацией и управлением.
По направлению потоков основного продукта и рабочего агента технологические процессы подразделяют на прямоточные и противоточные.
Обычно противоточные процессы обеспечивают более высокую разность
потенциалов. Но их применение не всегда допускается технологическими
условиями либо конструктивными особенностями аппаратов.
При проектировании технологической линии основной задачей выступает определение числа, последовательности и вида составляющих ее единичных процессов. Во многих случаях разграничение между единичными процессами чисто условно. Например, химические и биохимические реакции, как
правило, происходят одновременно с массообменом между фазами и выделением либо поглощением теплоты. Критерием при отнесении к тому или иному классу следует считать цель, на достижение которой направлен единичный
процесс. Если в качестве элемента общего технологического процесса он
включает в себя химические превращения и его целью является получение
определенного вещества, то он относится к единичным химическим процессам. Например, при гидролизе крахмала наряду с превращением крахмала в
сахар происходят процессы диффузии, растворения, фильтрации и пр. Но поскольку основной целью здесь является получение сахаров, то процесс гидролиза следует отнести к единичному химическому. При сушке пищевых
продуктов во многих случаях происходят химические и биохимические превращения. Однако основная цель сушки – обезвоживание, и этот процесс обычно относят к единичному массообменному. Аналогично абсорбцию или хемосорбцию, проводимую с целью очищения отходящих газов от вредных
веществ, относят к единичным типовым массообменным процессам, хотя при
этом могут происходить и химические превращения. Типовые процессы
химической и пищевой технологии систематизированы. Для большинства из
них разработаны методы расчета технологических линий и применяемых в них
аппаратов.
9. Классификация технологических потоков (связей) пищевых
производств
После определения последовательности элементов в технологической
схеме необходимо выбрать способ перемещения материалов между аппаратами (транспортером, насосами и т. п.) и способ организации потоков продукта, который бы снижал затраты энергии на проведение процесса (использование теплоты отходящих потоков, естественного напора, противотока, рециркуляции). При этом необходимо учитывать возможность различного оформления единичных элементов с использованием аппаратов и технологических
связей разных типов, осуществления процессов периодически, полунепрерывно и непрерывно, применения прямотока, противотока и смешанных направлений движения материальных и тепловых потоков, различных методов интен4.18
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
сификации процессов, составления схем с замкнутыми циклами (рециркуляцией) и т. д.
Вследствие многовариантности выбора технологических операций, аппаратов и типов связей однозначного решения при проектировании технологической линии быть не может. Перебор всех вариантов практически невозможен. Для автоматизации расчетов с помощью ЭВМ технологические
процессы, их элементы и связи абстрагируют и формализуют, т. е. представляют в виде совокупности уравнений и неравенств (математических моделей).
Единичные процессы протекают в аппаратах различного конструктивного оформления. Тем не менее, несмотря на многообразие, все аппараты в
зависимости от структуры потока разделяют на несколько типов. Для этого
используется понятие идеального аппарата. В идеальных аппаратах одного и
того же типа потоки обладают общими характеристиками. Например, аппарат с
поршневым течением, в котором все частицы продукта движутся с одинаковой скоростью (рис. 4.5, а), называют аппаратом идеального вытеснения. Другим типом идеального аппарата является устройство с мешалкой (рис. 4.5,б), в
котором поступающий продукт мгновенно перемешивается со всей массой,
уже находившейся в объеме.
Рис. 4.5. Схемы аппаратов:
а – идеального вытеснения; б – идеального перемешивания;
в – ячеечного (1, 2, 3,..... n – номера ячеек)
В действительности всегда есть отклонения от режимов идеального
вытеснения и идеального смешения. Поэтому было введено понятие неидеальных, или реальных, аппаратов. Одним из них является ячеечная модель аппарата, представляющая реальный аппарат как п последовательно соединенных
аппаратов идеального смешения (рис. 4.5, в). Аппараты идеального смешения и
идеального вытеснения являются предельными случаями ячеечной модели при
n  1 и n   соответственно. Другие модели реального аппарата  одно- и
двухпараметрические диффузионные, учитывающие явления диффузии в продольном и продольно-поперечном направлениях потока, а также комбинированные, состоящие из системы различным образом соединенных аппаратов
4.19
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
идеального смешения и идеального вытеснения. Каждая из этих моделей имеет
типовое математическое описание.
Вопросам моделирования технологических процессов с использованием
понятий идеального и неидеального аппарата посвящены специальные курсы.
Нами эти понятия будут применяться при рассмотрении синтеза технологических процессов и выбора кинетических характеристик. Использование их
позволяет представить большой объем информации в наглядной и компактной
форме, установить количественные характеристики проектируемого технологического процесса наиболее простыми и экономными средствами.
Любое пищевое производство можно рассматривать как химико-технологическую систему (ХТС), состоящую из совокупности связанных технологическими потоками машин (аппаратов, агрегатов), в которых осуществляются
технологические операции, необходимые для превращения сырья в готовый
продукт заданного качества. В этом случае аппараты выступают как элементы
системы, т. е. части, не подвергающиеся дальнейшему расчленению, и анализируются только те их свойства, которые определяют взаимодействие с другими
элементами или влияют на общие свойства изучаемой системы, а внутренние
свойства и структура элемента не изучаются.
При анализе и синтезе технологической системы каждый элемент рассматривается как технологический оператор, преобразующий физические параметры входных материальных и энергетических потоков х1, х2, ..., хn в физические параметры выходных потоков у1, у2, ..., уn. Качественное преобразование обычно связано с изменением состава потоков, т. е. с превращением
поступивших продуктов, а количественное – с изменением свойств потока.
Модель многомерного технологического оператора имеет вид функциональной зависимости
Y   F X  K ,
i
m
i
mn
i
n
i
p
где Ymi , X ni  – векторы физических параметров соответственно входных и
выходных технологических потоков;
i
K p  – вектор конструктивных параметров i-го элемента системы;
п, m, р – число входных, выходных и конструктивных параметров i-го
элемента.
Принципиальная схема технологического оператора приведена на рис.
4.6.
Рис.4.6. Схема технологического оператора.
4.20
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Типовые операторы подразделяют на основные и вспомогательные. К
основным относятся технологические операторы целевого назначения: химических превращений, межфазного массообмена, смешения и разделения. Вспомогательные технологические операторы (нагрева и охлаждения, сжатия-расширения и изменения агрегатного состояния вещества) изменяют энергетическое и фазовое состояния технологических потоков. Условные обозначения
некоторых типовых операторов (их также называют процессорами) показаны
на рис. 4.7. Эти операторы подробно рассмотрены в лекции № 5. В зависимости от задачи исследования каждый технологический оператор можно представить одним типовым оператором либо их совокупностью.
Рис. 4.7. Технологические операторы (процессоры):
а, б, в. г – основные; д, е, ж – вспомогательные.
а – химического и биологического превращения; б – межфазного обмена;
в – смешения без сохранения поверхности раздела; г - разделения; д – нагрева или
охлаждения; е – сжатия или расширения; ж – изменения агрегатного (фазового) состояния
вещества.
Взаимодействие отдельных технологических операторов и внешней среды обозначают в виде определенных технологических связей, а каждой технологической связи соответствует физический технологический (материальный
или энергетический) поток. Основные технологические связи – последовательная, последовательно-обводная (байпас), параллельная, обратная (рецикл)
и перекрестная (рис. 4.8).
4.21
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Рис. 4.8. Типы основных технологических связей:
a – последовательная, б – обводная (байпас); в – параллельная;
г – обратная (рецикл); д – перекрестная.
При последовательной технологической связи все технологические потоки проходят через каждый элемент не более одного раза. Такая связь повышает
эффективность использования данной группы технологических операторов.
Например, последовательное измельчение зерна, масличных семян, какао-бобов с дальнейшим сепарированием применяют для увеличения степени измельчения и разделения продуктов.
Последовательно-обводная технологическая связь представляет собой
усложненный вариант последовательной и широко используется во всех
процессах пищевых производств для повышения производительности либо
качества отдельных технологических операций.
Параллельные технологические связи обеспечивают высокую производительность всей технологической линии, надежность, гибкость системы, создают непрерывность в линии с периодически работающими машинами и аппаратами. Их используют при получении нескольких видов продукта из одного
сырья либо одного целевого продукта из многих видов сырья. Общий вход при
этом равен сумме входов отдельных звеньев, а общий выход  сумме выходов:
n
x0   xi ;
i 1
n
y0   yi .
i 1
Связи х0, xi, у0, уi могут быть скалярными и векторными величинами. Эти
равенства справедливы для случая, когда составляющие векторов xi, и yi
представлены в аддитивной форме, допускающей суммирование.
Системы параллельно работающих машин или аппаратов называют коллекторными. Общая производительность коллекторной системы ограничена
участком с наименьшей производительностью на входе либо на выходе. Задачи
оптимального распределения нагрузок в параллельно работающих аппаратах
формулируют в зависимости, от расположения участка с наименьшей пропускной способностью. Если ограничена величина входа, то необходимо обеспечить максимальную производительность по заданной входной нагрузке, если
выхода – то цель заключается в достижении минимальных затрат, зависящих
от входных величин при заданном выходе системы.
Перекрестные технологические связи применяют в пищевой технологии
для более эффективного использования энергии. Примером может быть сушка
пищевых продуктов с перекрестной подачей сушильного агента, которую в
данном случае можно представить оператором межфазного массообмена.
Обратная (рециклическая) технологическая связь характеризуется наличием обратного технологического потока. Она обеспечивает наиболее полное
использование сырья и энергии, способствует интенсификации процесса, созданию благоприятных технологических режимов. В такой системе различают
прямые (входные и выходные), главный (соединяющий все потоки) и обратный
4.22
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
(рециркуляционный) потоки. Системы с обратной связью охватывают группы
последовательно и параллельно работающих аппаратов. Для последовательно
работающих аппаратов уравнения обратной связи имеют такой вид:
y0  1     yn .
x1  x0    yn ;
Для параллельно работающих аппаратов
n
x  x
i 1
i
0
n
    yi
i 1
n
y0   yi  1    .
i 1
Величину а называют степенью рециркуляции, 0≤a≤1.
Для характеристики простых замкнутых обратных технологических
связей используют коэффициент отношения рециркуляции
R  GE GB  GE GC ,
либо коэффициент рециркуляции
KR  GB GA  GC GD  1 1  R ,
где GA, GB, GC, GD, GE – массовые расходы входного прямого A, главных В и С,
выходного прямого D и обратного Е технологических потоков (рис. 4.9).
В некоторых случаях под коэффициентом рециркуляции понимают
отношение обратного потока (рециркулирующего) к прямому входному, т. е.
KR  GE GA .
4.23
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
Лекция № 4
Технологический процесс, как основа производства.
Рис. 4.9. Системы с обратной связью, охватывающие:
а – группу последовательно работающих аппаратов;
б – группу параллельно работающих аппаратов.
Соединяя указанными типами связей (прямой, обводной, параллельной,
перекрестной, обратной) различные типы технологических операторов (превращения, разделения и пр.), можно синтезировать различные химико-технологические системы. Ввиду многообразия единичных процессов, их аппаратурного оформления и технологических связей число возможных комбинаций,
обеспечивающих превращение сырья в исходный продукт, достаточно велико.
Задача проектировщика состоит в том, чтобы выбрать среди них в каком-то
смысле наилучший технически реализуемый вариант.
Эффективность функционирования ХТС можно повысить улучшением
функционирования основных технологических операторов, изменением технологических связей между ними, введением дополнительных основных и вспомогательных технологических операторов и новых технологических связей.
Контрольные вопросы.
Дайте определение и понятие технологического процесса.
На какие виды подразделены технологические процессы?
Что из себя представляет технологическая карта?
Какова закономерность развития технологического процесса?
Как определяют технико-экономические показатели технологических
процессов?
6. Что означает уровень технологических систем?
7. На какие типы подразделены технологические процессы?
8. Как проводят проектирование технологических процессов?
9. Что означает уровень автоматизации?
10.Какое значение имеет автоматизация для экономики страны?
11.Как проводят организацию работ по автоматизации производства?
12.Какие системы стимулирования разработаны для разрабатки и проведения
автоматизации производства?
13.В чём заключается необходимость стимулирования работ по автоматизации
производства?
1.
2.
3.
4.
5.
4.24
Преподаватель: доц.Э.Э.Байрамов
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа