Остапчук М.В., Рибак А.І. Системи технологій (за видами діяльності)

Подождите немного. Документ загружается.

декількох властивостей, з яких складається якість. Одиничний показник

якості продукції характеризує одну її властивість, комплексний (груповий,

узагальнюючий) — декілька властивостей. Визначальним є той показник, за

яким вирішено оцінювати продукцію (виріб, машину, агрегат, тощо) на

визначенному етапі її аналізу. Інтегральний показник визначається

відношенням сумарного корисного ефекту від експлуатації або споживання

продукції по відношенню до сумарних витрат на її створення або

експлуатацію. Ці загальні положення і визначення регламентовані

міжнародними стандартами, стандартами країн СНД (в т.ч. ГОСТами СРСР,

ДСТУ, тощо).

Рівень якості продукції визначають як відносну характеристику її якості,

основою якої є порівняння показників якості з їх базовим значенням.

Технічна досконалість продукції визначається її технічним рівнем, або

відносною характеристикою якості, основою якої є порівняння показників,

які характеризують їх технічну досконалість, з базовими показниками, тобто

з такими значеннями цих показників, які прийняті за основу при

порівняльній оцінці. Оцінку за технічним рівнем використовують при

відсутності економічних показників.

Як базове значення вибирають за звичай нормативні, тобто ті значення, які

встановлено нормативною документацією (технічними умовами, правилами,

інструкціями, тощо). Базове значення можна обрати виходячи з відомих

характеристик найбільш розповсюджених типових машин, апаратів, техно-

логічних ліній і т.і. За звичай як базові значення вибирають такі, що мають

достовірні дані.

Таким чином, для визначення технологічного рівня або удосконалення якого-

небудь технологічного засобу (машини, апарату, технологічної лінії, тощо)

необхідно встановити номенклатуру показників якості, визначити їх базові

значення, порівняти отриманні таким чином числові показники з базовими і

проаналізувати результати порівняння.

112

3.5.2. Номенклатура показників якості технічних об'єктів

Номенклатура показників якості технічних об'єктів дуже широка і налічує

десятки найменувань. Більше того, безперервний технічний прогрес і

розвиток наукових знань приводять до введення нових показників якості

технічних об'єктів, які до певного періоду часу не відігравали важливої ролі

під час удосконалення технічних об'єктів. Декотрі з цих показників узято за

норматив, рекомендований міжнародними стандартами і ДСТУ, а деякі на-

лежать до обов'язкового включення до нормативних документів, що

забезпечують безпечність продукції. Показники безпеки встановлюють

згідно з міжнародними нормативами в залежності від виду продукції. їх

перелік рекомендовано УкрСЕПРО, де наведено перелік показників якості

продукції яка характеризує її безпеку і відображає всі відомі види безпеки

(механічну, електричну, термічну, пожежну, підривну, хімічну, біологічну,

радіаційну).

Показниками технічного рівня можуть бути: витрати енергії або встановлена

потужність двигунів, займана виробнича площа чи об'єм, маса, одинична

продуктивність, надійність, ефективність (ступінь досягнення корисних

результатів), керованність та ін. Кожен з перелічених показників

характеризує одну чи декілька якостей технічного об'єкту і повинен мати

кількісну оцінку. У зв'язку з різною природою показників методика їх виз-

начення різноманітна і може бути дуже трудомісткою.

Номенклатура показників якості промислової продукції залежить і від

визначенних умов її створення і застосування:

1. Показники призначення, які характеризують функціональну та

технологічну ефективність і конструктивну досконалість.

2. Показники надійності, які оцінюють властивості довгочасності,

ремонтопридатності і збереженності.

3. Показники технологічності, які використовують для оцінки затрат

матеріалів, засобів виробництва і часу при технологічній підготовці

виробництва, виготовленні, технологічному обслуговуванні і ремонті.

4. Показники стандартизації, які характеризують відповідність продукції

стандартам та оригінальним пристроям.

5. Ергономічні показники, які оцінюють систему "людина-техніка" і

враховують комплекс гігієнічних, фізіологічних та психологічних

особливостей, що проявляються у виробничих умовах.

113

6. Естетичні показники, які оцінюють інформаційну виразність і

раціональність форми, цілісність композиції і досконалість виробничого

виконання продукції.

7. Патентно-правові показники, які вказують міру оновлення технічних

рішень, використаних в продукції, їх патентний захист, а також можливість

безперешкодної реалізації продукції в країні і за її межами.

8. Екологічні показники, які оцінюють рівень впливу на навколишнє

середовище при експлуцатації.

9. Показники безпеки, що характеризують безпеку персоналу при

використанні продукції.

Показники якості промислової продукції виражають в одиницях:

натуральних (кг/год; т/добу; м/с; шт/год; год/відмов, тощо);

відносних безрозмірних (напр. у відсотках) або за допомогою умовної

системи чисельних або вартісних балів.

В області використання можливі:

а) показники якості одиничних виробів;

б) показники якості сукупності однорідних виробів (рівень якості, коефіцієнт

сортності, характеристики розсіяних показників);

в) індекси якості або дефектності різнородної продукції за визначений

період часу.

3.5.3. Методи визначення показників якості технічної продукції

Для оцінки показників обладнання використовують методи, які можна

поділити на дві групи:

1) за способом отримання інформації (вимірювальний, реєстраційний,

органолептичний, розрахунковий);

2) за джерелами отримання інформації (традиційний, експертний,

соціологічний).

Так, вимірювальний метод грунтується на інформації, яка добувається за

допомогою технічних вимірювальних засобів. Реєстраційний засіб

використовує ту інформацію, яка здобута шляхом підрахунку числа

визначених подій, предметів або витрат (відмов устаткування, витрат на

ремонт, тощо). Органолептичний метод базується на інформації, яку

отримують як результат дії органів почуття (зору, слуху, нюху, дотику та

смаку) і залежної від здібностей, кваліфікації та навичок осіб-контролерів.

Розрахунковий засіб застосовують при обробці інформації за допомо-

114

гою теоретичних та емпіричних залежностей. Визначення значень показників

якості виконується при традиційному заході уповно-важенними особами

експертних та обчислювальних підрозділів (лабораторій, дослідницьких

станцій, конструкторських відділів) організацій та підприємсв. При

експертному методі — групою спеціалістів-експертів; при соціологічному —

фактичними чи потенціальними споживачами продукції шляхом опитування.

Оцінку рівня якості продукції проводять диференціальними, комплексними

та інтегральними методами.

При диференціальному — визначають поодинокі показники якості

підконтрольної машини та її базової моделі (аналоги)

відповідно

та

(i=1,2,….n), що визначають рівень якості

безрозмірним (відносним) показником

/

(наприклад для

технічної продуктивності) або

/

(наприклад для питомої

енергоємності). Інакше кажучи обирають ту форму, за якою збільшенню

відносного показника відповідає збільшення якості продукції. Якщо задано

граничне значення і-го показника якості продукції тоді:

Коли значення відносних показників якості обладнання протилежно

відхиляються від одиниці — застосовують засіб оцінки рівня якості

обладнання узагальнюючим показником

який має відношення до

сукупності якостей, що його визначають:

Де



— коефіцієнт вагомості і-го показника.

Можливо також використання середнього зваженного геоме-

тричного показника якості продукції якщо різниця між

та

суттєва.

Для визначення коефіцієнтів вагомості застосовують аналітичні засоби.

Аналітични засоби засновані на використанні співвідношення між

конструктивно-технологічними показниками і накопиченими статистичними

данними про технологічну та економічну ефективності обладнання в процесі

його експлуатації. Зокрема, застосовуються регресивні залежності і засоби

115

еквівалентних співвідношень, що засновані на побудові наближених

залежностей узагальненого показника якості (тобто показника, за яким

визначається якість продукції (обладнання) від обраних поодиноких

(групових) показників якості для відповідних видів продукції. Пошукові

коефіцієнти вагомості визначають як коефіцієнти регресії (напр. при

недостатній кількості інформації) використання обчислювальних методів.

Стандарти регламентують процедуру формулювання мети експертної оцінки,

засоби формування робочої та експертної груп та правила опитування

експертів, методи обробки значень експертних оцінок для визначення

показників узгодженності індивідуальних висновків та узагальненого

погляду експертних груп.

3.5.4. Економічна оцінка технічного рівня

Економічну оцінку технічного рівеня устаткування здійснюють за

інтегральними показниками. Інтегральний показник уявляє собою

відношення висловленого в натуральних одиницях (кг, т,

, шт.)

підсумкового корисного ефекту експлуатації обладнання



до сумарних

витрат — одноразових капітальних вкладень на створення обладнання (

) і

поточних (експлуатаційних витрат (

)) на весь час експлуатації (без

урахування амортизаційних відрахувань на реновацію обладнання).

На час експлуатації обладнання більш ніж на один рік інтегральний показник

mін



(ефект/грн) обчислюється за формулою:

ін









, (3.3)

де



— поправочний коефіцієнт, який при нормативному коефіцієнті

економічної ефективності

= 0,15, залежить від часу служби обладнання

сл

. При

сл

= 1; 5; 10; 15 років значення



= 1,0; 0,262; 0,174; 0,149.

Середній сумарний ефект від експлуатації обладнання Е та середні сумарні

витрати

, обчислюються з урахуванням себівар-тості обладнання

об

грн.; параметра потоків відмов



(1/год) і коефіцієнта готовності

за

формулами:

pec



(3.4)











ППР

рес

обП

)КГ/(

ТТТ

СС

 11

(3.5)

Для визначення наведених значень розглянутих величин необхідно врахувати

інтенсівність експлуатації

ТТ

слрес

/





(за час безперервної експлуцатації





= 1).

116

Враховуючи, що поточні витрати, які необхідні для забезпечення роботи

обладнання і ефект від його використання розподілені рівномірно за весь

термін служби

СЛ

, а витрати, зумовлені фактом відмови з'являються в

момент визначення величини наведенного сумарного ефекту



та

наведених сумарних витрат

можно записати в такому вигляді:

; )] Xexp( - [1

СП

рес





(3.6)

] з[

рес

))Кг/(

ППР

ресрес

ТТ











 11

)]exp([

ХТ

CП



1

(3.7)

Де



— коефіцієнт, який характеризує швидкість зростання початкових

капіталовложень при розширеному відтворенні (1/рік)

X=ln(1-En) /

де

= 8760 годин — період, що рівний одному року. Тоді



=13*

6

(1/годину)

Далі можна визначити інтегральний показник якості як коефыцієнт

надійності

ЕП

інт

/



(3.8)

Отже:

ТТТ

ресрес

рес

інт











 [

Соб

)]exp(-[1

СП

(1/Кг – 1) +

)]exp(-]x[1

СП





)

ППР

При плануванні технічного рівня ооладнання використовують абсолютні

показники його якості.

Галузеві стандарти і нормативно-технічна документація (НТД) встановлює

базові показники якості і коефіцієнти вагомості обладнання заводів. Вони

отримані на основі науково-технічного аналізу результатів випробувань

обладнання в порівняльних умовах і обумовлені перспективами розвитку

техніки.

Оцінюючи рівень якості обладнання враховують, що високі початкові

технічні показники його, є необхідною, але недостатньою умовою

регламентованої якості, характеризують лише потенційно виробничо-

технічні можливості обладнання, які можуть бути реалізовані за умови

відповідної надійності. Надій-

117

ність як комплексна властивість складається з багатьох відносно самостійних

властивостей, що характеризують безвідмовність, часність,

ремонтопридатність, сбереженність. В залежності від призначення і

складності об'єкту можуть бути домінуючі окремі властивості та їх

сукупність. В технічних системах оцінка надійності необхідна для

визначення сталої можливості їх використання за призначенням в процесі

функціонування. Надійність обладнання, є однією із головніших його

властивостей, закладається при розробці, забезпечується в процесі

виготовлення, зберігається при транспортуванні і зберіганні, підтримується в

умовах експлуатації.

Викладені методи кваліметрії засновуються для оцінки технічного рівня і

якості обладнання і знаходять відображення в "Карті технічного рівня і

якості продукції" (КУ), яка є складовою частиною конструкторської і

нормативно-технічної документації і використовується при оцінці технічного

рівня та якості виробів при розробці їх до виробництва, атестації продукції,

модернізації або зняття виробу з виробництва. КУ передбачає використання

комплексного показника якості — рівня якості

Найважливішим показником досконалості технології є собівартість

продукції, яка характеризує не тільки технологію, а й організацію

виробництва або управління. Собівартість дуже складний економічний

показник і складається з так званих "технологічних" та "організаційних" або

управлінських витрат.

Із технологічних складових мають велике значення витрати енергії на

виробництво продукції. Енергоємність — як показник має суттєвий вплив на

собівартість продукції.

Окрім перелічених показників, технологічні схеми вироблення будь-якого

продукту можуть бути оцінені за такими показниками:

• відповідність властивостей готового продукту їхньому цільовому

призначенню;

• відповідність технології вимогам екології та техніці безпеки;

• ресурсо- та енергозбереження;

• інтенсифікації виробництва;

• інформаційна забезпеченість і керованність;

• принципи оптимального варіанту.

Крім цього, необхідно враховувати і такі показники, що пов'язані з

сучасними вимогами до технічних об'єктів:

• гнучкість — тобто можливість протистояти змінюючим умовам

функціонування;

118

• стабілізуємість — властивість системи, що пов'язана із якістю перехідних

процесів та сталістю;

• живучість — можливість керувати при непрацездатності окремих

елементів;

• надійність — виключення аварійних ситуацій.

Виходячи із сучасних уявлень про оцінку якості технологічних процесів

вважають, що економічні характеристики технологічних ліній, обчислені за

загально прийнятими методиками, є другорядними характеристиками, які

отримані розрахунковими методами на основі першорядних.

Числова оцінка кожного з наведених показників технологічних процесів

виводиться за існуючими нормативами, законодавчими та методичними

документами. Наприклад, ресурсозбереження можна оцінити за виходом

готової продукції та за витратами допоміжних матеріалів, екологічність — за

кількістю і концентрацією викидів і т.д. Є пропозиції оцінювати еко-

логічність встановленням ціни на одиницю маси шкідливих викидів, або їх

концентрацією.

Наведене дає можливість заключите, що показники якості технологічних

процесів переробних виробництв не завжди відповідають національним та

міжнародним стандартам, оскільки за багатьма показниками ці процеси не

оцінюються взагалі, а частина показників визначається згідно з методикою,

яка не відповідає національним та міжнародним стандартам.

Вважається, що технічний рівень виробів перевищує найбільші світові

досягнення, якщо кожен з обраних для порівняня показників перевищує

більш ніж на 5% відповідні значення показників кожного аналога. Якщо ж

відхилення значень параметрів оціню-ваємого зразка і аналогів знаходиться в

межах +/- 3%, то прийнято вважати, що виріб відповідає найвищому

світовому рівню.

Розрахунковий засіб використовують в трьох випадках, якщо не має

можливості зробити однозначний висновок і використовують за відносними

показниками порівняння (зіставленя).



(3.10)

де

— абсолютне значення і-го показника оцшюємого вирооу;

— абсолютне значення і-го показника аналога цього виробу. Узагальний

показник ступеня або міра відповідності технічного рівня оцінюємого

зразка вищим світовим досягнення обчислюють за формулою:

119



1



, (3.11)

n — число показників.

Якщо

менше одиниці, то технологічний рівень виробу не відповідає

світовому рівню, якщо тотожний або більше одиниці — технічний рівень

зразка відповідає світовому рівню.

Розрахунок узагальнюючого показника економічної ефективності КЕ

проводять за формулою:

)(

KEK

myi

myiaia







(3.12)

Де

iai

— собівартість оцінюємого зразка і аналога (прототипу);

iai

— питомі капітальні вкладення до виробничих фондів

зразка нової техніки та аналога;

myiamy

— узагальнюючий показник технічного рівня оцінюємого зразка

та аналога;



— нормативний коефіцієнт капітальних вкладень. Визначити

відповідність світовому рівню більшості машин не вважається можливим

через відсутність повних технологічних характеристик і даних по питомих

витратах енергії і робочих агентів. Це можна зробити лише за тими

показниками, які наведено у паспортах зразків техніки.

Контрольні запитання до 3-го розділу

1. Дайте визначення терміну "система" та "технічна система".

2. Основні ознаки системи.

3. Складові системи керування виробництвом.

4. Основні завдання системи керування.

5. Структура системи керування технологічною лінією.

6. Інтегральна (інтелектуальна) автоматизована система керування.

7. Принципи моделювання та синтезу системи керування.

8. Визначення технічного рівня технології за національними та світовими

стандартами.

9. Економічна оцінка технічного рівня.

120

Розділ 4. Основні процеси, машини та апарати будь-якої технології

4.1. Класифікація процесів та апаратів в технології

Незважаючи на різноманітність технологічних процесів у будь-якій галузі

промисловості їх можна звести до декількох типових або основних

(одиничних) процесів, що властиві більшості галузям технології.

Класифікацію цих процесів можна встановити за різними ознаками. Зараз

основну класифікацію проводять в залежності від основних закономірностей,

що характеризують перебігання процесів, в такі групи.

Механічні процеси, що пов'язані з обробкою твердих речовин.

Гідродинамічні процеси, що характерні для рідких, газоподібних середовищ.

Теплові процеси, що пов'язані з перенесенням теплоти з одного середовища

до іншого.

Дифузійні — визначають процеси перенесення речовин з однієї фази в іншу.

Хімічні — пов'язані зі зміною хімічного складу речовин.

Біохімічні — пов'язані з перетворенням речовин під дією мікроорганізмів та

інших біологічних факторів.

Всі перелічені процеси засновані на трьох началах (законах) або на трьох

основних фундаментальних положеннях термодинаміки, які визначають

основні принципи перетворення або перенесення теплоти (енергії).

Перше начало: Теплота Q витрачається на зміну внутрішньої енергії



U і на

здійснення роботи А (зміна кінетичної енергії



якщо система

рухається)





Друге начало: Неможливо створити вічний двигун 2-го роду. У будь-якій

замкнутій системі ентропія S при будь-яких процесах не зменшується dS<0.

Неможливо перенесення теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого

;TdSQ 



0



 ATdSdU



Третє начало (Нернста): Ентропія твердого або іншого тіла в етапі рівноваги

прямує до нуля S



Функцію стану тіла S = dQ/T Клаузіус назвав ентропією, яку можна

розглядати в деякому сенсі як термічний заряд. Розмір-

121

ність питомої ентропії кДж/(кг-К), тобто таке як і в теплоємності, але має

зовсім інший зміст.

4.2. Механічні процеси

До механічних процесів відносять подрібнення, різання, дозування,

перемішування, формоутворення (брикетування, гранулювання, тощо) та

інші. Процеси подрібнення використовують в тих випадках, коли необхідно

зменшити розміри частинок сипкого матеріалу без надання їм певної форми.

Сепарування (розділення, класифікацію) застосовують для розділення сипких

матеріалів на фракції, які відрізняються розмірами, формою, швидкістю

осадження в рідкому чи газовому середовищі і т.д. Для сепарування

використовують машини та апарати в залежності від ознаки чи властивості,

за якою розділяють сипкий матеріал.

При дозуванні та змішуванні різноманітних рідких, пастоподібних та сипких

компонентів утворюються суміші з певними якісними показниками для

переробки їх в готовий продукт. Прикладами можуть бути змішування

борошна, води, солі, дріжджів та інших компонентів для приготування

хлібобулочних виробів на хлібозаводах будь-яких компонентів, для

складання шихти для виплавлення чавуну, змішування компонентів для

виробництва інших виробів.

Мета змішування — це також отримання партії продукту за якимось заданим

якісним показником сировини або готового продукту. Прикладами можуть

бути складання партії продукту однакової водорості, формування продукту з

однаковими показниками якості. Складання партії сировини або формування

сорту продукту проводять на основі математичних моделей змішування.

Точність складу забезпечується за допомогою технологічної операції

дозування. Однорідність характеристик партії або сорту продукту досягають

ретельним перемішуванням в спеціальних змішувачах. Інколи достатня

однорідність продукту забезпечується транспортною або технологічною

операцією (переміщенням сипкої суміші шнеками, заміс тіста).

Процеси перемішування використовуються в промисловості для утворення

однорідних продуктів з певними властивостями, а також для інтенсифікації

технологічних процесів. Властивості продуктів визначаються умовами

проведення наступних операцій чи якістю сировини проміжного або готового

продукту.

122

Перемішування здійснюють різними способами в різноманітних апаратах з

мішалками, а також в газових та рідинних потоках. Ефективність

перемішування оцінюють ступенем отриманої однорідності в об'ємі апарату,

за певний часперемішуван-ня, що необхідний для отримання заданої

однорідності.

Якщо перемішування застосовують для інтенсифікації технологічних

процесів, його ефективність визначають ступенем інтенсифікації процесу,

наприклад, збільшенням коефіцієнтів теплота масопередачі, розчинення,

тощо. Процес перемішування та його якість оцінюють моделями,

заснованими на різноманітних уявленнях по природі розглядаємого процесу.

Процеси формоутворення. Процеси формоутворення (пресування,

гранулювання, таблетування) призначені для перетворення сипких або рідких

речовин у тверді із визначеною формою (гранули, пігульки, тощо).

Під формоутворенням розуміється з'єднання сипких продуктів у більш

крупні утворення (гранули, брикети, пігульки (таблетки)). При

формоутворенні сипкий продукт ущільнюється, збільшується його об'ємна

маса, що спрощує його зберігання, транспортування та споживання, або інше

використання. При ущільненні сипких продуктів вони настільки

зближуються між собою, що сили міжмолекулярного притягування стають

помітними і призводять до зміцнення гранул чи брикетів.

Показником щільності гранул є коефіцієнт щільності