Основы гибкой автоматизированной технологии

7 Основы радиационно-химической технологии

Радиационно-химическая технология (РХТ) – область общей химической технологии, посвященная исследованию процессов, протекающих под действием ионизирующих излучений (ИИ), и разработке методов безопасного и экономически эффективного использования последних в народном хозяйстве, а также созданию соответствующих устройств (аппаратов, установок). РХТ применяется для получения предметов потребления и средств производства, для придания материалам и готовым изделиям улучшенных или новых эксплуатационных свойств, повышения эффективности сельхоз производства, решения некоторых экологических проблем и др.

Современный период характеризуется интенсивным развитием прикладной радиационной химии и  физики  и  становлением  радиационно-химических и радиационно-физических технологий, которые имеют некоторые преимущества  по  сравнению  с  традиционными  технологиями. Например, скорость инициирования  радиационно-химического  процесса  почти  не зависит  от  температуры,  поэтому процессы  можно  проводить  при сравнительно  низких  температурах. 

Скоростью  радиационно-химических  процессов  легко  управлять  изменением  мощности дозы,  а  сами  процессы  можно осуществлять без химических инициаторов и катализаторов. Наибольшие  успехи  достигнуты  в  области радиационного модифицирования материалов, особенно полимерных, радиационной полимеризации  и прививочной  сополимеризации. В промышленном  отношении  наиболее значимыми оказались процессы радиационного  сшивания полимеров,  которые  приводят к повышению термостойкости, механической прочности  и  улучшению других  свойств полимерных  материалов. Радиационно-химическая  технология сшивания  полимеров является основой промышленных производств электроизоляции кабелей и проводов из полиэтилена и поливинилхлорида, термоусаживающихся пленок, трубок, лент и других изделий  главным образом на основе  полиэтилена,  термостойкой самослипающейся изоляционной ленты с использованием полисилоксанового каучука. Дозы, необходимые для сшивания, например, полиэтиленовой  изоляции кабеля и термоусаживающейся пленки составляют 0,1-0,4 МГр.

Широкое  распространение  получила технология  радиационного отверждения полимеризующихся композиций в тонких слоях на различных поверхностях (дерево, металл,  бумага) при  облучении  ускоренными электронами. Обычно основу композиций  составляют  смеси непредельных олигоэфиров  с  виниловыми  мономерами или  смеси олигоэфиров разного типа.  В зависимости  от  состава композиций  и  условий облучения  дозы,  необходимые для  их отверждения, находятся в диапазоне от 20 до 200 к Гр.

В  микроэлектронике на стадии литографической обработки широко используют электронные пучки и рентгеновское излучение (в последнее  время все в большей степени пучки  тяжелых ионов и синхротронное  излучение). В зависимости от  типа  используемого полимерного  материала ионизирующее  излучение  или сшивает  его,  или вызывает  деструкцию. Обработка  облученного через маску-шаблон полимерного слоя соответствующим растворителем удаляет либо необлученные участки в случае сшивающегося полимера  и образуется негативное изображение, либо облученные участки в случае деструктирующего полимера и образует позитивное изображение.

Весьма перспективными материалами являются  ядерные трековые фильтры и мембраны, которые получают облучением тонких полимерных пленок ускоренными  многозарядными  тяжелыми ионами  или  осколками деления  урана  в  ядерном  реакторе  с  последующим  обычно  химическим травлением. В результате образуются поры правильной цилиндрической формы с малой дисперсией по размерам. Так, дисперсия пор ядерных фильтров  из  полиэтилентерефталатной  пленки  составляет примерно 2%  в  диапазоне  диаметров  от 0,05  до 10 мкм. Трековые фильтры  и мембраны  находят  все более  широкое  практическое  применение,  например  при  производстве  элементной  базы микроэлектроники,  где  требования  к  чистоте  воздуха  и  технологических  жидкостей  высоки,  в различных разделительных процессах, в частности лечебного и донорского плазмафереза крови.

  К радиационно-химическим  технологиям примыкают радиационная  стерилизация медицинского инструментария,  лекарств  и  радиационная  обработка  пищевых  продуктов,  поскольку  их  составной частью  являются  некоторые  радиационно-химические  процессы.  Все  большие  промышленные перспективы  просматриваются  у  радиационно-химических  технологий,  направленных  на  решение экологических проблем, в частности по очистке промышленных сточных вод и выбросных газов.

Следует отметить, что пока продукция радиационно-химических технологий занимает скромное место в общем объеме промышленного производства. Однако в мире темпы роста производства продукции радиационными методами весьма высоки, что дает основание надеяться на успешную конкуренцию радиационно-химических технологий с традиционными.

8 Основы информационной технологии

Информационная технология – это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, передачу и отображение информации.

Цель функционирования этой цепочки, т.е. информационной технологии – это снижение трудоемкости процессов использования информационного ресурса и повышение их надежности и оперативности. Эффективность информационной технологии определяется, в конечном счете, квалификацией субъектов процессов информатизации. При этом технологии должны быть максимально доступны потребителям.

Внедрение информационных технологий в сферу производства, торговли, банковского дела первоначально развивалось по пути создания доморощенных информационных систем. Термин АСУП (автоматизированная система управления производством), появившийся в 60-е годы был на слуху десятки лет. Однако главная проблема комплексной автоматизации не была решена, но при этом был накоплен опыт разработок подобных систем и подготовлены специалисты, способные решать задачи внедрения информационных технологий в сферу управления бизнесом на современном уровне.

При проектировании АСУП зачастую игнорировались вопросы совместимости, стандартизации, что затрудняло внедрение современных технологий и приводило к большим затратам на модернизацию. В настоящее время, не смотря на специфику предметных областей, широкое распространение получили корпоративные информационные системы (КИС), базирующиеся на принципах корпоративных информационных технологий и современных стандартов.

Отдельно от проблем построения КИС рассматривается направление создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

Автоматизированная система управления технологическим процессом – комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Может иметь связь с более глобальной Автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).

Под АСУТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве, в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт.

Термин «автоматизированный» в отличие от термина «автоматический» подчеркивает возможность участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения человеческого контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций

Составными частями АСУТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило, АСУТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети. Актуальность этой проблемы объясняется тем, что в старых системах зачастую выбранные элементы не стыкуются между собой, не удовлетворяют предъявляемым требованиям и нет средств и возможностей для исправления сложившейся ситуации. В настоящее время в области АСУТП господствующей является концепция открытых систем на основе системной интеграции, базирующаяся на следующих принципах:

• совместимость программно-аппаратных средств различных фирм-производителей снизу-вверх;

• комплексная проверка и отладка всей системы на стенде фирмы интегратора на основе спецификации заказчика.

В большинстве случаев АСУТП представляют двухуровневую систему управления. Нижний уровень включает контроллеры, обеспечивающие первичную обработку информации, поступающей непосредственно с объекта управления. Программное обеспечение контроллеров обычно реализуется на технологических языках типа языка релейно-контактных схем.

Верхний уровень АСУТП составляют мощные компьютеры, выполняющие функции серверов баз данных и рабочих станций, обеспечивающих хранение, анализ и обработку всей поступающей информации, а также взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervision Control and DATA Acquisition).

Комплексное внедрение информационных технологий в промышленную сферу является одной из зон пристального внимания как государства, так и частных компаний. Инструментом для подведения информационного базиса под промышленное производство и российский бизнес в целом может оказаться развитие и внедрение CALS-технологий. Аббревиатура CALS в ее нынешней трактовке раскрывается как Continuous Acquisition and Life Cycle Support. На русском языке полное наименование этих технологий звучит следующим образом: Информационные технологии Поддержки жизненного цикла продуктов и Изделий (ИПИ-технологии).

CALS-технологии (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка поставок и жизненного цикла) — современный подход к проектированию и производству высокотехнологичной и наукоёмкой продукции, заключающийся в использовании компьютерной техники и современных информационных технологий на всех стадиях жизненного цикла изделия, обеспечивающая единообразные способы управления процессами и взаимодействия всех участников этого цикла: заказчиков продукции, поставщиков/производителей продукции, эксплуатационного и ремонтного персонала, реализованная в соответствии с требованиями системы международных стандартов, регламентирующих правила указанного взаимодействия преимущественно посредством электронного обмена данными.

ИПИ (информационная поддержка процессов жизненного цикла изделий) — русскоязычный аналог понятия CALS.

Применение CALS-технологий позволяет существенно сократить объёмы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в унифицированных форматах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологий CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции в различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т. п. Предполагается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологий CALS.

Развитие CALS-технологий должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, в которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования, достаточной для изготовления изделия, может быть распределён во времени и пространстве между многими организационно-автономными проектными студиями. Среди несомненных достижений CALS-технологий следует отметить лёгкость распространения передовых проектных решений, возможность многократного воспроизведения частей проекта в новых разработках и др.

Построение открытых распределённых автоматизированных систем для проектирования и управления в промышленности составляет основу современных CALS-технологий. Главная проблема их построения — обеспечение единообразного описания и интерпретации данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, языки её представления должны быть стандартизированными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделённых во времени и пространстве и использующих разные CAD/CAM/CAE-системы. Одна и та же конструкторская документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же технологическая документация — адаптирована к разным производственным условиям, что позволяет существенно сократить и удешевить общий цикл проектирования и производства. Кроме того, упрощается эксплуатация систем.

Заключение

Прогрессивные технологии производства – ключевой аспект развития общества. Внедрение современных технологий в производство позволяет решить ряд проблем различного характера, таких как экономические, экологические, технологические и др.

Одной из таких используемых в промышленности технологий является гибкая автоматизированная технология. Гибкое автоматизированное производство – это производственная система (линия, участок, цех, завод), в которой реализуется комплексно-автоматизированное групповое многономенклатурное производство, оперативно перестраиваемое в определенном параметрическом диапазоне продукции, а работа всех функциональных комплексов синхронизируется как единое целое многоуровневой автоматизированной системой управления. Она позволяет в мелкосерийном и серийном многономенклатурном производстве заменить с минимальными затратами и в короткий срок выпускаемую продукцию на новую.

Роботизация и автоматизация промышленности – одно из наиболее прогрессивных направлений в комплексной механизации производства, широкое применение автоматических манипуляторов (промышленных роботов), встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров, позволяющее создавать полностью автоматизированные участки производства, цехи, заводы. Роботизация производства является самым эффективным методом развития любой отрасли. Промышленные роботы значительно повышают производительность участка, в который были внедрены, с их помощью исключают влияние человеческого фактора на производственный процесс, а гибкость робототехнической системы делает их незаменимыми в развитии бизнеса.