Система управления процессом обслуживания формовочно-приемных агрегатов в производстве синтетических волокон с использованием автоматических манипуляторов

Решения ХХУ1 съезда КПСС ориентируют на то, чтобы развитие науки и техники еще в большей мере подчинить решению экономических и социальных задач советского общества. В плане одиннадцатой пятилетки предусматривается увеличение выпуска новых машин и оборудования, приборов и средств автоматизации. Для автоматизации и механизации процессов с тяжелыми неблагоприятными условиями труда предусматривается создание и освоение производства новых видов подъемно-транспортного оборудования и автоматических манипуляторов, которые найдет применение практически во всех отраслях народного хозяйства.

В химической и нефтехимической промышленности в XI пятилетке объем продукции увеличивается на 30 * 33 процента, в частности, выпуск химических волокон и нитей до 1,6 млн. тонн, при повышении производительности труда по отрасли на 28 — 30?° [i]. В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года в химической и нефтехимической промышленности предусматривается создание агрегатов большой мощности для выпуска химических волокон.

В производстве химических волокон поставленные задачи выполняются созданием прогрессивного малооперационного оборудования, агрегатов и машин, выполняющих несколько технологических операций, ранее выполнявшихся на отдельных агрегатах.

Переход к малооперационным технологиям и создание высокоэффективного и высокопроизводительного оборудования невозможны без подъема технической вооруженности труда. В текущей пятилетке всемерно внедряется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, сокращается во всех отраслях численность работников, занятых ручным трудом, особенно на вспомогательных и подсобных работах [i]. В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года указывается на необходимость повысить технический уровень и качество средств автоматизации и приборов, существенно увеличить производство автоматических манипуляторов с программным управлением, позволяющих исключить применение ручного малоквалифицированного и монотонного труда.

Одной из важнейших проблем одиннадцатой и двенадцатой пятилеток является проблема трудовых ресурсов. В этой пятилетке приток трудовых ресурсов на производство сократился, многие предприятия испытывают острую потребность в рабочих кадрах. В следующей пятилетке в народное хозяйство придет на 8 млн. человек меньше [2] .В настоящее время в народном хозяйстве ручным трудом занято около 4−5 млн. человек. Это и есть тот резерв, за счет которого должен восполняться дефицит трудовых ресурсов. На Июньском (1983 г.) Пленуме ЦК КПСС было подчеркнуто:" .для повышения эффективности производства необходимо резко сократить использование ручного труда, прежде всего путем комплексной механизации" [з]. Есть и другая социальная причина, которая также настоятельно подталкивает к быстрейшей автоматизации и механизации производства. Сейчас в стране 84 $ населения со средним образованием, в середине 80-х годов выйдет на пенсию поколение, которому война помешала закончить десятилетку и получить высокую квалификацию. К концу одиннадцатой пятилетки на производство придут люди только со средним образованием и, естественно, они будут стараться овладеть какой-либо перспективной специальностью, а желающих заниматься тяжелым трудом будет все меньше [3]. Производственники все активнее заявляют:". с каждым годом все труднее находить кадры для выполнения малоквалифицированных, монотонных тяжелых работ." [4]. Это по данным паспортизации ручного труда в производстве синтетических волокон, проведенной на предприятиях подотрасли, уровень ручного труда составляет в настоящее время 46% [5 ]. В основном, это трудовые операции, связанные с перемещением нитей в виде паковок или в контейнерах, а также операции по заправке нитей на текстильных агрегатах или обработке паковок, то есть поиск нити на паковке, отматывание нити с паковки, закрепление нити на паковке или патроне и операции, связанные с контролем качества нити. Механизация и автоматизация именно этих трудоемких технологических операций в производстве синтетических волокон и является основной задачей подотрасли синтетических волокон, выполнение которой повысит производительность труда, эффективность использования оборудования и освободит рабочие руки для решения других народнохозяйственных задач. Вместе с тем автоматизация и механизация трудоемких операций в производстве синтетических волокон позволит освободить прядильщиц, перемотчиц, ставилыциц и работниц аналогичных профессий от интенсивного монотонного физического труда, а также, учитывая острый дефицит рабочих рук, вводить в строй новые мощности по производству волокна, не привлекая дополнительных трудовых ресурсов. То есть, механизация и автоматизация трудоемких технологических операций в производстве синтетических волокон позволяют производить реконструкцию производств и вводить новые технологии и оборудование, в принципе неработоспособные без средств механизации и автоматизации. Таким образом, актуальность и необходимость механизации и автоматизации на предприятиях подотрасли совершенно очевидна. В данной диссертационной работе рассматриваются теоретические и практические вопросы механизации и автоматизации трудоемких технологических процессов на примере процесса смены паковок на рабочих местах высокоскоростного формовочно-приемного агрегата (АФП) для производства полиамидных нитей, а целью работы является разработка системы автоматического управления процессом обслуживания на примере АФП и синтез автоматического манипулятора для смены паковок.

Основными теоретическими результатами данной работы являются:

— экспериментальное определение закона распределения вероятностей обрывов нити на высокоскоростных АФП;

— экспериментальное определение закона распределения вероятностей вызовов на высокоскоростных АФП;

— экспериментальное определение закона обслуживания для высокоскоростных АФП;

— разработка математической модели подсистемы АФП исполнительный механизм применительно к процессу наработки паковок;

— разработка структурной схемы системы автоматического управления процессом обслуживания АФП и подобных машин.

Практическая значимость работы заключается в использовании большей части разработок в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах (в лаборатории механизации и автоматизации Всесоюзного научно-исследовательского института синтетических волокон) при выдаче исходных требований на автоматизацию трудоемких технологических процессов в производстве синтетических волокон, в частности:

— для технологического процесса получения полиамидной текстильной нити с совмещением операций формования, вытягивания и текстурирования при скорости 1500 * 2500 м/мин-[б].

— для технологического процесса получения полиамидной кордной ткани и капроновых нитей- [5].

— при разработке автоматического манипулятора смены паковок МСП-1 и МСП-2 конструкции ВНИИСВ, прошедших макетные испытания на Даугавпилсском ПО «Химволокно» .

Диссертация состоит из шести разделов изложенных на страницах машинописного текста с 18 иллюстрациями и 16 таблицами, содержит список литературы 115 наименований и 6 приложений.

5.3. Выводы.

1. Рассмотрено практическое значение идентификации законов распределения вероятностей обрывов нити и вероятностей вызовов, а также закона обслуживания. Определены задачи дальнейших экспе-риментелышх исследований агрегатов. Определены возможности применения рассмотренной в работе одноканальной системы массового обслуживания, а также направления совершенствования модели процесса обслуживания и модели комплекса средств обслуживания всего текстильного производства синтетических волокон.

2. Перечислены работы ВНИИСВ, где использованы результаты диссертационной работы и приведена эффективность внедрения результатов работы в промышленность и научно-исследовательские работы.

б.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Анализ структуры производства синтетических волокон показывает определяющее значение стадии формования и вытягивания для повышения производительности всего процесса, которая в современных условиях достигается увеличением скорости наработки и массы единичной паковки с совмещением формования и вытягивания на одном агрегате. Эти факторы определяют необходимость и актуальность разработки систем автоматического управления процессом обслуживания агрегатов, исполнительным механизмом которых является устройство смены паковок, заменяющее оператора на самой трудоемкой операции. Особенности технологии производства и конструктивного оформления агрегатов позволяют сформулировать задачу управления в соответствии, с целью автоматизации и определить круг задач, решение которых необходимо для достижения поставленной целиэти же факторы определяют структуру системы управления и модель процесса обслуживания — систему массового обслуживания (СМО). Решение модели СМО предполагает получение вероятностно-временных характеристик моделируемого процесса. Эти характеристики можно получить проведением пассивного эксперимента на агрегате и статистической обработкой данных. Моделирование процесса обслуживания агрегата позволяет получить структуру устройства смены паковок (УСП), его скоростные характеристики и операции, выполняемые УСП в цикле обслуживанияпри этом учитываются и возможности человека — оператора. Полученные данные являются исходными для конструктивной проработки УСП и позволяют разработать алгоритм функционирования системы автоматического управления процессом обслуживания, а также алгоритм работы УСП.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

I. В результате исследования технологического процесса наработки синтетического волокна на фбрмовочно-приемном агрегате (АФП) и процесса его обслуживания обоснована и разработана структура системы автоматического управления процессом обслуживания (САУ ПО).

2. На основании данных пассивного эксперимента идентифицированы: закон распределения вероятностей обрывов нити в процессе формования и вытягивания, закон распределения вероятностей вызовов на обслуживание АФП и закон обслуживания рабочих мест агрегата, при этом были определены средние значения параметров распределений.

3. Разработана математическая модель подсистемы «агрегатустройство смены паковок — оператор» и проведено математическое моделирование подсистемы.

Разработан алгоритм функционирования системы автоматического управления процессом обслуживания, а также алгоритм исполнительного механизма системы управления — устройства смены паковок.

5. На основании алгоритмов функционирования системы автоматического управления и устройства смены паковок, а также вероятностных состояний системы проведен синтез структуры устройства смены паковок.

6. На основании структуры и конструкции устройства смены паковок разработана система автоматического программного управления УСП, выполняющая алгоритм функционирования.

7. Разработана методика аналитического определения средней интенсивности вызовов на обслуживание рабочих мест агрегата, в процессе его эскизной проработки.

8. Проведены испытания двух модификаций устройства смены паковок на действующем агрегате кордного производства Даугавпилсско-го производственного объединения Химволокна.

9. По материалам диссертационной работы разработана отраслевая методика «Определение технических характеристик средств автоматической смены паковок на формовочно-приемном агрегате в производстве синтетических волокон». Все рекомендации методики доведены до инженерных решений в виде вычислительных алгоритмов, приведенных в приложениях методики в форме распечатки программ для ЭВМ М-222.

10. Экономический эффект от применения разработанного УСП на кордном производстве Даугавпилсского ПО Химволокно составит 14,7 тыс. руб. в год, а от внедрения системы автоматического управления процессом обслуживания, только за счет уменьшения времени простоя рабочих мест составит 24,15 тыс. руб. в год, при этом производительность труда операторов возрастет на 30%.