Технологические процессы производства продукции ресторанного хозяйства. Технологические процессы

Различают производственный процесс и технологический процесс. Производственный процесс включает в себя все без исключения работы, связанные с изготовлением изделий на предприятии. В производственный процесс входят обработка материала (сырья) с целью превращения его в изделия (продукцию), выпускаемые заводом; работы по доставке, хранению и распределению сырья; изготовление и ремонт инструментов: ремонт оборудования; снабжение электроэнергией, светом, теплом, паром и т. д.
Технологический процесс охватывает работы, непосредственно связанные с превращением сырья в готовую продукцию. Технологический процесс - основная часть производства (производственного процесса).
Технологический процесс состоит из целого ряда производственных операций, которые выполняются в строго определенной последовательности. Производственной операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на определенном рабочем месте определенным инструментом или на определенном оборудовании.
Операции следуют в технологическом процессе в строго установленном порядке. Например, за разметкой следует раскрой досок на заготовки для деталей, далее идет строгание, оторцовывание, выработка шипов, выдалбливание гнезд и т. д. Никто не станет запиливать шипы у нестроганых деталей или шлифовать деталь, прежде чем ей не придана окончательная форма строганием.
Степень пооперационной расчлененности технологического процесса зависит от объема работы по изготовлению данного изделия, от количества рабочих, занятых изготовлением изделия, от размеров производственного помещения (рабочей площади), от характера оборудования рабочих мест и других условий производства. Самым глубоким расчленением технологического процесса на операции нужно считать такое, когда каждая операция выполняется за один прием без смены инструмента. Чем меньше операция, тем она проще и доступнее для выполнения. Поэтому, чем глубже пооперационное расчленение технологического процесса, тем выше производительность труда и меньше потребность в высокой квалификации работающих.
Технологический процесс может быть общим на изготовление всего изделия или охватывать, например, только операции обработки деталей, только операции сборки или операции отделки изделий.
Не следует смешивать технологический процесс с технологией производства. Под технологией производства нужно понимать не только последовательность выполняемых операций, но также приемы и способы выполнения этих операций. Технология производства должна строиться на основе новейших достижений науки и техники, с учетом опыта работы новаторов и рационализаторов.
Место в производстве, на котором выполняется какая-либо производственная операция, называется рабочим местом. Установленные на рабочем месте станки, механизмы, стационарные приспособления, т. е. приспособления постоянные, укрепленные неподвижно, составляют оборудование рабочего места.
От того, как организовано рабочее место, от обеспеченности его инструментами и приспособлениями, от расположения материалов, инструментов и приспособлений относительно постоянного оборудования рабочего места и относительно самого рабочего, от подготовленности оборудования, инструмента и материалов к работе, от качества ухода за рабочим местом и оборудованием - от всего этого зависит производительность труда и качество продукции.
В столярном производстве, как и всюду в промышленности, технологический процесс подразделяется соответственно делению производства на цехи. Основными цехами являются раскройный, сушильный, машинный, клеильный, сборочный и отделочный.
Далее следуют цехи подсобные и обслуживающие. Обслуживающим считается, например, механический (металлообрабатывающий) цех с пило-ножеточной мастерской.
В пределах цеха технологический процесс делится на стадии обработки. Например, стадии технологического процесса в сборочном цехе - это сборка узлов, сборка комбинатов, зачистка и обработка собранных элементов, сборка всего изделия. Стадии технологического процесса в отделочном цехе: отделочная подготовка, начальная и промежуточная отделка, сушка, окончательная отделка.
Деление технологического процесса соответственно цехам позволяет:
1) наиболее рационально оборудовать каждый цех станками, еханизмами, приспособлениями, соответственно характеру выполняемых в нем работ;
2) создать в цехе наилучшие условия труда с учетом особенностей работы в нем;
3) приспособить помещение и оборудование цеха к выполнению работ в соответствии с требованиями техники безопасности, охраны труда и противопожарной охраны, предъявляемыми к этим видам работ;
4) наиболее оперативно и квалифицированно руководить работой цеха, полнее осуществлять качественный контроль за работой;
5) рационально организовать рабочие места.
Разделение технологического процесса по стадиям обработки позволяет:
1) разместить в наилучшей производственной последовательности станки, механизмы и другое оборудование, обеспечить механизированную подачу к ним материалов;
2) организовать труд бригадами и звеньями.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

Любое столярное изделие изготовляется по общему и рабочим чертежам и на основании технологических карт. На общем чертеже (находится обычно в конторе цеха) изображено в трех проекциях и в разрезах изделие и показаны сложные узлы. Рабочие чертежи разрабатываются на каждый узел и каждую деталь. На них изображения даются в большом масштабе, с точным показом форм и простановкой всех размеров деталей.
Рабочий чертеж выдается на руки рабочему. К нему всегда нужно обращаться для проверки точности выполнения работы.
Важнейшим технологическим документом является технологическая карта. Технологические карты составляют на изготовление каждой детали, на сборку каждого узла, комбината, изделия в целом, на отделку изделия. В них указываются все операции независимо от их сложности. К технологической карте прилагается объяснительная (инструкционная) записка, в которой содержатся необходимые указания относительно выполнения операций и технические условия.
Иногда, главным образом для внешней отделки, составляют технологические карты на каждую отдельную операцию. Такие карты называются операционными. В них указываются: 1) назначение операции; 2) способы ее выполнения; 3) инструменты и приспособления; 4) материалы; 5) требования к выполненной работе; 6) нормы расхода материала; 7) норма времени. К технической документации относится наряд, содержащий производственное задание. В нем указываются: вид и объем работы, срок выполнения, расценки. Наряд нужно всегда получать до начала работы. Если наряд выдан на бригаду, полезно всей бригадой обсудить содержащееся в нем задание и наметить пути к наилучшему его выполнению. После окончания работы наряд «закрывается», т. е. в нем проставляются все необходимые сведения отчетного характера, и сдается в контору цеха. По закрытому наряду начисляется заработная плата.

ВИДЫ ПРОИЗВОДСТВА СТОЛЯРНЫХ ИЗДЕЛИЙ

В столярной отрасли деревообрабатывающей промышленности различают два основных типа производства - массовое и серийное. Массовым называется производство, выпускающее сравнительно небольшое число видов изделий в большом количестве - тысячами и десятками тысяч штук, причем выпуск этих изделий производится в течение длительного времени без изменения их конструкции. Серийным называется производство, выпускающее изделия отдельными партиями (сериями), разными по ассортименту этих изделий и их количеству. В зависимости от размеров серий различают мелкосерийное и крупносерийное производство.
В массовом и серийном производстве наилучший результат дает работа по принципу непрерывного потока. При такой организации производства каждая операция технологического процесса выполняется на отдельном рабочем месте, причем рабочие места располагаются соответственно порядку выполнения операций, по возможности по прямой линии. Обрабатываемые детали передаются с одного рабочего места на другое; с последнего рабочего места деталь или изделие сходят в законченном виде.
В непрерывно-поточном производстве важнейшее значение имеет ритмичность потока, т. е. выполнение каждой операции в строп} определенное время, одинаковое для всех операций. Это время называется ритмом работы. В соответствии с принятым ритмом поступают заготовки на первое рабочее место и сходят готовые детали или изделия с последнего рабочего места потока.
Определить ритм нетрудно. Если, например за смену должно поступить с поточной линии 400 обработанных царг, то ритм работы составит (480 мин: 400 дет.) 1,2 мин. Иначе говоря, через каждые 1,2 мин. в поток должна поступать заготовка для царги и через каждые 1,2 мин. поток должен выдавать одну готовую царгу для сборки.
Отставания от ритма, равно и его опережение на отдельных рабочих местах потока одинаково вредны. Отставания вызывают накопление деталей на одних рабочих местах и простои на других, опережения приводят к простоям на недогруженных рабочих местах. Чтобы избежать этого, организуют работу так, что операции, не укладывающиеся в данный ритм при выполнении на одном рабочем месте, выполняются на двух и более смежных местах.
Поточный метод применим в каждом производстве независимо от степени его механизации. Исключение составляют мелкие мастерские с незначительным числом рабочих, занятых изготовлением каких-нибудь единичных изделий или ремонтом. Поток может быть и полностью ручным. В этих случаях детали передаются с одного рабочего места на другое самими рабочими или же при помощи простейших транспортных устройств. На механизированных предприятиях поток часто обслуживается конвейером. Поточное производство повышает производительность труда каждого рабочего и производственную мощность предприятия в целом, способствует установлению твердой технологической дисциплины, поднимает культуру работы.

Общие понятия

Технологический процесс - это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению состояния предмета труда. К предметам труда относятся заготовки и изделия.
Технологическая операция - это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

По степени подробности описания технологического процесса употребляется:

Маршрутное описание технологического процесса (маршрутный техпроцесс) - это сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.
Операционное описание технологического процесса - это полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов, с выполнением иногда необходимых эскизов.
Маршрутно-операционное описание технологического процесса - это сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.

По организации производства технологические процессы и операции подразделяются на:

Единичный технологический процесс - это процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства, т. е. персональный техпроцесс на конкретный сварной узел.

Типовой технологический процесс - это процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками. Например, технологический процесс изготовления гаек, болтов, пайка, сварка или зачистка группы однотипных деталей.

Групповой технологический процесс - это процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками, например трубопроводы гидросистем для экскаватора, разные по конфигурации, расположению гибов, разной длины, но у всех них на концах привариваются ниппели шаровые, и т. д.

Типовая технологическая операция - это операция, характеризуемая единством содержания и последовательности технологических переходов для группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

Групповая технологическая операция - это операция совместного изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Раскрой металла - это разделение металла на отдельные заготовки, иногда разные по форме, размерам, но одинаковой толщины - по комплектности на одну единицу изделия, на машинокомплект.

Технологический переход - это законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

Технологический режим - это совокупность значений параметров технологического процесса в определенном интервале времени работы. К параметрам режима сварки относится сила тока, диаметр электрода, скорость сварки, напряжение на дуге и т. д.

Техническое нормирование, технологическая норма - это установление технически обоснованных норм расхода производственных ресурсов, например, расход сварочных и основных (на изделие) материалов, электроэнергии, вспомогательных материалов и т. п.

Средства выполнения технологического процесса

Средства технологического оснащения - это совокупность орудий производства, необходимых для осуществления технологического процесса.

В технологических процессах сборки, сварки описывают по переходам весь порядок работ, последовательность собираемых деталей, способ их установки и закрепления, количество и размеры прихваток, способы и средства зачистки узла, а также операции и объем контроля. Сварщик должен понимать технологический процесс и грамотно уметь читать его.

К вспомогательному сварочному оборудованию относится все то оборудование, которое напрямую не связано с образованием сварного шва или реза.

Первые достоверно известные технологические процессы были разработаны в древнем Шумере — на глиняной табличке клинописью был описан по операциям порядок приготовления пива. С тех пор способы описания технологий производства продуктов питания, инструментов, домашней утвари, оружия и украшений — всего, что изготавливало человечество, многократно усложнились и усовершенствовались. Современный технологический процесс может состоять из десятков, сотен и даже тысяч отдельных операций, он может быть многовариантным и ветвиться в зависимости от различных условий. Выбор той или иной технологии- это непросто выбор тех или иных станков, инструмента и оснастки. Нужно также обеспечить соответствие требованиям технических условий, плановых и финансовых показателей.

Определение и характеристика

ГОСТ дает научно строгое, но сформулированное слишком сухим и наукообразным языком определение технологического процесса. Если же говорить о понятии технологического процесса более понятным языком, то технологический процесс — это совокупность выстроенных в определенном порядке операций. Он направлен на превращение сырья и заготовок в конечные изделия. Для этого с ними совершают определенные действия, обычно выполняемые механизмами. Технологический процесс не существует сам по себе, а является важнейшей частью более общего , включающего в себя в общем случае также процессы контрактации, закупки и логистики, продажи, управления финансами, административного управления и контроля качества.

Технологи на предприятии занимают весьма важное положение. Они являются своего рода посредниками между конструкторами, создающими идею изделия и выпускающими его чертежи, и производством, которому предстоит воплощать эти идеи и чертежи в металл, дерево, пластмассу и другие материалы. При разработке техпроцесса технологи работают в тесном контакте не только с конструкторами и производством, но и с логистикой, закупками, финансами и службой контроля качества. Именно техпроцесс и является той точкой, в которой сходятся требования всех этих подразделений и находится баланс между ними.

Описание технологического процесса должно содержаться в таких документах, как:

Маршрутная карта - описание высокого уровня, в нем перечислены маршруты перемещения детали или заготовки от одного рабочего места к другому или между цехами.
Операционная карта – описание среднего уровня, более подробное, в нем перечислены все операционные переходы, операции установки-съемки, используемые инструменты.
Технологическая карта — документ самого низкого уровня, содержит самое подробное описание процессов обработки материалов, заготовок, узлов и сборок, параметры этих процессов, рабочие чертежи и используемая оснастка.

Технологическая карта даже для простого на первый взгляд изделия может представлять собой довольно толстый том.

Для сравнения и измерения технологических процессов серийного производства применяются следующие характеристики:

Цикл технологической операции — длительность (измеряется в секундах, часах, днях, месяцах) операции, повторяющейся с определенной периодичностью. Отсчитывается от момента начала операции до момента ее окончания. Длительность цикла не зависит от числа заготовок или деталей, обрабатываемых одномоментно.
Такт выпуска изделия – промежуток времени, через который выпускается это изделие. Рассчитывается как отношение времени, за которое выпускается определенное количество изделий, к этому количеству. Так, если за 20 минут было выпущено 4 изделия, то такт выпуска будет равен 20/4=5 минут/штуку.
Ритм выпуска – величина, обратная такту, определяется как число изделий, выпускаемых в единицу времени (секунду, час, месяц и т.п.).

В дискретном производстве такие характеристики технологических процессов не находят применения ввиду малой повторяемости изделий и больших сроков их выпуска.

Производственная программа — представляет собой список названий и учетных номеров выпускаемых изделий, причем для каждой позиции приводится объемы и сроки выпуска.

Производственная программа предприятия складывается из производственных программ его цехов и участков. Она содержит:

Перечень выпускаемых изделий с детализацией типов, размеров, количества.
Календарные планы выпуска с привязкой к каждой контрольной дате определенного объема выпускаемых изделий.
Количество запасных частей к каждой позиции в рамках процесса поддержки жизненного цикла изделий.
Подробную конструкторско-технологическую документацию, трехмерные модели, чертежи, деталировки и спецификации.
Техусловия на производство и методики управления качеством, включая программы и методики испытаний и измерений.

Производственная программа является разделом общего бизнес-плана предприятия на каждый период планирования.

Виды техпроцессов

Классификация техпроцессов проводится по нескольким параметрам.

По критерию частоты повторения при производстве изделий технологические процессы подразделяют на:

единичный технологический процесс, создается для производства уникальной по конструктивным и технологическим параметрам детали или изделия;
типовой техпроцесс, создается для некоторого количества однотипных изделий, схожих по своим конструктивным и технологическим характеристикам. Единичный техпроцесс, в свою очередь, может состоять из набора типовых техпроцессов. Чем больше типовых техпроцессов применяется на предприятии, тем меньше затраты на подготовку производства и тем выше экономическая эффективность предприятия;
групповой техпроцесс подготавливается для деталей, различных конструктивно, но сходных технологически.

По критерию новизны и инновационности различают такие виды технологических процессов, как:

Типичные. Основные технологические процессы используют традиционные, проверенные конструкции, технологии и операции обработки материалов, инструмента и оснастки.
Перспективные. Такие процессы используют самые передовые технологии, материалы, инструменты, характерные для предприятий — лидеров отрасли.

По критерию степени детализации различают следующие виды технологических процессов:

Маршрутный техпроцесс исполняется в виде маршрутной карты, содержащей информацию верхнего уровня: перечень операций, их последовательность, класс или группа используемого оборудования, технологическая оснастка и общая норма времени.
Пооперационный техпроцесс содержит детализированную последовательность обработки вплоть до уровня переходов, режимов и их параметров. Исполняется в виде операционной карты.

Пооперационный техпроцесс был разработан во время Второй Мировой войны в США в условиях нехватки квалифицированной рабочей силы. Детальные и подробные описания каждой стадии технологического процесса позволили привлечь к работе людей, не имевших производственного опыта и в срок выполнить большие военные заказы. В условиях мирного времени и наличия, хорошо обученного и достаточно опытного производственного персонала использование такого вида технологического процесса ведет к непроизводительным расходам. Иногда возникает ситуация, в которой технологи старательно издают толстые тома операционных карт, служба технической документации тиражирует их в положенном числе экземпляров, а производство не открывает эти талмуды. В цеху рабочие и мастера за многие годы работы накопили достаточный опыт и приобрели достаточно высокую квалификацию для того, чтобы самостоятельно выполнить последовательность операций и выбрать режимы работы оборудования. Таким предприятиям имеет смысл подумать об отказе от операционных карт и замене их маршрутными.

Существуют и другие классификации видов технологических процессов.

Этапы ТП

В ходе конструкторско-технологической подготовки производства различают такие этапы написания технологического процесса, как:

Сбор, обработка и изучение исходных данных.
Определение основных технологических решений.
Подготовка технико-экономического обоснования (или обоснования целесообразности).
Документирование техпроцесса.

Трудно с первого раза найти технологические решения, обеспечивающие и плановые сроки, и необходимое качество, и плановую себестоимость изделия. Поэтому процесс разработки технологии – это процесс многовариантный и итеративный.

Если результаты экономических расчетов неудовлетворительны, то технологи повторяют основные этапы разработки технологического процесса до тех пор, пока не достигнут требуемых планом параметров.

Сущность технологического процесса

Процессом называют изменение состояния объекта под воздействием внутренних или внешних по отношению к объекту условий.

Внешними факторами будут механические, химические, температурные, радиационные воздействия, внутренними — способность материала, детали, изделия сопротивляться эти воздействиям и сохранять свою исходную форму и фазовое состояние.

В ходе разработки техпроцесса технолог подбирает те внешние факторы, под воздействием которых материал заготовки или сырья изменит свою форму, размеры или свойства таким образом, чтобы удовлетворять:

техническим спецификациям на конечное изделие;
плановым показателям по срокам и объемам выпуска изделий;

За долгое время были выработаны основные принципы построения технологических процессов.

Принцип укрупнения операций

В этом случае в рамках одной операции собирается большее число переходов. С практической точки зрения такой поход позволяет улучшить точность взаимного расположения осей и обрабатываемых поверхностей. Такой эффект достигается за счет выполнения всех объединяемых в операцию переходов за одну остановку на станок или многокоординатный обрабатывающий центр.

Подход также упрощает внутреннюю логистику и снижает внутрицеховые расходы за счет снижения числа установок и наладок режимов работы оборудования.

Особенно важно это для крупногабаритных и сложных деталей, установка которых отнимает много времени.

Принцип применяется при работе на револьверных и многорезцовых токарных станках, многокоординатных обрабатывающих центрах.

Принцип расчленения операций

Операция разбивается на ряд простейших переходов, наладка режимов работы обрабатывающего оборудования выполняется единожды, для первой детали серии, далее оставшиеся детали проходят обработку на тех же режимах.

Такой подход эффективен при больших размерах серий и относительно несложной пространственной конфигурации изделий.

Принцип дает существенный эффект снижения относительной трудоемкости за счет улучшенной организации рабочих мест, совершенствования у рабочих навыка однообразных движений по постановке-снятию заготовок, манипуляций с инструментом и оборудованием.

Абсолютное число установок при этом растет, но сокращается время на настройку режимов оборудования, за счет чего и достигается положительный результат.

Чтобы получить этот положительный эффект, технологу придется позаботиться о применении специализированной оснастки и приспособлений, позволяющих быстро и, главное, точно устанавливать и снимать заготовку. Размер серии также должен быть значительным.

Обработка дерева и металла

На практике одну и ту же деталь, одного и того же размера и веса, из одного и того же материала можно изготовить разными, иногда сильно отличающимися друг от друга методами.

На этапе конструкторско-технологической подготовки производства конструкторы и технологи совместно прорабатывают несколько вариантов описания технологического процесса, изготовления и последовательности обработки изделия. Эти варианты сравниваются по ключевым показателям, насколько полно они удовлетворяют:

техническим условиям на конечный продукт;
требованиям производственного плана, срокам и объемам отгрузки;
финансово-экономическим показателям, заложенным в бизнес-план предприятия.

На следующем этапе проводится сравнение этих вариантов, из них выбирается оптимальный. Большое влияние на выбор варианта оказывает тип производства.

В случае единичного, или дискретного производства вероятность повторения выпуска одной и той же детали невелика. В этом случае выбирается вариант с минимальными издержками на разработку и создание специальной оснастки, инструмента и приспособлений, с максимальным задействованием универсальных станков и настраиваемой оснастки. Однако исключительные требования к точности соблюдения размеров или к условиям эксплуатации, таким, как радиация ил высоко агрессивные среды, могут вынудить применять и специально изготовленную оснастку, и уникальные инструменты.

При серийном же выпуске процесс производства разбивается на выпуск повторяющихся партий изделий. Технологический процесс оптимизируют с учетом существующего на предприятии оборудования, станком и обрабатывающих центров. Оборудование при этом снабжают специально разработанной оснасткой и приспособлениями, позволяющими сократить непроизводительные потери времени хотя бы на несколько секунд. В масштабе всей партии эти секунды сложатся вместе и дадут достаточный экономический эффект. Станки и обрабатывающие центры подвергают специализации, за станком закрепляют определенные группы операций.

При массовом производстве размеры серий весьма высоки, а выпускаемые детали достаточно долгий срок не подвергаются конструктивным изменениям. Специализация оборудования заходит еще дальше. В этом случае технологически и экономически оправдано закрепление за каждым станком одной и той же операции на все время выпуска серии, а также изготовление спецоснастки и применение отдельного режущего инструмента и средств измерений и контроля.

Оборудование в этом случае физически перемещают в цеху, располагая его в порядке следования операций в технологическом процессе

Средства выполнения технологических процессов

Технологический процесс существует сначала в головах технологов, далее он фиксируется на бумаге, а на современных предприятиях — в базе данных программ, обеспечивающих процесс управления жизненным циклом изделия (PLM). Переход на автоматизированные средства хранения, написания, тиражирования и проверки актуальности технологических процессов- это не вопрос времени, в вопрос выживания предприятия в конкурентной борьбе. При этом предприятиям приходится преодолевать сильное сопротивление высококвалифицированных технологов строй школы, привыкших за долгие годы писать техпроцессы от руки, а потом отдавать их на перепечатку.

Современные программные средства позволяют автоматически проверять упомянутые в техпроцессе инструмент, материалы и оснастку на применимость и актуальность, повторно использовать ранее написанные техпроцессы целиком или частично. Они повышают производительность труда технолога и существенно снижают риск человеческой ошибки при написании техпроцесса.

Для того чтобы из идей и расчетов технологический процесс превратился в реальность, необходимы физические средства его выполнения.

Технологическое оборудование предназначено для установки, закрепления, ориентации в пространстве и подачи в зону обработки сырья, заготовок, деталей, узлов и сборок.

В зависимости от отрасли производства сюда входят станки, обрабатывающие центры, реакторы, плавильные печи, кузнечные прессы, установки и целые комплексы.

Оборудование обладает длительным сроком использования и может изменять свои функции в зависимости от использования той или иной технологической оснастки.

Технологическая оснастка включает в себя инструмент, литейные формы, штампы, приспособления для установки и снятия детали, для облегчения доступа рабочих к зоне выполнения операций. Оснастка дополняет основное оборудование, расширяя его функциональность. Она имеет более короткий срок использования и иногда специально изготавливается для конкретной партии изделий или даже для одного уникального изделия. При разработке технологии следует шире применять универсальную оснастку, применимую для нескольких типоразмеров изделия. Особенно это важно на дискретных производствах, где стоимость оснастки не распределяется на всю серию, а целиком ложится на себестоимость одного изделия.

Инструмент предназначен для оказания непосредственного физического воздействия на материал заготовки с целью доведения ее формы размеров, физических, химических и других параметров до заданных в технических условиях.

Технолог при выборе инструмента должен принимать во внимание не только цену его покупки, но и ресурс и универсальность. Часто бывает, что более дорогой инструмент позволяет без его замены выпустить в несколько раз больше продукции, чем дешевый аналог. Кроме того, современный универсальный и высокоскоростной инструмент позволит также сократить время машинной обработки, что также прямо ведет к снижению себестоимости. С каждым годом технологи приобретают все больше экономических знаний и навыков, и написание техпроцесса из дела чисто технологического превращается в серьезный инструмент повышения конкурентоспособности предприятия.

Технологический процесс

Технологический процесс (ТП) , сокр. техпроцесс - это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

Технологический процесс - это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. К предметам труда относят заготовки и изделия.

ГОСТ 3.1109-82

Практически любой технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных (в пределе - элементарных) технологических процессов. Элементарным технологическим процессом или технологической операцией называется наименьшая часть технологического процесса, обладающая всеми его свойствами. То есть это такой ТП, дальнейшая декомпозиция которого приводит к потере признаков, характерных для метода, положенного в основу данной технологии. Как правило, каждая технологическая операция выполняется на одном рабочем месте не более, чем одним сотрудником. Примером технологических операций могут служить ввод данных с помощью сканера штрих-кодов, распечатка отчета, выполнение SQL-запроса к базе данных и т. д.

Технологические процессы состоят из технологических (рабочих) операций , которые, в свою очередь, складываются из технологических переходов .

Определения

Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, выполняемую с одними и теми же средствами технологического оснащения.

Вспомогательным переходом называют законченную часть технологической операции, состоящей из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода.

Для осуществления техпроцесса необходимо применение совокупности орудий производства - технологического оборудования, называемых средствами технологического оснащения .

Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной единицы.

Виды техпроцессов

В зависимости от применения в производственном процессе для решения одной и той же задачи различных приёмов и оборудования различают следующие виды техпроцессов :

Единичный технологический процесс (ЕТП). Разрабатывается индивидуально для конкретной детали.
Типовой технологический процесс (ТТП). Создается для группы изделий, обладающих общностью конструктивных признаков. Разработку типовых технологических процессов осуществляют на общегосударственном и отраслевом уровнях, а также на уровнях предприятия в соответствии с общими правилами разработки технологических процессов.
Групповой технологический процесс (ГТП).

В промышленности и сельском хозяйстве описание технологического процесса выполняется в документах, именуемых операционная карта технологического процесса (при подробном описании) или маршрутная карта (при кратком описании).

Маршрутная карта - описание маршрутов движения по цеху изготовляемой детали.
Операционная карта - перечень переходов, установок и применяемых инструментов.
Технологическая карта - документ, в котором описан: процесс обработки деталей, материалов, конструкторская документация, технологическая оснастка.

Технологические процессы делят на типовые и перспективные .

Типовой техпроцесс имеет единство содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструкторскими принципами.
Перспективный техпроцесс предполагает опережение (или соответствие) прогрессивному мировому уровню развития технологии производства.

Управление проектированием технологического процесса осуществляется на основе маршрутных и операционных технологических процессов .

Маршрутный технологический процесс оформляется маршрутной картой, где устанавливается перечень и последовательность технологических операций, тип оборудования, на котором эти операции будут выполняться; применяемая оснастка; укрупненная норма времени без указания переходов и режимов обработки.
Операционный технологический процесс детализирует технологию обработки и сборки до переходов и режимов обработки. Здесь оформляются операционные карты технологических процессов.

Этапы ТП

Технологический процесс обработки данных можно разделить на четыре укрупненных этапа:

Начальный или первичный . Сбор исходных данных, их регистрация (прием первичных документов, проверка полноты и качества их заполнения и т. д.) По способам осуществления сбора и регистрации данных различают следующие виды ТП:

механизированный - сбор и регистрация информации осуществляется непосредственно человеком с использованием простейших приборов (весы, счетчики, мерная тара, приборы учета времени и т. д.); автоматизированный - использование машиночитаемых документов, регистрирующих автоматов, систем сбора и регистрации, обеспечивающих совмещение операций формирования первичных документов и получения машинных носителей; автоматический - используется в основном при обработке данных в режиме реального времени (информация с датчиков, учитывающих ход производства - выпуск продукции, затраты сырья, простои оборудования - поступает непосредственно в ЭВМ).

Подготовительный . Прием, контроль, регистрация входной информации и перенос ее на машинный носитель. Различают визуальный и программный контроль, позволяющий отслеживать информацию на полноту ввода, нарушение структуры исходных данных, ошибки кодирования. При обнаружении ошибки производится исправление вводимых данных, корректировка и их повторный ввод.
Основной . Непосредственно обработка информации. Предварительно могут быть выполнены служебные операции, например, сортировка данных.
Заключительный . Контроль, выпуск и передача результатной информации, ее размножение и хранение.

Техпроцессы в электронной промышленности

Основная статья: Технологический процесс в электронной промышленности

При производстве полупроводниковых интегральных микросхем применяется фотолитография и литографическое оборудование. Разрешающая способность этого оборудования (т. н. проектные нормы ) и определяет название применяемого техпроцесса.

КТО производства ЭВМ часть 2. 138

Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

10.1 Основные вопросы

Понятие производственного и технологического процессов;

Типы производства;

Понятие операции;

Виды технологических процессов;

Интегрально-групповой технологический процесс.

10.2 Текст лекции

10.2.1 Производственный и технологический процессы – до 40 мин

Производственный процесс – совокупность действий людей, орудий и естественных процессов, в результате которых поступающие на предприятие материалы и полуфабрикаты превращаются в готовую продукцию.

Производственный процесс делится на основной и вспомогательный. К основному производственному процессу относят процессы по изготовлению продукции, предусмотренные заказчиком. К вспомогательному – процессы складирования, транспортирования и т.п.

Технологический процесс – главная часть производственного процесса, содержащая действия по непосредственному изменению предмета производства с превращением его в готовую продукцию.

Различают технологические процессы изготовления деталей, сборки, настройки, регулировки, контроля и сдачи изделия.

В настоящее время одним из перспективных направлений обеспечения конкурентоспособности предприятия является повышение эффективности технологической подготовки производства выпускаемых изделий. Целью технологической подготовки производства является оптимальное по срокам и ресурсам обеспечение технологической готовности производства к изготовлению изделий в соответствии с требованиями заказчика или рынка данного класса изделий. Необходимость повышения эффективности технологической подготовки производства изделий объясняется увеличением номенклатуры выпускаемой продукции во всех типах производств и высокой скоростью ее обновления. В первую очередь это характерно для единичного и мелкосерийного типов производств.

Технологическая подготовка производства заключается в разработке технологических процессов изготовления ЭВМ, а также необходимой для производства оснастки и специального технологического оборудования.

Технологическое оборудование – орудия производства, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них и, при необходимости, источники энергии.

Технологическая оснастка – орудия производства, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенной части технологического процесса.

Технологический процесс делится на операции, которые, в свою очередь, делятся на установы, позиции, технологические переходы, ходы, приемы.

Операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими (или в условиях безлюдной технологии) непрерывно над одной или несколькими совместно обрабатываемыми (собираемыми) деталями (сборочными единицами). Напомним, что подрабочим местом понимается часть производственной площади, оснащенной основным технологическим и вспомогательным оборудованием и средствами, закрепленными за рабочим для выполнения операции.

Группа операций, выполняемых последовательно и имеющих признак общности, называется этапом технологического процесса.

Переход (технологический переход) – часть операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента (или активной технологической среды) и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, при неизменном или закономерно изменяющемся режиме обработки. Замена инструмента или технологической среды означает выполнение очередного перехода.

Вспомогательный переход – часть операции, которая не сопровождается изменением формы или состояния заготовки, но необходима для выполнения технологического перехода.

Установ – часть операции в несколько переходов, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собираемой сборочной единицы.

Проход – часть перехода, заключающаяся в снятии одного слоя материала с обрабатываемой поверхности.

Рабочий ход – часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости, свойств заготовки. Часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки без изменения формы, размеров, шероховатости, свойств заготовки называетсявспомогательным (холостым) ходом .

Позиция – каждое новое положение заготовки относительно инструментов при неизменном ее закреплении в приспособлении.

Прием - совокупность отдельных движений в процессе выполнения работы или подготовки к ней (пуск станка, выключение и т. п.).

Такт выпуска - интервал времени, через который производится выпуск изделий.

Ритм выпуска (производительность) - обратная величина такта –количество изделий в единицу времени.

10.2.2 Типы производства – до 20 мин

Различают три основных типа производства продукции - единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется единичным или малым объемом выпускаемых изделий, процесс изготовления которых не повторяется или повторяется через неопределенный промежуток времени. Для единичного производства характерно применение универсального, переналаживаемого оборудования, высококвалифицированного персонала, высокая себестоимость продукции и низкая производительность.

Серийное производство характеризуется изготовлением изделий периодически повторяющимися партиями, сериями. В зависимости от количества изделий в партии различают мелкосерийное, среднесерийное (серийное), крупносерийное производство. Выпуск партий еженедельный, ежемесячный, ежеквартальный. Для серийного производства характерно использование специализированного и автоматизированного оборудования и оснастки, особенно станков с ЧПУ. В ряде случаев, особенно для крупносерийного производства, используют специальное и автоматическое оборудование. Для многономенклатурного серийного производства экономически выгодно использование гибких производственных систем, для которых используют автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУТП). В серийном производстве рабочие имеют среднюю и высокую квалификацию, производительность труда выше, чем при единичном производстве. Производство ЭВМ различного назначения имеет серийный характер.

Массовое производство - это производство одинаковых изделий в течение длительного периода времени. Особенностью данного производства является закрепление за одним рабочим местом одной операции, требующей использования рабочих невысокой квалификации или исключения из процесса рабочих и замены их роботами и робототехническими комплексами. Для массового производства характерным является поточный принцип изготовления продукции на автоматических линиях, цехах и даже автоматических заводах. Оборудование и оснастка, как правило, специальное, дорогое и высокопроизводительное. Производство микросхем и ЭРЭ следует отнести к массовому типу производства.

10.2.3 Виды технологических процессов – до 30 мин

Технологические процессы классифицируются по различным признакам.

По методу разработки и применения различают следующие виды технологических процессов:

Единичные;

Типовые;

Групповые;

Интегрально-групповые.

Единичный технологический процесс – разрабатывается индивидуально на всю номенклатуру изделий.

Типовой технологический процесс – разрабатывается на конструктивно подобные изделия, т.е. изделия, имеющие близкую конфигурацию и одинаковые операции обработки.

Групповой технологический процесс – разрабатывается на технологически подобные изделия (одинаковые способы обработки различных по конфигурации изделий на одном и том же оборудовании и с применением одной и той же оснастки). Обеспечивает возможность применения высокопроизводительных методов обработки в единичном и серийном производстве.

Интегрально-групповой технологический процесс – при изготовлении большого числа одинаковых изделий, проходящих операции обработки в неразделенном состоянии на общей заготовке.

Интегрально-групповой технологический процесс используется при изготовлении интегральных микросхем. Каждое функциональное изделие образуется не после сборки отдельно изготовленных сборочных единиц, а как интегральный результат обработки отдельных участков поверхности или объема исходной заготовки для придания им свойств в соответствии с электрической схемой.

По степени детализации технологических документов выделяют следующие виды технологических процессов:

Маршрутные;

Операционные;

Маршрутно-операционные.

Маршрутный технологический процесс выполняют по документации, где указывается порядок (маршрут) следования операций: их вид и наименование, технологическое оборудование и оснастка, трудоемкость выполнения и квалификация работников. Переходы и режимы обработки не указываются. Данный вид технологического процесса характерен для единичного и мелкосерийного производства.

Операционный технологический процесс разрабатывается после определения маршрутной технологии, подробно разрабатывается каждая операция – дробится на технологические переходы, указываются режимы обработки. Данный вид технологического процесса характерен для серийного и массового производства, однако, с появлением станков с числовым программным управлением разработка операционной технологии стала необходимостью и в мелкосерийном производстве.

Маршрутно-операционный технологический процесс – когда на отдельные, наиболее сложные, операции маршрутной технологии разрабатывается операционная технология.

По назначению выделяют рабочие и перспективные технологические процессы.

Рабочий технологический процесс – непосредственно используемый.

Перспективный технологический процесс – применение наиболее рациональных и современных методов, оборудования, которые еще не применяются в производстве и находятся в стадии разработки.

Технологический процесс и его структура

Изделие получается в результате производственного процесса.

Производственный процесс это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Производственный процесс включает не только основные процессы, непосредственно связанные с изготовлением деталей и сборочных единиц, но и все необходимые процессы, например: подготовку производства; получение, транспортирование, контроль и хранение материалов (полуфабрикатов); ремонт оборудования и др.

Технологическим процессом (ТП) называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Технологический метод - совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки или сборки, перемещения, включая технический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления или ремонта, установленных безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнению изделия.

По методу выполнения различают три основных части технологического процесса: формообразование, обработку и сборку.

Формообразование это изготовление заготовки или изделия из жидких, порошкообразных или волокнистых материалов: литье, формование, гальванопластика.

Обработка это заданное изменение формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки при выполнении технологического процесса: обработка резанием и давлением, термическая обработка, электрофизическая и электрохимическая обработки, нанесение покрытия.

Сборка это образование разъемных или неразъемных соединений составных частей заготовки или изделия: сварка, клёпка, пайка, склеивание, свинчивание и др.

Заготовка - это предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изготовляют деталь или неразъемную сборочную единицу.

Для качественного изменения предметов производства, т.е. для осуществления технологического процесса, используются различные средства производства, в первую очередь орудия производства . К ним относятся:

Технологическое оборудование (оборудование) - орудие производства, в которых для выполнения определенной части ТП размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них и при необходимости источники энергии. Например: прессы, металлорежущие стенки, гальванические ванны, испытательные стенды, верстак и т.д.

Технологическая оснастка (оснастка) - орудие производства, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенной части ТП. Например: режущий инструмент, калибры, прессформы, приспособления и т.д.

Технологический процесс выполняется на рабочих местах . Рабочее место - это часть производственной площади цеха, на которой размещены один или несколько исполнителей работы и обслуживаемая ими единица технологического оборудования, а также оснастка и предметы производства.

Технологический процесс структурно расчленяется на следующие элементы:

технологические операции;

переходы;

установы;

Технологическая операция (операция) - законченная часть ТП обработки одной или несколько одновременно обрабатываемых заготовок, выполняемую на одном рабочем месте одним рабочим или бригадой. Операция начинается с момента установки заготовки в станок и включает всю ее последующую обработку и снятие со станка. Операция является основным элементом при разработке, планировании и калькуляции ТП. Примеры операций: сверление отверстия в детали, нарезание зубьев зубчатого колеса, штамповка пластин магнитопроводов и т.д. Технологические операции разделяются на технологические и вспомогательные переходы.

Технологический переход (переход) - законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, режима работы станка и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. Следующий переход начинается с момента изменения какого-либо из этих параметров.

Вспомогательный переход - это законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей, но необходимы для выполнения технологического перехода (например, установка заготовки, смена инструмента и т.д.)

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Рабочий ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки. Технологический переход может состоять из одного или нескольких рабочих ходов. Например, черновое фрезерование плоскости с большим припуском на обработку может быть произведено за два или более рабочих ходов.

Вспомогательный ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

При изменении положения обрабатываемой заготовки операция может состоять из нескольких установов и позиций.

Установ - это часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Позиция - это фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения части операции.

Прием - законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например, вспомогательный переход "установка заготовки в приспособление" включает приемы: взять заготовку, установить в приспособление и закрепить.

Общим припуском на обработку называется слой материала, представляющий собой разность между размерами заготовки и размерами окончательно обработанной детали.

Базовой поверхностью обрабатываемой заготовки называется поверхность, которой заготовку устанавливают в приспособление и ориентируют при обработке на станке относительно режущего инструмента.

Вопрос 3. Классификация технологических процессов.

В основе любого производства лежит технологический процесс, под которыми понимаются совокупность действий по добыче и переработки сырья в готовую продукцию. В основе любых процессов лежат физические, химические, биологические процессы, различающиеся характером количественных и качественных изменений сырья в процессе его переработки.

Основная классификация технологических процессов является способ организации и кратность обработки сырья.

Виды технологических процессов в зависимости от способа их организации : единичный, типовой, групповой, дискретный (прерывный, периодический), непрерывный и комбинированный.

Единичный технологический процесс (ЕТП) разрабатывается для изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства. Разработка ЕТП включает в себя следующие этапы.

1. Анализ исходных данных и выбор действующего аналога ЕТП.

2. Выбор исходной заготовки и метода ее получения.

3. Определение содержания операций, выбор технологических баз и составление технологического маршрута (последовательности) обработки.

4. Выбор технологического оборудования, оснастки, средств автоматизации и механизации технологического процесса. Уточнение последовательности выполнения переходов.

5. Назначение и расчет режимов выполнения операции, нормирование переходов и операций ТП, определение профессий и квалификации исполнителей, установление требований к технике безопасности.

6. Расчет точности, производительности и экономической эффективности ТП. Выбор оптимального процесса.

7. Оформление рабочей технологической документации.

Необходимость каждого этапа, состава задач и последовательности решения устанавливается в зависимости от типа производства.

Типизация ТП позволяет устранить их многообразие с обоснованным сведением к ограниченному числу типов.

Типовой технологический процесс (ТТП) характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для групп изделий с общими конструктивными признаками.

Типизацию начинают с классификации изделий. Классом называют совокупность деталей, характеризуемых общностью технологических задач. В пределах класса детали разбивают на группы, подгруппы и т.д. до типа. Практически к одному типу относят детали, для которых можно составить один технологический процесс.

ТПП разрабатывают с учетом последних достижений науки и техники, опыта передовых рабочих, что позволяет значительно сократить цикл подготовки производства и повысить производительность за счет применения более совершенных методов производства.

Групповой технологический процесс (ГТП) предназначен для совместного изготовления или ремонта групп изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

При группировании одна из наиболее сложных деталей принимается за комплексную. Эта деталь должна иметь все поверхности, встречающиеся у деталей данной группы. Они могут быть расположены в иной последовательности, чем у комплексной детали. При отсутствии такой детали в группе создается условная комплексная деталь. По этому технологическому процессу можно обрабатывать любую деталь группы без значительных отклонений от общей схемы.

Групповые технологические процессы используют для механической обработки деталей на универсальном оборудовании, для электромонтажных, сборочных и других операций, что делает целесообразным применение высокопроизводительных автоматов и полуавтоматов в мелкосерийном производстве.

Периодические процессы (например, выплавка стали, литье в форму, термообработка и др.) проводятся на оборудовании, которое загружается исходными материалами или заготовками через определенные промежутки времени; после их обработки полученный продукт выгружается. Периодические или дискретные процессы характеризуются чередованием во времени рабочих и вспомогательных операций, выполняются они, как правило, на одном месте. Они компактны в пространстве и растянуты по времени. Основным недостатком таких процессов является то, что во время загрузки и выгрузки продукта оборудование не работает (простаивает) или работает не в полную мощность. Это приводит к потерям рабочего времени и большим затратам труда. Кроме того, непостоянство технологического режима в начале и конце процесса усложняет обслуживание, затрудняет автоматизацию и приводит к удлинению продолжительности производительного цикла. Все эти причины и побуждают заменять периодические процессы более рациональными при наличии экономической и технической возможности.

Непрерывные процессы (например, разливка стали, прокатка или волочение профилей из металлов и сплавов, переработка нефти, производства цемента) осуществляются в аппаратах, где поступление сырья и выгрузка конечных продуктов производятся непрерывно. Однако все стадии процесса могут протекать одновременно как в различных частях аппарата (например, перегонка нефти в ректификационной колонне), так и в различных аппаратах, составляющих данную установку. Они характеризуются непрерывным и одновременным выполнением рабочих и вспомогательных технологических действий, но на разных местах. Параллельность выполнения операций позволяет значительно повысить производительность, но требует увеличения пространства.

Комбинированные процессы являются сочетанием стадий периодических и непрерывных процессов (например, поточные линии механической обработки деталей, коксование угля, работа доменной печи или стана периодической прокатки металлических профилей). Комбинированные технологические процессы позволяют удачно сочетать преимущества периодических и непрерывных действий и устранить их недостатки.

По сравнению с комбинированными и периодическими процессами непрерывные отличаются отсутствием простоев оборудования, перерывов в выпуске конечных продуктов, возможностью полной автоматизации и механизации, устойчивостью технологического режима и соответственно большей стабильностью качества выполняемой работы, в т. ч. и готовой продукции. Например, слитки металлов и сплавов, изготовленные в установках непрерывной разливки, отличаются более высоким качеством и отсутствием дефектов, характерных для слитков, полученных в изложницах (обычное литье). Большая компактность оборудования обеспечивает меньшие капитальные затраты и эксплуатационные расходы на ремонт и обслуживание, уменьшает потребность в рабочей силе, увеличивает производительность труда, позволяет полнее и эффективнее использовать энергетические ресурсы. По этим причинам основной тенденцией промышленного производства массового типа является замена периодических процессов непрерывными. Но, как правило, технологическое оборудование для непрерывных процессов является более сложным и дорогим.

Сейчас периодические процессы сохраняют свое значение в производствах относительно небольшого масштаба (в том числе опытных) с разнообразным ассортиментом продукции. Там применение указанных процессов позволяет достичь большой гибкости в использовании оборудования при меньших затратах.

2. По кратности обработки сырья различают процессы: с разомкнутой (открытой) схемой, в которой сырье или материал подвергается однократной обработке; с замкнутой (круговой, циркуляционной или циклической) схемой, в которой сырье или вспомогательные материалы неоднократно возвращаются в начальную стадию процесса для повторной обработки, а иногда и регенерации (восстановление потерянных свойств); комбинированные (со смешанной схемой).

Примером процесса с разомкнутой (открытой) схемой является конвертерный способ получения стали. Примером процесса с замкнутой схемой может служить циркуляция специальной жидкой смеси для охлаждения резца токарного станка при скоростной механической обработке металлов резанием. В такой замкнутой схеме охлаждающая жидкость постоянно циркулирует между бачком, резцом, сборником для жидкости и насосом для ее перекачивания в бачок. Другим примером процесса с замкнутым циклом может быть химическая переработка нефтяных фракций, где для непрерывного восстановления активности катализатора последний постоянно циркулирует между реакционной зоной крекинга и прокалочной печью для выжигания углерода с его поверхности.

Процессы с замкнутой схемой более компактны, чем процессы с разомкнутой схемой, требуют по сравнению с ними меньшего расхода сырья, вспомогательных материалов и энергии на транспортировку реагентов. Циклические (с замкнутой схемой) процессы широко используются во многих производствах для многократного или частичного возвращения тепловых или материальных потоков в начальную стадию процесса. Это позволяет рационально и экономно расходовать энергию, сырье, материалы и водные ресурсы, получать продукцию высокого качества. Наиболее совершенные технологические процессы – процессы с замкнутой схемой – являются основой создания безотходных, материало- и энергосберегающих производств.

В промышленности часто применяют комбинированные процессы (со смешанной схемой), являющиеся сочетанием процессов с открытой и закрытой схемой (например, производство серной кислоты нитрозным способом). В таких процессах одни промежуточные продукты (оксиды серы) обрабатываются по открытой схеме, проходя последовательно ряд аппаратов, а другие (оксиды азота) – циркулируют по замкнутой схеме.

3. Классификация технологических процессов по способам переработки сырья . В основе переработки сырья лежат физические, механические, химические и биологические процессы, различающиеся между собой характером качественных изменений и превращений вещества.

Физические технологические процессы. Так, использование физических процессов для переработки сырья характеризуется изменением состояния (твердое, жидкое газообразное), внешней формы и физических свойств. Эти ТП могут быть реализованы при изменении параметров окружающей предмет труда условий, например температуры, давления, электромагнитного поля, ионизирующего и радиоактивного излучений и т.п. Как правило, физические технологические процессы в чистом виде редко реализуются, часто они вызывают и химические превращения, тогда такие процессы превращаются в физико-химические. Чистые физические процессы – превращение воды в пар или лед и наоборот; превращение графита под действием температуры и давления в алмаз, расплавление или затвердевание чистых металлов или веществ. Физико-химический процесс – это расплавление руды или металлолома и получение жидкого сплава, который при затвердевании не только переходит в твердое тело, но и претерпевает химическое превращение, изменяется кристаллическая решетка и структура сплава.

Часто использование физических технологических процессов при изготовлении некоторых изделий позволяет существенно повысить качество и эффективность работы. В частности, в современном машиностроении получают все большое распространение материалы, которые отличаются высокой твердостью и вязкостью, трудно поддающиеся традиционным способам обработки. Все возрастающее количество применяемых штампов и пресс-форм отличается высокой сложностью внутренних полостей. Это послужило основанием создания и внедрения в производство высокоэффективных электрофизических (ЭФ) и электрохимических (ЭХ) методов обработки, сущность которых заключается в том, что обработка облегчается благодаря ослаблению связей между элементарными объемами заготовки за счет их нагрева, расплавления и удаления из зоны обработки или перевода сплава в легко удаляемое соединение.

При электрофизической обработке используют инструмент – электрод, который может быть изготовлен из легкообрабатываемого материала (меди, графита, медно-графитовой композиции и т. п.). При сближении в жидком диэлектрике электродов, инструмента и заготовки возникает электрический разряд, и через зазор между ними начинает течь электрический ток. Электроны, соударяясь с анодом (заготовкой), интенсивно его разогревают и расплавляют микрообъемы заготовки. Расплавленные частички сплава охлаждаются жидким диэлектриком и удаляются из зазора между инструментом и заготовкой. Электрофизические методы отличаются высокой концентрацией энергии (1000–100000000 Вт/см2) на локальных участках обрабатываемой заготовки, частицы материала удаляются с поверхности в расплавленном или парообразном состоянии. На электроэрозионных станках можно выполнять сложные полости в заготовках, резать и сверлить их, шлифовать и полировать. При полировке отпадает необходимость в применении инструмента, достаточно обеспечить мощный разряд между полируемым изделием и водным раствором поваренной соли.

Разновидностями ЭФ являются электроэрзионная, электроискровая, электроимпульсная, электроконтактная и плазменная обработка.

Характерной особенностью электроэрозионной (электроразрядной) обработки является то, что электрический пробой происходит по кратчайшему пути, что предопределяет разрушение (оплавление) наиболее близкорасположенных участков заготовки. Поэтому при выполнении углублений (полостей) или отверстий обрабатываемая поверхность заготовки принимает форму электрода. Известно, что механическая обработка наружных поверхностей заготовки значительно проще, производительнее и экономичнее, может быть выполнена более качественно, чем внутренних поверхностей, при этом может использован простой инструмент и универсальные оборудование.

Механические технологические процессы. В производстве более 80% технологических процессов – это механические, в результате которых изменяются форма, качество поверхности, геометрические размеры и свойства предмета обработки. Так при пластической деформации металлической заготовки придают требуемую форму и геометрические размеры, параллельно изменяются и физические свойства сплава заготовки (наклеп и упрочнение). Применяя механические технологические процессы, получают листы, сортовой прокат, поковки, трубы, проволоку и многое другое. При обработке резанием путем снятия стружки заготовке придают определенную форму и размеры, превращают ее в будущую деталь, которая в результате такой обработки приобретает заданную точность геометрических размеров с соответствующей шероховатостью поверхностей. При такой обработке свойства материала заготовки не изменяются.

При выполнении разъемных соединений деталей и узлов изделия реализуется типичный механический технологический процесс, большинство сборочных ТП базируются на чисто механических процессах (завернуть винт или гайку, запрессовать подшипник или втулку, выполнить клепанное соединение, развальцевать, зашплинтовать и т. д.), причем выполнение операций по соединению отдельных деталей или узлов не требуют высокой квалификации исполнителей и эти операции могут быть легко автоматизированы, особенно при массовом типе производства.

Механические технологические процессы широко используются в горнодобывающей промышленности, при измельчении, смешивании, дозировке, сортировке, уплотнении, формовки, упаковки сырья и материалов.

Химические процессы , в отличие от физических и механических, характеризуются изменением не только физических свойств, но и агрегатного состояния, химического состава и внутреннего строения веществ. Например, химической переработкой природного газа из метана получают водород, этилен, ацетилен, метиловый спирт и другие продукты; гидролизом древесины – скипидар, деготь, камфару, ванилин, спирты, канифоль.

Химические процессы лежат в основе жизнедеятельности живых организмов. В технологии промышленного производства термин ”химические процессы” следует понимать в широком смысле и не отождествлять с производством только химических веществ. Химико-технологические процессы являются основой производства многих строительных материалов, металлов и пищевых продуктов, используются в машиностроении, при производстве радиоэлектронной аппаратуры, измерительной техники, изделий легкой промышленности. Химические технологические процессы играют важную роль в развитии электроники, биотехнологии и создании новых материалов с уникальными свойствами, без которых немыслимо современное производство многих товаров с высокими качественными показателями.

Химические технологические процессы. Основухимического ТПсоставляют химические реакции (простые сложные, обратимые и необратимые, экзотермические и эндотермические) различных веществ при создании определенных условий. При этом образуются новые вещества, которые уже имеют совершенно другие свойства. Как правило, большая часть из них представляет основной продукт, а часть– побочный и отходы. ТП состоит из трех стадий: подготовки сырья или материалов, химической реакции, выделение (отвод) полученных веществ из реактора.

В зависимости от используемого сырья ТП могут быть разделены на процессы по переработке растительного, животного и минерального сырья. Химические технологические процессы (ХТП) могут быть низкотемпературные, протекающие при температуре до 500 °С и высокотемпературные (выше 500 °С); каталические и не каталические; происходящие под вакуумом, под высоким или атмосферном давлении и др.

Благодаря развитию химической технологии и совершенствованию ХТП в последние 50 лет появилось десятки тысяч новых материалов и веществ, имеющих уникальные свойства, это – различные клеи, фторопласты, полиуретаны, краски, лаки, полиэтилены, полипропилены, полиамиды, эпоксидные смолы, поликарбонаты, винипласты, полистиролы, поливинилхлориды (ПВХ),текстолиты, гетинаксы и т.д. Материалы, полученные с помощь. ХТП в значительной степени изменили качество жизни человека и сейчас уже трудно представить жизнь без них. Производство одежды, обуви, жилых зданий, бытовой техники, автомобилей, приборов и много другого стало благодаря ХТП более технологично, производительно, рентабильно и качественно. Роль химической промышленности трудно переоценить, валовый внутренний продукт Республики Беларусь более чем 50% наполняется за счет продукции ХТП.

Биологические процессы связаны либо с использованием живых микроорганизмов с целью получения требуемых продуктов (традиционная биотехнология), либо с воспроизведением в искусственных условиях процессов, протекающих в живой клетке (современная биотехнология).

Биологические технологические процессы. Биологические процессы протекают благодаря микроорганизмам, которые перерабатывают исходное сырье в полезные материалы (органическое удобрение, вино, спирт, медпрепораты, металлы, горючий газ, кисломолочные продукты, витамины, белки, органические кислоты и т. д.). Вторая половина XX столетия отмечена интенсивным развитием биотехнологий. Биотехнологией называют промышленную технологию получения ценных продуктов из исходного сырья с помощью микроорганизмов. Биотехнологические процессы известны с древних времен: хлебопечение, приготовление вина и пива, сыра, уксуса, молочнокислых продуктов, биоочистка воды, борьба с вредителями растительного и животного мира, обработка кожи, растительных волокон, получение органических удобрений и т.д. Научные основы были заложены в 19 веке французским ученым Л. Пастером (1822-1895г.), положившим начало микробиологии. Этому способствовало, с одной стороны, бурное развитие молекулярной биологии и генетики, биохимии и биофизики, с другой стороны, возникновение проблемы нехватки продовольствия, минеральных ресурсов, энергии, медпрепаратов, ухудшения экологической ситуации. В современном понимании в сферу биотехнологии включают генетическую и клеточную инженерию, цель которых – изменение наследственных механизмов функционирования организмов для управления деятельностью живых существ. Биотехнология тесно связана с технической микробиологией и биохимией. В ней также применяются многие методы химических технологии, особенно на конечных этапах производственного процесса, при выделении веществ, например, из биомассы микроорганизмов.

В основе биотехнологии лежит микробиологический синтез, т.е. культивирование выбранных микроорганизмов в питательной среде определенного состава. Мир микроорганизмов – мельчайших, преимущественно одноклеточных организмов (бактерии, микроскопические грибы, водоросли и др.) – чрезвычайно обширен и разнообразен. Размножаются они чаще всего простым делением клеток, иногда почкованием или другими бесполыми способами.

Микроорганизмы характеризуются самыми разнообразными физиологическими и биохимическими свойствами. Для некоторых из них, так называемых анаэробов, не нужен кислород воздуха, другие отлично растут на дне океана в сульфидных источниках при температуре 250 оС, третьи выбрали себе в качестве среды обитания ядерные реакторы. Есть микроорганизмы, сохраняющие жизнеспособность в глубоком вакууме, а есть и такие, которым ни почем давление в 1000–1400 ат. Необычайная устойчивость микроорганизмов позволяет им занимать крайние границы биосферы: их обнаруживают в грунте океана на глубине 11 км, в атмосфере на высоте более 20 км. Микроорганизмы широко распространены в природе, в грамме почвы их может содержаться до 2–3 млрд. В микроорганизмах многие процессы биосинтеза и энергетического обмена, например, транспорт электронов и синтез белка, протекает аналогично тем же процессам, что в клетках высших растений и животных.

Однако микроорганизмам присущи и специфические ферментные и биохимические реакции, на которых основана их способность разлагать целлюлозу, лингин, углеводороды нефти, воск и другие вещества. Существуют микроорганизмы, способные усваивать молекулярный азот, синтезировать белок, вырабатывать множество биологически активных веществ (антибиотики, ферменты, витамины и др.). На этом основано применение микроорганизмов для получения самых разнообразных продуктов. Причем в современной биотехнологии все активнее применяются не целые организмы, а их составляющие: живые клетки, различного рода структуры, являющиеся их частями, и биологические молекулы.

Сейчас с помощью биотехнологий получают антибиотики, витамины, аминокислоты, белки, спирты, кормовые добавки для животных, кисломолочную продукцию и многое другое. Интерес к использованию биотехнологий постоянно возрастает в различных отраслях деятельности человека: в энергетике, пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве, химической промышленности и т. д. Это объясняется в первую очередь возможностью применения в качестве сырья возобновляемых ресурсов (биомассы), а также экономией энергии. Например, такие вещества, как аммиак, глицерин, метанол, фенол, производить выгодней биотехнологией, чем химическими способами.

Перспективным направлением развития биотехнологии является разработка и внедрение в практику микробиологических способов получения различных металлов. Как известно, микроорганизмы играют важную роль в круговороте веществ в природе. Установлено, что они причастны к процессу образования рудных ископаемых. Так в начале двадцатого столетия на одном старом отработанном медном руднике было обнаружено в откаченном из шахты водном растворе огромное количество меди, которая была произведена бактериями из сернистых соединений меди. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды меди, бактерии превращают их в легко растворимые соединения, причем процесс протекает очень быстро. Микроорганизмы способны перерабатывать не только медные соединения, но и извлекать из руды железо, цинк, никель, кобальт, титан, алюминий, свинец, висмут, уран, золото, германий, рений и многие др. Особенно эффективно использование бактерий на завершающей стадии эксплуатации рудников, при переработки отвалов. Внедрение геомикробиологической технологии позволит вовлечь в промышленное использование труднодоступные, глубинные залежи полезных ископаемых. После соответствующих подготовительных работ достаточно будет погрузить на нужную глубину трубы и подвести по ним к рудной породе биораствор. Проходя через породу, раствор обогатиться теми или иными металлами, и поднятый на поверхность вынесет необходимые природные ископаемые. Отпадает необходимость строительства дорогостоящих шахт, уменьшиться нежелательная нагрузка на экологическую ситуацию, высвобождаются большие площади земли, занимаемыми шахтами, отвалами и обогатительными предприятиями, сократятся расходы на очистку атмосферы, земли и сточных вод, значительно снизится себестоимость добытых полезных ископаемых.

Интенсивное развитие и расширение применения биологических процессов при производстве медицинских препаратов, белков и кормов, органических удобрений, продуктов питания на основе брожения, горючих газов и жидкостей, микроорганизмов для очистки жидкой и воздушной среды обитания живого мира является весьма актуальной и высокоэффективной задачей экономики Республики Беларусь. Нельзя пренебрегать возможностью использования биотехнологий при разработке нетрадиционных способов получения энергетических ресурсов. Превращение биомассы в биогаз дает возможность получить 50-80% потенциальной энергии, не загрязняя окружающую среду.

Биотехнология сегодня имеет следующие направления: 1) промышленную биотехнологию (микробиологический синтез); 2) генетическую и клеточную инженерию; 3) инженерную энзимологию (белковую инженерию). Промышленная биотехнология реализует процессы, которые проводятся в искусственных производственных условиях с целью получения пекарских, винных и кормовых дрожжей, вакцин, белково-витаминных концентратов (БВК), средств защиты растений, заквасок для кисломолочных продуктов и силосования кормов, почвоудобрительных препаратов, антибиотиков, гормонов, ферментов, аминокислот, витаминов, спиртов, органических кислот, растворителей. Кроме того эти процессы позволяют утилизировать отходы, целлюлозу и получать биогаз.

Генетическая инженерия позволяет создавать искусственные генетические структуры посредством воздействия на материальные носители наследственности (ДНК), с ее помощью можно формировать совершенно новые организмы и производить физиологически активные вещества белковой природы для медицинских и сельскохозяйственных нужд (производить интерферон, инсулин, гормон роста живых организмов). Генная инженерия считается самой перспективной областью современной биотехнологии, с ее помощью возможно исправлять наследственные заболевания человека, создавать стимуляторы регенерации тканей для лечения ран, ожогов, переломов.

Инженерная энзимология является перспективным направлением развития промышленной биотехнологии, представляет собой науку, разрабатывающей основы создания высокоэффективных ферментов для промышленной интенсификации технологических процессов при значительной экономии материальных и энергетических ресурсов. Ферменты используются при производстве сахара для диабетиков, гормональных препаратов, обработки кож, получении тканей, бумаги, синтетических материалов, глюкозы, улучшения качества молочных продуктов и т. п.

Вывод: Деление процессов переработки сырья на физические, механические химические и биологические часто является условным из-за невозможности проведения четкой границы между ними. Так, например, изменение формы и внешнего вида материала сопровождается химическими процессами (электрохимическая и электроэрозионная обработка поверхностей, металлургические процессы получения металлов и сплавов, термомеханическое упрочнение материалов и т. д.), а химические процессы почти во всех производствах сопровождаются механическими. Но, несмотря на условность подобной классификации, деление процессов на физические, биологические, химические и механические способствует типизации процессов промышленного производства и облегчает выбор наиболее эффективного способа переработки сырья. Выбор технологического процесса зависит от многих факторов: доступности сырья, вида используемой энергии, степени сложности аппаратурного оформления, затрат на производственные здания, сооружения, оборудование, их монтаж и эксплуатацию, а также от качества и себестоимости готовой продукции.