Система технологій

Система технологій

Лекції з курсу “Система технологій”

Тема 1. Сутність технології

.1 Загальні відомості про технологію

У перекладі з грецького слово "технологія" означає:

техно - мистецтво, ремесло,

логос - слово, наука, знання, вчення.

Тобто дослівно "технологія" - це наука про ремесла. Стосовно до сучасного рівня розвитку виробництва можна сказати, що “технологія” - це наука про найбільш ефективні способи і процеси промислового виробництва сировини, матеріалів і виробів.

Технологія у широкому розумінні є сукупністю знань, відомостей про послідовність окремих виробничих операцій у процесі виробництва чого-небудь.

Промислова технологія - це сукупність способів обробки або переробки матеріалів, виготовлення виробів, проведення різних виробничих операцій тощо.

Є такі визначення промислових технологій.

• Технологією називають науку про отримання сировини та виготовлення з неї певної продукції.

• Технологія - це процес послідовної зміни стану, властивостей, структури, форми та інших характеристик предметів праці з метою виготовлення певної продукції.

• Технологія базових галузей - це наука про виготовлення засобів виробництва, предметів споживання та продуктів харчування необхідної кількості та якості в задані терміни з найменшими витратами живої і уречевленої праці, тобто з найменшою собівартістю.

Головне завдання технології як науки - це визначення фізичних, хімічних та інших закономірностей з метою використання у виробництві найбільш ефективних технологічних систем.

Система (від грецького systema - ціле, складене із частин, з'єднання) - це сукупність взаємопов'язаних елементів, що становлять певну цілісність, єдність. Системами є, наприклад, технічне устаткування, що складається з окремих вузлів та деталей, колектив людей, виробничий підрозділ, галузь промисловості, країна тощо. А з точки зору філософії вся природа утворює деяку систему - сукупний зв'язок усіх матеріальних реальностей.

Технологічною системою називають об'єкт, який взаємодіє із зовнішнім середовищем, складається із великої кількості елементів, які взаємопов'язані між собою потоками і функціонують як єдине ціле із спільною метою - забезпечити економічно доцільне перероблення сировини на потрібну продукцію.

Елемент системи - частина системи, яка має цілком певне функціональне призначення. Елементи бувають прості і складні. Складні елементи системи, які, в свою чергу, складаються з простіших взаємопов'язаних елементів, називаються підсистемами.

Між елементами системи існують функціональні зв'язки у вигляді потоків. Потоки бувають матеріальними, енергетичними, інформаційними.

У загальному плані системи можна поділити на абстрактні та матеріальні.

Абстрактні системи - це продукт людського мислення: гіпотези, знання, теорії і теореми.

Матеріальні системи - це сукупність матеріальних об'єктів. Всю сукупність матеріальних систем можна поділити на неорганічні (технічні, хімічні та ін.), органічні (біологічні) та змішані (в яких містяться елементи як органічної, так і неорганічної природи). У множині змішаних систем вирізняють підклас ерготехнічних систем (систем "людина-машина"). У таких системах людина за допомогою машини здійснює трудову діяльність, пов'язану з виробництвом матеріальних благ, послуг, а також з управлінням та ін.

За походженням усі матеріальні системи поділяють на природні та штучні. Природні системи створені природою, штучні - людиною для задоволення певних потреб. До штучних систем належать виробничі, технологічні, технічні, хімічні та інші. Виробничі системи створюють для виготовлення необхідної продукції. Технологічні системи є складовими частинами виробничих систем. Вони створені для переробки вихідних матеріалів у напівфабрикат або готову продукцію. Технічні системи - це машини, апарати, агрегати, печі, прилади, транспортні засоби та ін. Технічні системи можуть існувати окремо або бути складовою частиною технологічної системи.

За характером взаємодії системи і зовнішнього (навколишнього) середовища розрізняють відкриті та закриті системи.

Закриті системи ізольовані від навколишнього середовища, усі процеси, крім енергетичних, відбуваються лише всередині самої системи. Відкриті системи активно взаємодіють з навколишнім середовищем, що дає їм змогу зберігати високий рівень організованості та розвиватись у бік збільшення своєї складності й ефективності.

В сучасному світі існують тисячі технологій, в результаті яких виробляються мільйони видів продукції. На вибір тієї або іншої технології впливають такі основні чинники:

вид продукції, яка випускається;

обсяг виробництва цієї продукції; [наприклад, для виробництва сотень тисяч автомобілів треба створювати конвейєрне виробництво];

вид застосовуваної сировини;

рівень спеціалізації і кооперування, досягнутий у даній галузі виробництва;

вид застосовуваних паливно-енергетичних ресурсів, тощо.

Спільність технологій, що використовуються в тій чи іншій сфері, дає можливість окремі галузі промисловості об'єднувати в групи і розглядати їх як окремі підсистеми в системі промислових технологій. При такій класифікації в промисловості можна виділити наступні основні види технологій:

• видобувні технології - вирішують питання добування корисних копалин;

• технології первинної переробки (технології збагачення) - їх реалізація дає змогу одержати збагачену сировину;

• технології переробки - внаслідок їх реалізації одержують матеріали для оброблюючих виробництв;

• технології обробки - дають можливість із матеріалів одержати готову продукцію;

• інформаційні технології - забезпечують узгоджену дію основних промислових технологій, їх функціонування в системі.

За економічним призначенням виробленої продукції всі галузі і технології поділяються на:

виробництво продукції групи "А", тобто засобів виробництва: верстатів, устаткування і т.п.;

виробництво продукції групи "Б", тобто предметів споживання.

Сукупність різноманітних технологій, що застосовуються у народному господарстві будь-якої країни, утворює єдиний технологічний народногосподарський комплекс. Цей комплекс підрозділяється на такі частини:

. На виробничу (матеріальну) і невиробничу (нематеріальну) сферу. Виробнича сфера представлена такими технологіями, які безпосередньо спрямовані на виробництво (включаючи перевезення, збереження і т.п.) матеріальних благ у вигляді визначеної продукції. Це - промисловість, сільське господарство, будівництво, громадське харчування, лісове господарство, вантажний транспорт тощо.

Невиробнича сфера представлена технологіями, спрямованими на створення нормальних умов для життя і діяльності людини. Це - житлово-комунальне господарство, пасажирський транспорт, зв'язок, освіта, культура, медицина і т.п.

. На галузі - тобто на сукупність підприємств, що характеризуються спільністю сировинної бази, однорідністю споживаних матеріалів, однотипністю технологічних процесів, єдиним призначенням виробленої продукції і т.п. .

Значні (комплексні) галузі розділяються на спеціалізовані галузі, спеціалізовані галузі - на окремі виробництва і т.п. Так, промисловість містить у собі приблизно 250 галузей і 500 виробництв. Серед них, наприклад, чорна металургія, яка у свою чергу підрозділяється на виробництво чавуну, виробництво сталі, виробництво прокату тощо. В зв’язку з таким величезним розходженням в технологічних процесах сучасні технології стали галузевими науками.

Галузі, що забезпечують у даний момент часу науково-технічний прогрес, мають назву базових або пріоритетних. У даний час до таких галузей можна віднести комп'ютерну техніку, металургію, енергетику, машинобудування, хімічну промисловість.

Матеріальну основу будь-якої галузі складають підприємства, де безпосередньо здійснюються технологічні процеси.

.2 Технологічний процес: сутність і структура

Технологічний процес - це основа будь-якого виробничого процесу, найважливіша його частина, пов'язана з безпосередньою переробкою сировини і матеріалів, перетворенням їх у готову продукцію з визначеними властивостями.

Іншими словами - технологічний процес - це логічно упорядкована послідовність трудових і інших дій робітників, в результаті яких із вихідних матеріалів і сировини утворюється проміжна або кінцева продукція з визначеними властивостями. У результаті таких дій відбувається зміна форми, розмірів, стану поверхні, властивостей вихідних сировини і матеріалів, зміна розташування окремих складових частин предметів праці тощо.

Будь-якій технологічний процес складається з більш дрібних частин, що називаються стадіями. Стадії, у свою чергу, складаються з технологічних операцій.

Технологічна операція - це елементарна закінчена частка техпроцесу, яка виконується одним робочим або бригадою на одному робочому місці, що характеризується сталістю предметів і знарядь праці, а також сталістю характеру впливу на предмети праці.

Назва технологічної операції визначається видом опрацювання предмета праці. Наприклад: нарізання різьби, упаковування, свердління, фрезерування тощо

У свою чергу, технологічна операція складається з ще більш дрібних частинок - елементів, що мають цільове значення. Основні з них:

встановлення - це частина операції, яка виконується при одному незмінному закріпленні оброблюваної заготовки. Технологічна операція звичайно складається з декількох встановлювань;

позиціонування - це визначене положення заготовки щодо інструмента. Для одного встановлення може бути декілька позицій;

технологічний перехід [або просто перехід] - це частина технологічної операції, пов'язана з безпосередньою зміною форми, поверхні, властивостей предмета праці (заготовка) з використанням одного інструмента (або групи інструментів) при незмінному режимі роботи устаткування для однієї позиції.

Технологічний перехід, у свою чергу, складається з 2 частин:

робочий хід (прохід) - це одноразове переміщення інструмента щодо заготовки, при якому безпосередньо відбувається зміна форми, розмірів, стану поверхні, обсягу заготовки, сировини тощо. Це сама головна складова частина технологічної операції. Саме тут виявляється сутність технології;

допоміжний (холостий) хід - це одноразове переміщення інструмента без зміни форми, розмірів, стану поверхні тощо. Іншими словами - це повернення інструмента у вихідний стан;

Допоміжний перехід - це дії робітника, не пов'язані з безпосереднім опрацюванням сировини і матеріалів, але необхідні для підготування до здійснення технологічних переходів. Наприклад, встановлення і зняття заготовки, заміна інструмента тощо.

Між окремими елементами технологічної операції і трудових дій робітника існує визначений зв'язок, представлений в таблиці 1.

Таблиця 1. Зв'язок між елементами технологічної операції і трудового процесу

Тема 2. Сировина, вода, паливо і енергія в забезпеченні технологічних процесів

2.1 Сировина: сутність, класифікація

Сировина - це все те, із чого виробляється продукція. Звідси зрозуміло, що термін "сировина" - це широке поняття, тому що для виробництва продукції можуть застосовуватися найрізноманітніші вихідні складові.

Класифікація сировини відбувається за різноманітними ознаками:

. За походженням сировина буває мінеральна, рослинна і тваринна.

Мінеральна сировина - це така сировина, яка зроблена самою природою і яка практично не відновлюється. Існує приблизно 2500 видів мінеральної сировини, що об’єднується в такі групи:

рудна мінеральна сировина - це така сировина, що містить метали, які при даному рівні техніки і технології можуть бути в чистому виді. Це мідні, хромові, молібденові руди, каолін, який містить оксид алюмінію Аl2O3, залізна руда, що містить оксиди заліза Fe2О3, Fе3О4 та ін.

Нерудна сировина - це така сировина, яка не містить металів. До неї відносяться:

·   мінерало-хімічна сировина - калійні солі, фосфорити, апатити, сірка тощо;

·   будівельна сировина - граніт, пісок, вапно, глина, гіпс тощо;

·   гідромінеральна сировина - вода та її з'єднання, мінеральні води тощо.

- Горюча сировина - це така сировина, яка є джерелом енергії. Це вугілля, нафта, газ, сланці, уран, торф тощо.

Рослинна сировина - це все те, що складає наземну і підземну частину рослин: листя, стовбур, квіти, корені, плоди, насіння. Найбільш відомі види рослинної сировини: льон, цукровий буряк, бавовна, деревина, ягоди різноманітних рослин тощо.

Особливістю рослинної сировини є те, що з неї виготовляють як продукти харчування, так і предмети промислового і побутового призначення. Крім того, під впливом праці людини рослинна сировина є поновлюваною сировиною (хоча деякі види сировини можуть відновлюватись і без докладання праці людини).

Тваринна сировина - це все те, що можуть дати живі організми: вовну, шкіру, шовк, жири, молоко, хутро тощо. Особливості тваринної сировини ті ж, що і рослинної.

. За складом сировина буває:

органічна, тобто та, що містить різноманітні з'єднання вуглеводнів (наприклад; мурав'їна кислота, віскозна, ацетатна сировина тощо), які одержують з тваринної та рослинної сировини;

неорганічна, тобто все те, що не відноситься до органічної.

. За стадією участі в технологічних процесах сировина буває:

первинна (природна) - це така сировина, що вступає в технологічний процес перший раз. Продукція, яка одержується з такої сировини, у ряді випадків потребує наступної обробки. Тоді така продукція одержує назву напівфабрикат.

штучна (напівфабрикати) - це продукція одних виробництв, яка є вихідною сировиною для інших виробництв.

вторинна сировина, основу якої складають:

а) промислові відходи, тобто залишки сировини і матеріалів, що утворилися в ході виконання техпроцесу і які цілком або частково втратили свої властивості і не відповідають встановленим стандартам (відходи металів, паперу, гуми, пластмаси тощо);

б) побічна продукція - тобто продукція, що утворюється в ході виконання основних процесів (наприклад, чавун - шлак). На таку продукцію можуть встановлюватись свої стандарти, технічні умови (ТУ), ціна, і ця продукція може бути використана як вихідна сировина для інших виробництв;

в) побутові відходи - це різноманітні відходи в побуті. Використання вторинної сировини в техпроцесах має велике економічне значення, тому що дозволяє заощаджувати первинні ресурси, зменшує відходи виробництва, що сприятливо впливає на стан навколишнього середовища.

. За агрегатним станом сировина поділяється на:

тверду ( вугілля, руда тощо);

рідку (нафта, вода, розчини тощо);

газоподібну (природний газ, повітря тощо).

.За роллю в техпроцесі сировина поділяється на:

основну, з якої безпосередньо виготовляється продукція. Це як би матеріальна основа продукту;

допоміжну, яка сприяє виготовленню продукції. Вона або безпосередньо приєднується до основної сировини, надаючи їй визначених властивостей, або сприяє протіканню технологічного процесу (наприклад, змащування обладнання тощо).

2.2 Основні відомості про видобуток корисних копалин

Сировина мінерального походження, яка видобувається з надр землі (з глибини або з поверхні) і використовується в техпроцесах без переробки або після неї, має назву корисних копалин. Накопичення тих або інших видів корисних копалин у надрах землі має назву родовищ корисних копалин.

Назви родовищ корисних копалин складаються історично і залежать від характеру робіт, за допомогою яких видобуваються корисні копалини.

Розрізняють:

поклади - для видобутку вугілля, нафти тощо;

рудники - для видобутку різноманітних руд;

копальні - для видобутку дорогоцінного каміння і металів;

кар'єри - для видобутку граніту, піску, глини тощо;

каменярні - для видобутку мармуру тощо.

В родовищах корисні копалини знаходяться у виді шарів, що можуть бути горизонтальними, похилими або крутими (кут нахилу - більше 450 ), жил і гнізд.

Основні способи видобутку корисних копалин:

. Відкритий спосіб видобутку корисних копалин застосовується тоді, коли вони знаходяться неглибоко від поверхні землі (пісок, глина, каміння, галька тощо). Основні види робіт при видобутку корисних копалин: видобуток, завантаження, транспортування, розвантаження.

Відкритий спосіб видобутку корисних копалин найбільш повно реалізується в кар'єрах.

. Підземний спосіб видобутку корисних копалин застосовується тоді, коли вони знаходяться глибоко від поверхні землі (кам'яне вугілля, солі, уранова руда тощо). Підземний спосіб видобутку корисних копалин найбільш повно реалізується в шахтах.

Шахта - це складна споруда, що являє собою переплетіння виробіток (горизонтальних, похилих), де безпосередньо відбувається видобуток корисних копалин, а також стовбурів (головний - по який спускаються люди, вентиляційний тощо) та інших споруд. Горизонтальний або похилий підземний гірський виробіток з виходом на поверхню для обслуговування підземних гірських робіт має назву штольні.

Процес видобутку корисних копалин містить відколювання руди за допомогою відбійних молотків, вручну тощо., перевезення сировини за допомогою вагонеток, контейнерів тощо, підйом руди на поверхню в спеціальних клітях (кабінах), скіпах (ковші, бадді) тощо.

. Свердловинний спосіб застосовується для видобутку корисних копалин, що знаходяться в рідкому або газоподібному стані (нафти, природного газу тощо).

Сутність свердловинного методу полягає в тому, що над місцем знаходження корисних копалин пробурюють свердловину. Як тільки свердловина досягає корисних копалин, вони виходять з надр Землі під дією тиску (у вигляді фонтана або струї), і по трубопроводам направляються споживачам або в спеціальні резервуари.

Згодом тиск у шарах падає і стає рівним атмосферному. У цьому випадку для вивільнення корисних копалин свердловина перекладається на механічний засіб видобутку, що буває компресорним або за допомогою помп.

Компресорний спосіб складається в тому, що в спеціально прориті свердловини подається стиснуте повітря або природний газ, що створює в свердловині підвищений тиск і змушує корисні копалини виходити на поверхню.

Помповий метод - полягає в тому, що на поверхні створюється знижений тиск, що змушує рідкі корисні копалини виходити на поверхню.

. Геотехнологічний спосіб видобутку - це спосіб видобутку корисних копалин за допомогою застосування спеціальних робочих агентів.

Сутність методу полягає в тому, що біля покладів корисних копалин пробурюється свердловина, у якій подається так називаний робочий агент - гаряча вода, пар, розчини кислот, лугу, бактерії і т.п. Під їхнім впливом корисні копалини змінюють свій стан, переходять у пар, розчини і т.п. і під дією виниклого тиску виходять на поверхню по цим же або по іншим свердловинам.

Геотехнологічний спосіб має ряд різновидів:

теплофізичний спосіб - коли в якості агента виступає гаряча вода або пар. Використовується для видобутку сірки, бітуму, важкої нафти і інше;

гідравлічний спосіб - коли в якості агента виступає холодна вода, що подається під тиском. Вона дробить і розмиває гірські породи, що під впливом тиску виходять на поверхню;

гідрохімічний спосіб - коли в якості агента використовуються розчини кислот і лугу. Вони взаємодіють із рудами, створюючи різноманітні розчини, що виходять на поверхню. Далі з цих розчинів хімічними методами витягаються корисні копалини. Так добувають уран, мідь, сірку і т.п.

В окремих випадках до слабких розчинів кислот і лугів добавляють визначені бактерії - мікроорганізми. Ці бактерії мають властивість проникати в руду. Там вони захоплюють і "витягають" із неї ті або інші корисні елементи: золото, нікель, ванадій і т.п. Далі з такої розчиненої і збагаченої руди витягаються корисні копалини, що цікавлять.

.3 Підготовка сировини до переробки і її збагачення

Видобута мінеральна сировина, перед тим, як надійти на обробку, практично завжди потребує відповідної підготовки. В найбільш загальному випадку підготовка мінеральної сировини до обробки включає такі види робіт:

. Подрібнення - це процес поділу великих шматків твердої сировини на більш дрібні або в порошок. Це робиться для того, щоб збільшити поверхню взаємодії речовин , що реагують. Наприклад, для виробництва чавуна оптимальний розмір шматків руди повинний бути 10...80 мм. До основних видів подрібнення відносять коління, розбиття, розтирання і т.п.

Для здійснення процесу роздрібнення розроблені різноманітні машини: дробілки, млини, різальні машини та ін.

Подрібнення здійснюється двома основними способами:

сухим способом,

мокрим способом, коли до твердих речовин додають визначені рідини, частіше усього - воду.

. Сортування - це поділ подрібненої сировини на фракції за допомогою решіток і сит.

. Збагачення - це одержання сировини з можливо великим змістом корисних елементів. Тобто видобута руда поділяється на 2 основні частини (фракції):

збагачену - у який утримується корисний компонент у концентрованому виді. Ця фракція називається концентратом;

порожню породу - у якої корисний компонент практично відсутній. Такі фракції називаються хвостами.

Збагачення сировини проводиться для того, щоб знизити витрати при обробці сировини надалі.

До основних способів збагачення корисних копалин твердих порід відносяться:

Механічні способи:

промивання водою [наприклад, промивання залізної руди водою вимиває глину];

гравітація - заснована на різноманітній швидкості осідання часток породи у воді або повітрі через різноманітну густину речовини;

магнітна сепарація - коли роздрібнена руда подається в пристрій, у якому створене магнітне поле. Під дією магнітного поля частинки намагнічуються, після чого притягаються або обпадають.

Фізико-хімічні способи:

флотація або фізико-хімічний спосіб, заснований на різноманітній змочуваності компонентів сировини водою або спеціальними рідинами. Тобто одні елементи (компоненти) сировини краще змочуються водою і поглинаються нею, інші компоненти - піднімаються на поверхню, треті - осідають на дно і т.п. Для прискорення процесу поділу сировини застосовуються спеціальні рідини, що називаються флотореагентами.

Для проведення флотації створені спеціальні флотаційні машини. Це такі резервуари з водою (рідинами), куди поміщається сировина, що розділяється на фракції (наприклад, одні частинки випливають, інші осідають на дно).

Хімічні способи:

Засновані на різноманітній розчинності частин сировини в тому або іншому розчиннику, а також на різноманітній спроможності сировини вступати в ті або інші хімічні реакції.

До основних способів збагачення рідких речовин відносять випаровування, виморожування, виведення домішок в осад, виведення домішок у газову фазу і т.п.

Основними способами збагачення газів є:

послідовна конденсація газів (тобто перехід газів у рідину) шляхом їх стискання і зниження температури,

за допомогою застосування спеціальних пластин - мембран, що пропускають окремі гази і затримують інші.

. Агломерація - спікання (з'єднання) дрібних часток речовин у грудки. При цьому ці грудки мають пористу природу, тому що при їхньому утворенні через прошарок речовини продувається повітря. Справа в тому, що дуже дрібні частки речовини понижують техніко-економічні показники техпроцесу, дуже легко розпорошуються в атмосфері, забруднюють навколишнє середовище і т.п. Тому необхідно попередньо їх з'єднувати.

Характерний приклад - агломерація залізної руди, коли роздрібнена залізна руда, кокс, флюси (наприклад, вапно) і вода подаються на спеціальне полотно і нагріваються газом. Відбувається спікання дрібних часток цих речовин. У результаті утвориться агломерат, що надалі спрощує процес виробництва чавуна. Такий агломерат називають брекетом.

.4 Вода і її використання в технологіях

Вода - один з основних компонентів будь-якого техпроцесу. Немає практично жодного техпроцесу, у якому не приймала би участь вода.

Функції, що виконує вода в техпроцесах, самі різноманітні. Вода виступає як: сировина, розчинник, теплоносій, охолоджувач, передавач тиску, руйнівник грунту й інших речовин, засіб для видобутку корисних копалин, засіб для транспортування інших матеріалів і т.п.

У техпроцесах практично застосовується тільки прісна вода, що складає біля 3 % усіх світових запасів води.

Споживана в техпроцесах і побуті вода повинна відповідати визначеним вимогам і мати певні показники.

Основними показниками води є:

жорсткість, що обумовлена солями кальцію і магнію.

Жорсткість буває тимчасова і постійна. Тимчасова жорсткість визначається утриманням у воді гідрокарбонату кальцію Са(НСОз)2 і гідрокарбонату магнія Мg(НСО3)2. При кип'ятінні води утворяться нерозчинні карбонати, що випадають в осадок і осідають на стінках казана.

Постійна жорсткість обумовлена наявністю у воді хлоридів кальцію і магнію (СаСl2, MgCl2 ) і сульфатів кальцію і магнію (CaSO4. MgSO4). При кип'ятінні ці солі в осадок не випадають.

наявність у воді солей [у міліграмах] - визначається розміром сухого залишку солей, що залишаються після випарювання 1 л води;

прозорість - визначається товщиною прошарку води в циліндрі, у якому видно предмет, що знаходиться на дні.

окислювальність - тобто наявність у воді органічних домішок;

смак і запах води;

реакція води - тобто її кислотність або лужність.

У технологічних процесах використовуються води, які можна класифікувати таким способом:

. За походженням води бувають:

атмосферні - тобто вода у виді дощу, снігу, граду і т.п. Ці води насичені оксидами азоту, сірководнем (H2S), і ін. газами, що забруднюють атмосферу;

поверхневі - це води рік, озер, морів, каналів, водоймищ і т.п. Крім домішок, що містять атмосферні води, поверхневі води містять різноманітні солі й ін. речовини.

підземні - це води артезіанських криниць, природних джерел і т.п. Склад таких вод залежить від складу грунту. Звичайно ці води прозорі, позбавлені мікроорганізмів, домішок, але часто містять солі кольорових і рідкоземельних металів, йод, бром і т.п., що робить їх лікувальними.

У ряді випадків такі води використовуються в промислових цілях. Наприклад, води, що містять розчинений хлористий натрій, використовуються для одержання хлору, їдкого натрію, водню і т.п.

. За призначенням води поділяються на:

питну,

промислову.

Віднесення води до питної або промислової визначається розміром вмісту домішок, що регламентуються санітарними нормами. Домішки бувають механічні (піщинки, глина і т.п), хімічні (розчиненої солі і гази), а також різноманітні мікроорганізми.

Санітарні норми визначені переважно для питної води. Якщо норми не дотримуються - то така вода вважається промисловою. Але й у цьому випадку для кожної технології також визначений розмір домішок, які дозволяють використовувати цю воду в тому або іншому техпроцесі. Наприклад, вода, що застосовується в пічах, не повинна містити кисню (О2), тому що його наявність призводить до корозії і руйнуванню металу, а так само і діоксида вуглецю - вуглекислого газу (CO2), тому що це викликає утворення накипу на стінках котла.

Перед використанням води в побуті і технологіях її попередньо очищують. Способи очищення води визначаються призначенням води й особливостями техпроцесів. Найбільш поширені такі способи очищення води:

. Відстоювання в бетонованих резервуарах, у яких дрібні частинки домішок осідають на дно.

. Фільтрація - пропускання води через піщані зернисті фільтри. Висота фільтра може досягати 1 м. Фільтри затримують до 80 % механічних домішок.

. Знезаражування - тобто очищення води від шкідливих мікроорганізмів. Обов'язково для питної води. Знезаражування здійснюється за допомогою хлорування (застосування хлорного вапна), ультразвуком, ультрафіолетовим опроміненням, озоном і т.п. Озон (О3) одержують шляхом електричного розряду в повітрі або у воді. При розпаді озону утвориться атомарний кисень (О), що вбиває шкідливі мікроорганізми.

. Пом'якшення - тобто видалення солей кальцію і магнію. Роблять хімічними і фізичними способами.

Фізичні способи - це кип'ятіння, дистиляція, виморожування, мембранізація. Наприклад, при кип'ятінні гідрокарбонати кальцію і магнію перетворяться в нерозчинні карбонати, що осідають:

Са(НСО3)2 -- (t0 ) → СаСО3 ↓+Н2О + СО2 ↑

Примітка: Са(HСО3)2 - гідрокарбонат кальцію, СаСО3 - карбонат кальцію, СО2 - вуглекислий газ або діоксид вуглецю, Н2О - вода.

Хімічні способи - пов'язані з додаванням у воду визначених реагентів: гашеного вапна (або гідроксид кальцію) - Са(ОН)2, їдкого натрію (або гідроксиду натрію) - Na(OH), соди Na2CO3 і ін.

Відбуваються хімічні реакції, в результаті яких з'єднання магнію, натрію й ін. зв'язуються і випадають у вигляді осаду. Наприклад:

Са(НСО3)2 + Са (ОН)2 => 2СаСО3 ↓ + 2 H2O+Na2CО3 => MgCО3↓+2NaClО4+Na2CО3 => MgCО3 ↓+ Na2SО4

. Знесолення води - це процес видалення всіх солей, які в ній утримуються. Здійснюється переважно фізико-хімічним способом.

В основі процесу знесолення лежить властивість деяких речовин - іонітів - міняти свої іони на іони, що знаходяться у воді. Іоніти, у свою чергу, розділяються на катіоніти (наприклад, алюмосилікаті, сульфітоване вугілля ) і аніоніти (наприклад, карбамідні солі). Пропускаючи воду спочатку через катіоніти, а потім - через аніоніти, відбуваються хімічні реакції, пов'язані з послідовним обміном як позитивних, так і негативних іонів, що знаходяться у воді, на іони цих іонітів, що призводить зрештою до видалення розчинених солей, які знаходяться у воді.

. Дегазація води - це процес виділення і видалення розчинених у ній газів.

Здійснюється як фізичним способом (наприклад, через нагрівання), так і хімічним, коли у воду вводять реагенти, що взаємодіють з газами, виводячи їх в осад. Для дегазації води від кисню застосовують сульфіт натрію Nа2SО3, а для звільнення від діоксида вуглецю СО2 використовують гашене вапно Са(ОН)2, проходячи через який діоксид вуглецю СО2 призводить до утворення карбонату кальцію СаСО3, що випадає в осад:

Са(ОН)2 + CO2 = СаСО3 ↓ + Н2O

Na2SO3 + О2 = 2Na2SO4

. Нейтралізація - це очищення води від кислот за допомогою вапна, соди тощо.

.5 Очищення стічних вод

Особливу актуальність має очищення стічних вод. Справа в тому, що в даний час у світі багато рік істотно забруднені стічними водами, в результаті чого вони втрачають своє рибогосподарське і санітарно-побутове значення. Інтенсивно забруднюються моря, океани, озера і т.п.

До основних видів стоків належать відходи хімічної, гірничометалургійної, вуглепереробної, нафтопереробної, целюлозопаперої промисловості, а також різноманітні побутові відходи, включаючи синтетичні миючі засоби, ядохімікати, з'єднання фосфору, хлору, свинцю, міді і т.п.

Промислові і побутові стоки викликають забруднення водоймищ нерозчинними речовинами, погіршують показники води і їх кисневий режим, забруднюють води кислотами і лугами, збільшують утримання у воді органічних речовин, білків, жирів і т.п., призводять до отруєння токсичними речовинами живих організмів, що знаходяться у воді і ін.

Способи очищення стічних вод більш складні і різноманітні, ніж звичайні очищення і підготування води до використання в технологічних процесах. У найбільш загальному випадку способи очищення стічних вод поділяються на механічні, фізико-хімічні, хімічні і біологічні.

. Механічні - це звичайні способи очищення води, такі як відстоювання і фільтрація. Ефективним є фільтрація стічних вод під тиском через напівпроникні мембрани.

. Фізико-хімічні способи:

флотація - заснована на різноманітній змочуваності компонентів домішок водою або спеціальними рідинами;

екстракція - оброрбка стічних вод спеціальними розчинниками з метою переходу домішок з однієї рідкої фази (зазвичай - водяного розчину) в іншу рідку фазу (зазвичай органічну). Наприклад, для очищення води від фенолу С6Н5ОН використовують мінеральні олії або бензол СбНб. ;

адсорбція - використання активованого вугілля для очищення стічних вод кольорової металургії, що дає можливість витягти цинк, мідь, свинець і інші домішки;

продування води повітрям у спеціальних градирнях і т.п.

. Хімічні способи - це введення в стічні води різноманітних хімічних реагентів, які при взаємодії з домішками виводять їх в осад. При цьому використовуються різноманітні хімічні реакції і явища:

хлорування - обробка стічних вод газоподібним хлором або хлорним вапном,

озонування - обробка стічних вод озоном O3,

електроліз - здійснення окисно-відбудовних процесів за допомогою занурених у стічні води електродів, через які пропускається постійний струм,

електрофорез - видалення зі стічних вод часток, що знаходяться в зваженому стані у зв'язку з впливом на стічні води зовнішнього електричного поля,

електроосмос - організація прямування стічних вод через капіляри або пори діафрагм під дією зовнішнього електричного поля й ін.

. Біологічні способи - полягають у введенні в стічні води різноманітних бактерій - мікроорганізмів, що розкладають шкідливі домішки, окислюючи їх. Так розкладаються жири, білки і т.п.

Стічні води очищуються в спеціальних басейнах, по дну яких прокладені труби, по яких подається повітря. Повітря необхідне для забезпечення життєдіяльності мікроорганізмів. Харчуванням для мікроорганізмів-бактерій служать органічні речовини, які знаходяться у воді.

Згодом число бактерій збільшується, а домішок - зменшується. Бактерії осідають на дно у виді мулу. Цей мул збирають, висушують і використовують як добрива на полях. Очищену воду хлорують або озонують і випускають у водоймища.

.6 Повітря і його роль у техпроцесах

Повітря - це невидима суміш газів. Основні складові повітря:

азот - 78 %,

кисень - 21 %,

аргон, гелій, неон, криптон, ксенон і ін. -1 %,

вуглекислий газ - 0,03 %.

В промислових технологіях повітря застосовується як сировина, як теплоносій, як охолоджувач, як механічна сила, що перемішує і розпилює речовини (наприклад, стиснуте повітря т.п.), як тепло-, електро- і звукоізоляційний матеріал, як робоче тіло в пневматичних пристроях (наприклад, в автомобільних шинах) і т.п.

Якщо повітря використовується як промислова сировина, то його старанно очищують від пилі, газів, отруйних речовин.

Виділений з повітря кисень використовується для виплавки сталі і металів, для одержання спиртів, кислот, білкових-вітамінних концентратів, у медицині і т.п. Застосування кисню значно підвищує продуктивність протікання технологічних процесів.

Азот використовується для виробництва мінеральних добрив, синтетичних волокон і т.п. У середовищі рідкого азоту здійснюють подрібнення твердих речовин. У цьому випадку частинки цих речовин захищені від окислювання.

Інертні гази (аргон, гелій, криптон, ксенон) - використовують у металургії для створення інертного середовища при виплавці хімічно активних металів (наприклад, титана і т.п.).

Рідкі компоненти повітря використовуються в кріогенній техніці для одержання низьких температур.

2.7 Паливо і його роль у технологіях

Паливо - це речовина, у процесі згоряння якого (а також поділу або з'єднання) виділяється значна кількість тепла. Це: дрова, солома, торф, вугілля, нафта і нафтопродукти (газ, бензин, мазут, дизельне паливо), горючі сланці, ядерне паливо і т.п.

Застосовуване в технологіях паливо може бути класифіковане за такими ознаками:

. За походженням:

природне,

штучне (кокс, бензин і т.п.)

. За агрегатним станом:

тверде,

рідке,

газоподібне (природний газ, водень і т.п.)

Властивості палива залежать від його хімічного складу. Основним елементом органічного палива є вуглець. До складу палива також входять водень, кисень, азот, сірка і т.п. Частина складу палива є горючою (вуглець, водень, сірка і т.п.), у результаті згоряння якої утворюється багато шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу. Це: сажа, діоксид вуглецю (вуглекислий газ) СО2, діоксиди азоту N2О, N2О5, діоксид сірки SO2 і ін.

Процес горіння може бути описаний такою формулою:

С +О2 = СО2

Для захисту навколишнього середовища від шкідливих речовин застосовують різноманітні фільтри й пристрої.

Цінність палива визначається кількістю теплоти, що виділяється в результаті згоряння 1 кг палива, і характеризується показником теплотворної спроможності палива [дж/кг].Чим більше в паливі вуглецю, тим більше виділяється теплоти і тим вище теплотворна спроможність палива.

У техпроцесах паливо виступає як джерело енергії і як сировина. Якщо паливо використовується як джерело енергії, то воно спалюється на теплових електростанціях або в інших агрегатах, а отримане тепло використовується для вироблення електроенергії, виплавки сталі, для нагрівання заготовок перед опрацюванням тиском, для опалення помешкань і т.п.

Біля 10-15 % палива використовується в хімічній промисловості в якості сировини. Особливо широко використовується нафта, природний газ і ін. вуглеводні.

2.8 Енергія і її роль у технологіях

Всі технологічні процеси в промисловості пов'язані з витратами або з виділенням енергії, а також із перетворенням одного виду енергії в інший. Більшість технологічних процесів пов'язано зі споживанням енергії.

Споживана в технологіях енергія використовується для:

здійснення основних і допоміжних технологічних операцій: наприклад, свердління, фрезерування, кування, вальцювання, подрібнення, сушіння і т.п.;

транспортування сировини і готової продукції;

забезпечення умов життєдіяльності людини (опалення, освітлення) і т.п.

В даний час у народному господарстві використовуються такі види енергії:

світлова - використовується для роботи фотоелектричних датчиків і т.п.;

води і вітру - використовується для перетворення в електричну;

сонячна - використовується для нагрівання повітря, води, перетворення в електричну і теплову і т.п.;

теплова - використовується для обігріву, сушіння, виплавки металів і т.п., для перетворення в електричну;

хімічна - знаходиться в хімічних сполуках, виділяється в ході здійснення хімічних реакцій і перетворюється в теплову, електричну, світлову енергію і т.п.;

електрична - використовується для здійснення електрохімічних реакцій (електроліз), для нагрівання, плавлення і т.п., для перетворення в механічну енергію, світлову і т.п.;

механічна - використовується для подрібнення, обробки, перемішування сировини і матеріалів, для організації роботи компресорів, вентиляторів і т.п.

ядерна - використовується для перетворення в електричну, для проведення вибухових робіт.

Основним видом енергії є електрична. Чому? Тому, що вона легко перетворюється у всі інші види енергії: у світлову, механічну, теплову, легко транспортується на великі відстані і т.п. Але має один недолік: електроенергію не можна складувати.

Основними джерелами одержання електричної енергії є:

гідроелектростанції - являють собою штучно побудовані греблі, із яких вода падає на гідротурбіни й обертає їх; кожна турбіна з'єднується з генератором, що обертається і виробляє електричну енергію;

вітрові електростанції - це невеличкої потужності електростанції (100 кВт), у яких у якості рушійної сили використовується енергія вітру.

Гідроелектростанції і вітрові станції - це станції, у яких енергія води і вітру безпосередньо перетворюється в електричну. У всіх інших випадках спочатку одержують пар або газ, а вже потім проводиться виробіток електроенергії.

теплові електростанції - це основне джерело електроенергії. Схема виробітку електроенергії така: спочатку за допомогою теплової енергії одержують пар або газ, що набуває механічної енергії; за допомогою цієї енергії здійснюється обертання парової або газової турбіни; турбіна з'єднується з генератором, що виробляє електричну енергію;

теплоелектроцентралі - створюються у великих містах. Принцип роботи той же, що й у теплових електростанціях, але відпрацьована гаряча вода, що має високий запас теплової енергії, подається по трубах споживачам і використовується для обігріву помешкань і т.п.;

сонячні електростанції - мають зараз невелику потужність. Являють собою площадку (до 100 000 кв. м.), створену з дзеркал, сфокусованих в одну точку. У цю точку поміщається казан із водою. Вода нагрівається до високої температури (t=2250С). Гарячий пар рухає турбіну, що сполучена з генератором.

атомні електростанції - сучасні засоби одержання електроенергії. Бувають із реакторами на повільних нейтронах, коли в якості палива використовується дефіцитний уран-235, запаси якого обмежені, а також із реакторами на швидких нейтронах, коли в якості палива використовується уран - 238, якого багато в природі.

Світові запаси ядерного пального в тисячі разів перевищують запаси нафти, газу й ін. джерела органічного палива.

Запаси природної енергії, що при даному рівні техніки і технології економічно ефективно експлуатувати, називаються енергетичними ресурсами. Сьогодні не усі види енергії ми можемо ефективно використовувати. Це стосується, наприклад, енергії припливів і відпливів, вітрової енергії і т.п.

Тема 3. Загальна характеристика технологічних процесів

3.1 Класифікація технологічних процесів

Класифікація технологічних процесів необхідна для того, щоб виявити найбільш характерні закономірності їх здійснення, переваги і недоліки, розробляти рекомендації по підвищенню ефективності тощо.

Класифікація техпроцесів слідуюча:

. За характером зміни властивостей сировини і матеріалів, що приймають участь в технологіях, техпроцеси поділяються на механічні, фізичні, хімічні та плазмові.

. За способом організації техпроцеси поділяються на періодичні, безперервні та комбіновані.

. За кратністю обробки сировини і матеріалів, що використовуються техпроцеси поділяються на процеси з відкритою схемою здійснення, з замкненою схемою здійснення і з комбінованою схемою здійснення.

. За напрямками руху теплових і матеріальних потоків технологічні процеси бувають односторонні, зустрічні, перехресні, змішані.

. За агрегатним станом реагуючих речовин техпроцеси поділяються на гомогенні і гетерогенні.

. За тепловим ефектом технологічні процеси поділяються на екзотермічні та ендотермічні.

. За чинниками, що впливають на хід протікання і якість техпроцесу техпроцеси поділяються на:

термічні, що протікають при наявності великої кількості теплоти;

під підвищеним або зниженим тиском;

каталізаційні, що протікають при наявності каталізаторів;

електрохімічні, що протікають під впливом електричного струму;

біохімічні, що протікають під впливом мікроорганізмів;

радіаційно-хімічні, що протікають під впливом різноманітних видів випромінювання та елементарних частин;

фотохімічні , що протікають під впливом світла;

лазерні, що протікають з використанням лазера;

ультразвукові процеси, що протікають під впливом ультразвукових хвиль.

.1. Характеристика техпроцесів за характером зміни властивостей сировини і матеріалів

.1.1. Механічні техпроцеси.

Механічні техпроцеси - це процеси, пов'язані зі зміною розмірів, форми, станом поверхні сировини і матеріалів. Основні види механічних техпроцесів: дробіння, подрібнення, свердління, різання тощо.

Області застосування: видобуток багатьох видів корисних копалин, наприклад, вугілля, руди тощо, деревообробка, обробка металів різанням, свердління, фрезерування тощо.

.1.2. Фізичні техпроцеси.

Фізичні процеси - це процеси, пов'язані зі зміною фізичних властивостей сировини і матеріалів. Основними видами фізичних техпроцесів є теплоперенос і масоперенос.

Теплоперенос - це перенесення теплоти від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. В основі явища теплопереносу лежать такі фізичні властивості матеріалів як:

теплопровідність - тобто здатність деяких тіл передавати (проводити) теплоту;

конвекція - тобто переміщення мікроскопічних частинок газів і рідин, що призводять до перенесення теплоти. Конвекція буває природною, викликаною природним станом зовнішнього середовища, та штучною, що протікає під впливом зовнішніх впливів;

теплове випромінювання - тобто перенесення теплоти електромагнітними хвилями визначеної довжини.

Теплоперенос застосовується для нагрівання матеріалів, особливо металів, з метою наступної обробки; для обробки харчових продуктів, сушіння дерев'яних виробів тощо. Нагрівання сировини і матеріалів, якщо це необхідно для здійснення техпроцесів, здійснюють водяною парою, пічними газами, різноманітними теплоносіями, електричним струмом тощо.

Масоперенос - це перехід речовини з однієї фази в іншу. Найчастіше масоперенос здійснюється між фазами:

рідкою і газоподібною,

газоподібною і рідкою,

рідкою і твердою,

газоподібною і твердою тощо.

Перенос маси з однієї фази в другу відбувається за рахунок різниці концентрації речовини в цих фазах. Процес переносу маси закінчується, коли концентрація речовини у фазах вирівнюється.

Основними процесами типу масоперенос є:

. Абсорбція - це поглинання газу всім об"ємом рідини.

Використовується в хімічній промисловості при виробництві кислоти. Наприклад, газ - хлороводень HCl поглинається водою з утворенням соляної кислоти.

. Адсорбція - це поглинання поверхнею твердої речовини окремих компонентів газу або рідини. Тверда речовина має назву адсорбент. В якості адсорбентів застосовуються високопористі тверді речовини (наприклад, активоване вугілля), у мікропори яких потрапляють молекули рідини або газу.

Адсорбція використовується для очищення та поділу рідин і газів тощо. Області застосування: харчова, хімічна, нафтова, лакофарбова промисловість тощо.

. Дистиляція (ректифікація) - це поділ однорідної рідкої суміші на компоненти (складові) за температурою їх кипіння. Спочатку рідку суміш нагрівають. При визначеній температурі один із компонентів, що має саму низьку температуру кипіння, випаровується. Далі цей компонент конденсується на холодній поверхні і стікає в спеціальні ємкості. За один такий цикл одержати компонент у чистому виді неможливо, тому що в процесі випаровування в нову фазу частково переходять і інші компоненти.

Якщо процес випарювання відбувається багаторазово з проведенням наступної конденсації, то такий процес має назву ректифікації. Застосовується при одержанні чистого спирту, в хімічній, нафтопереробній, фармацевтичній та інших галузях промисловості.

. Кристалізація - це процес виділення твердої фази з рідкого розчину у вигляді кристалів.

При зниженні температури рідкого розчину, при підвищенні рівня концентрації речовини в розчині, при уповільненні швидкості перемішування в розчині починають утворюватися так звані центри кристалізації, тобто такі точки, біля яких починають утворюватися (наростати) кристали речовини. Чим більше утворюється таких центрів, тим меншими будуть розміри кристалів. Кристалізація використовується для виробництва мінеральних добрив, при нанесенні металевого покриття на поверхні виробів тощо.

Області застосування: харчова, хімічна, фармацевтична промисловість.

. Висушування - це процес виділення вологи з речовин. При цьому самі речовини можуть знаходитися в газоподібному, рідкому або твердому стані.

Способи висушування:

випарювання, тобто нагрів, що посилює виділення вологи з матеріалу;

возгонка (або сублімація) - це перехід речовини з твердого стану в газоподібний, минаючи рідку фазу; відбувається при наявності великої кількості енергії.

фільтрація - тобто процес проходження рідкої суміші через систему фільтрів, що затримують тверду фазу,

центрифугування - тобто відокремлення рідини від твердої фази за допомогою застосування центрифуг;

виморожування - це виділення одного з компонентів рідкого розчину (або газової суміші) шляхом охолодження розчину нижче точки плавлення, у результаті чого даний компонент випадає у вигляді твердої фази;

сушіння в сушарках здійснюється природним шляхом або з застосуванням зниженого тиску, ультразвуку, струму високої частоти тощо. Висушування застосовується при виробництві цукру, будівельних матеріалів (цегли, цементу), мінеральних добрив тощо.

. Мембранізація - це поділ суміші (рідини або газів) на складові частини (або виділення однієї з складових) за допомогою застосування спеціальних пластин - мембран.

Мембрани - це спеціальні пластини, що спроможні пропускати через себе одну або декілька складових рідини або газу. Це відбувається за рахунок того, що пластини мають пори, через які проходять молекули тільки визначених речовин. На пропускання окремих складових суміші або газів впливають магнітне поле, електричне поле, ультразвук тощо.

Мембранізацію застосовують: для очищення питної води, поділу повітря на складові (кисень, водень, гелій тощо); для опріснення морської води тощо.

у харчовій промисловості - для переробки молока в різноманітні молочні продукти, для одержання високоякісного цукру;

у хімічній промисловості - для виробництва хлору, їдкого натрію, водню з водяного розчину хлориду натрію (хлорид - це з'єднання хлору з іншими елементами);

для очищення викидів газів на атомних електростанціях тощо.

.1.3. Хімічні процеси.

Хімічні процеси - це такі процеси, в результаті яких змінюється склад молекул речовини, або іншими словами, змінюється внутрішня будова самої речовини. У основі хімічних процесів лежать різноманітні хімічні реакції.

Особливістю хімічних процесів є те, що в результаті цих процесів практично завжди крім основної продукції утворюється побічна продукція, що пояснюється:

особливостями самих хімічних реакцій,

наявністю в речовинах багатьох домішок, що також вступають в хімічні реакції. Наприклад, при виробництві чавуну крім чавуну утворюється шлак і доменний газ.

Хімічні процеси застосовуються при виробництві металів (чавуну, сталі, міді, алюмінію тощо), будівельних матеріалів (вапна, цементу), хімічних речовин (аміаку, кислот) тощо.

Хімічні процеси поділяються на поворотні і безповоротні.

Поворотні - здійснюються в обидві сторони до появи рівноваги. У момент, коли швидкість протікання прямої реакції стає рівною швидкості протікання оберненої реакції, співвідношення між компонентами досягає визначеного рівня і далі не змінюється. При зміні зовнішніх чинників (температури, концентрації компонентів, тиску тощо) рівність між швидкістю протікання прямої й оберненої реакції порушується, і в результаті між речовинами, що реагують, знову починається реакція, що продовжується до появи рівноваги на новому рівні.

Приклад: виробництво аміаку прямим синтезом азоту і водню, яке відбувається з виділенням теплоти:

+ 3Н2Û 2NНз + Q (виділення теплоти)

Ця реакція - поворотня. Щоб зрушити процес праворуч, тобто в напрямку одержання аміаку, треба або знизити температуру (тобто відбирати тепло і реакція буде продовжуватися), або підвищити тиск (це рівнозначно підвищенню концентрації реагуючих речовин), що буде сприяти утворенню більшої кількості аміаку [Див. принцип Ле Шательє].

Безповоротні хімічні реакції відбуваються в один бік. Таких хімічних реакцій більшість.

.1.4. Плазмені процеси.

Плазма - це високоіонізований газ, що складається з позитивно і негативно заряджених часток (іонів і електронів) та нейтральних атомів і молекул. Оскільки кількість позитивних і негативних часток у плазмі приблизно однакова - то плазма є електронейтральною. Але на відміну від звичайних газів плазма яскраво світиться, має електропровідність і активно взаємодіє з магнітним полем. Прикладом плазми є звичайне полум'я, блискавка тощо.

Плазма умовно поділяється на низькотемпературну і високотемпературну. Низькотемпературна плазма утворюється при t=103¸105К, а високотемпературна - при t =105¸108 К. Плазмохімічні процеси можливі при сильному нагріванні речовин, в результаті чого відбувається розпадання атомів на елементарні заряджені частки. Одержують плазму в спеціальних агрегатах - плазмотронах - шляхом створення електричної дуги, при ядерних реакціях тощо.

У промисловості низькотемпературна плазма утворюється в плазмотронах і використовується для хімічного синтезу неорганічних і органічних сполук, створення композиційних матеріалів, виплавлення сталі, нанесення важкоплавкого покриття на поверхні, для виробництва скла, для одержання мілкодисперсних порошків тощо. Плазмені процеси застосовуються для отримання ацетилену С2Н2 з природного газу, що на 90-98 % складається з метану CH4, для добування технічного водню, для прямого синтезу оксиду азоту NO (при температурі 3000о С) і подальшого одержання аміаку тощо.

Плазма, як джерело теплової енергії, використовується в різноманітних процесах зварювання, напилювання, різання тощо.

Природним джерелом високотемпературної плазми є сонце і зірки. Штучна високотемпературна плазма утворюється в спеціальних установках і утримується надпотужним магнітним полем. З високотемпературною плазмою пов'язуються надії на побудову плазмених реакторів, які повинні забезпечити одержання великої кількості енергії шляхом здійснення прямого синтезу водню.

.2 Класифікації технологічних процесів за організаційними і технічними чинниками

1. За способом організації всі технологічні процеси поділяються на періодичні (дискретні), безперервні і комбіновані.

У періодичних процесах сировина подається в агрегат періодично, порціями, і готова продукція також виходить періодично - порціями (партіями). При цьому відзначається суворе чергування робітників і допоміжних (холостих) ходів.

Недоліком періодичних процесів є простоювання устаткування при завантаженні-розвантаженні сировини, матеріалів і готової продукції. Тому такі процеси мають більш низьку продуктивність. Поширені в машинобудуванні, при виробництві заготовок, коксу в коксових батареях, у будівництві і видобувних галузях тощо.

У безперервних процесах сировина подається в агрегат безперервно і готова продукція також виходить безперервно. Тобто тут неможливо розмежувати робочий і холостий хід. Наприклад, розливання металу безперервним способом, виробництво цементу тощо. До переваг безперервних процесів можна віднести відсутність простоювання агрегатів під час їх завантаження і розвантаження, більш високу продуктивність, високий рівень автоматизації виробництва тощо. Такі процеси дуже широко застосовуються в хімічній промисловості.

В комбінованих процесах можливі такі різновиди:

сировина подається в агрегат безперервно, а продукція виходить порціями,

сировина подається порціями, а продукція виходить безперервно. Тобто або на вході, або на виході можна чітко виділити робочий і допоміжний хід.

Приклади комбінованих процесів: доменний процес одержання чавуну, виробництво електроенергії на теплових електростанціях тощо. Застосовуються в металургії, машинобудуванні, у харчовій промисловості.

. За кратністю обробки сировини і матеріалів всі технологічні процеси поділяються на процеси з відкритою, замкненою (закритою) або комбінованою схемою.

Якщо сировина перетворюється в готову продукцію в агрегаті за один цикл обробки, то такий техпроцес здійснюється за відкритою схемою. Наприклад, виробництво сталі в конверторах.

Якщо сировина перетворюється в готову продукцію в агрегаті за декілька циклів обробки (тобто сировина не встигає пройти обробку за один цикл і її необхідно повертати знову в агрегат), то такий техпроцес здійснюється за замкненою (закритою) схемою.

Наприклад, виробництво поліетилену високого тиску [-CH2-CH2-]11 з етилену (С2Н4), коли за один цикл тільки 20 % етилену перетворюється в поліетилен. Тому етилен, який не пройшов реакцію, після очищення знову подається в реактор для здійснення процесу полімеризації.

Ще один приклад - каталітичний крекінг нафтопродуктів, коли каталізатор постійно повертається в агрегат після очищення його поверхні від вуглецю (С). Каталітичний крекінг - це розщеплення вуглеводнів [вуглеводень - це складна об’ємна формула з'єднань СН2 і СН3] при наявності каталізатора:

С10Н22 Þ C5H12 ( пентан )+ C5H10 (пентен)

Замкнена схема організації техпроцесу забезпечує менші витрати сировини і більш високу якість продукції.

В тому випадку, коли основна сировина за час перебування в агрегаті проходить повну обробку за один цикл, а допоміжні матеріали, що приймають участь в техпроцесі, можуть використовуватися багаторазово, то схема організації техпроцесу будується за комбінованою схемою. Тобто готова продукція вивантажується, а допоміжні матеріали після доробки знову напрямляються в агрегат для повторного використання.

Наприклад, виробництво сірчаної кислоти нітрозним способом, коли оксид сірки (сірчистий газ) SO2 проходить обробку за відкритою схемою, а оксид азоту NO - за замкненою:

О2 + NО2 = SO3+ NO

NO + О2 = 2NO2О3+Н2О =Н2SO4

Примітка:

Оксид - складна речовина, що складається з 2-х елементів, один із яких - кисень у ступені окислення 2;- оксид сірки (IU) - сірчистий газ;- оксид азоту (IU) або діоксид азоту;- оксид сірки (UI), що розчиняючись у воді, дає сірчану кислоту;- оксид азоту (II).

. За напрямками теплових і матеріальних потоків техпроцеси бувають: односторонні, зустрічні і перехресні (змішані).

Односторонній процес - це такий технологічний процес, коли сировина подається в агрегат, поступово нагріваючись спеціальним тепловим потоком. Тобто сировина і тепловий потік рухаються в одному напрямку. Такий тепловий потік призводить до сушіння матеріалів, змішування газів, рідин тощо. Широко застосовується в різноманітних технологіях, де потрібний нагрів матеріалів.

Зустрічний процес - коли потік матеріалів і тепловий потік рухаються назустріч один одному, тобто сировина і тепло взаємодіють. Для таких процесів характерна висока швидкість реакції і більш активний теплообмін. Застосовуються при виробництві кислот, мінеральних добрив тощо.

Перехресний (змішаний) процес - коли матеріальні і теплові потоки взаємодіють один з одним або перпендикулярно [перехресний процес], або під кутом [змішаний процес]. Використовуються при виробництві сірчаної кислоти, міді, бездоменному виробництві сталі, гашеного вапна (або гідрооксиду кальцію) Са(ОН)2 тощо.

. За агрегатним станом реагуючих речовин технологічні процеси поділяються на гомогенні і гетерогенні.

Гомогенні - це такі процеси, в яких реагуючі речовини знаходяться в одному агрегатному стані: твердому, рідкому або газоподібному. Наприклад, при з'єднанні оксиду сірки (IU) SO2 (сірчистий газ) з киснем при наявності каталізатора - платини -утвориться оксид сірки (UI) SO3:

2SO2 +O2 Û 2SO3 +Q (реакція обернена з виділенням тепла).

Гетерогенні - це такі процеси, в яких реагуючі речовини знаходяться в різних агрегатних станах: газоподібному і рідкому, газоподібному і твердому, рідкому і твердому тощо.

Наприклад, виробництво сірчаної кислоти, коли оксид сірки SO3 [який знаходиться у твердому стані при температурі нижче 16оС) розчиняється у воді:

SO3 + Н2О = H2SO4 + Q (реакція проходить з виділенням тепла)

5. За тепловим ефектом техпроцеси поділяються на екзотермічні й ендотермічні.

Екзотермічні процеси протікають з виділенням теплоти. Тому при їхньому здійсненні необхідно організувати відведення тепла за допомогою води, повітря тощо. Наприклад, виробництво сірчаної кислоти, виробництво гашеного вапна:

Са + Н2О Þ Са(ОН)2 +Q.

а також звичайне горіння:

С (вуглець) + O2 = СO2 (вуглекислий газ) + Q

Ендотермічні процеси протікають при поглинанні теплоти. Тобто для здійснення таких процесів необхідно підводити тепло у зону реакції. Наприклад, випалювання вапна з вапняку (карбонату кальцію):

СаСО3 + Q (t ³ 900 оС) Þ Са + СO2

Примітка:

СаО - оксид кальцію,

СО2 - вуглекислий газ.

.3. Класифікація технологічних процесів в залежності від чинників, що впливають на хід їх протікання

За чинниками, що впливають на хід протікання і якість техпроцесів, можна виділити:

Термічні процеси - це такі техпроцеси, основним чинником протікання яких є наявність теплоти. До термічних процесів належать такі процеси, які протікають при температурі 1000 оС і вище. Термічні процеси лежать в основі виробництва чавуну, сталі, більшості видів кольорових металів, цементу, мінеральних добрив, коксу, керамічних виробів тощо. В процесі нагрівання вихідної сировини і матеріалів відбувається зміна їх структури, хімічного складу і властивостей, що сприяє протіканню технологічних процесів.

Прикладом є термічний крекінг нафтопродуктів. Термічний крекінг - це розщеплення вуглеводів (нафти) під впливом високих температур, при наявності яких з молекул граничного вуглеводню С10Н22 утворюються молекули пентану С5Н12 і пентену С5Н10.

У ряді випадків теплота є додатковим стимулятором протікання техпроцесів. Наприклад, при каталітичному крекінгу нафти реакція відбувається при наявності каталізатора, який і визначає хід техпроцесу. Хоча тут також застосовуються високі температури, але такий процес не належить до термічного.

Термічні процеси мають визначені недоліки. Зокрема, підвищена температура призводить до прискорення протікання побічних реакцій, в результаті яких утворюється побічна продукція, що погіршує якість основної. Крім того, для проведення таких реакцій необхідне спеціальне жаростійке устаткування.

Процеси під тиском - це такі техпроцеси, основним двигуном яких є тиск.

Якщо для протіканні техпроцесу застосовується тиск нижче атмосферного, то такі процеси мають назву процесів низького тиску або вакуумних. Типові процеси: напилювання тонких плівок при виробництві інтегральних мікросхем, пакування продуктів харчування, очищення розплавлених металів і сплавів від розчинених у них газів (кисню, азоту, водню) тощо. Саме вакуум дає можливість різноманітним домішкам залишати матеріали, в результаті чого утворюються надчисті хімічні речовини, напівпровідникові матеріали, фармацевтичні препарати тощо.

Якщо для протікання техпроцесу застосовується тиск вище атмосферного, то такі процеси мають назву процесів при високому тиску. Підвищений тиск доцільно застосовувати в тому випадку, коли хімічна реакція призводить до зменшення кількості молекул отриманої продукції в порівнянні з кількістю молекул реагуючих речовин. В цьому випадку підвищений тиск дозволяє підвищити концентрацію реагуючих речовин і зрушити реакцію в потрібний бік, а також істотно скорочує час протікання технологічних операцій.

Наприклад, синтез аміаку з азоту і водню, що здійснюється при наявності підвищеного тиску. Ця реакція є поворотньою. Саме підвищений тиск дозволяє підвищити концентрацію реагуючих речовин і зрушити реакцію в бік одержання (синтезу) аміаку:

+ 3 Н2 Û 2 NН3 + Q

Характерною рисою процесів при високому тиску є те, що підвищення тиску завжди супроводжується підвищенням температури. При дуже високих температурах (2400 0С) і тиску 2,5 млн. атмосфер (або 25 000 мега-Паскаль) в спеціальних реакторах здійснюється виробництво з графіту штучних діамантів.

Характерними процесами, що протікають при високому тиску, є кування, штампування, вальцювання металів та ін.

Каталітичні процеси - це такі техпроцеси, які протікають при присутності спеціальної речовини - каталізатора.

Каталізатор - це речовина, яка беручи участь в одній з стадій реакції, у кінцевій продукції в реакцію не вступає і після закінчення реакції залишається незмінною. Застосування каталізатора дозволяє прискорювати або уповільнювати хід протікання хімічної реакції. Каталізатори бувають:

твердими: мідь (Сu), срібло (Ag), платина (Pt), хром (Сг), оксид ванадію V2O5, оксид алюмінію Аl2О3 та ін.;

рідкими: сірчана кислота Н2SО4, фосфорна кислота Н3РO4 та ін. кислоти і луги.

Каталітичні процеси застосовуються для одержання водню, аміаку, сірчаної і азотної кислоти, органічних кислот, полімерів, виробництва ліків тощо.

Каталітичні процеси бувають гомогенні і гетерогенні.

Гомогенні процеси - коли реагуючі речовина і каталізатор знаходяться в одному агрегатному стані. Наприклад, виробництво етилового спирту (або етанолу) з етилену при застосуванні каталізатора - сірчаної кислоти (так званий метод гідратації алкенів при наявності каталізатора):

С2Н4+Н2О (+Н2SO4)=Н3С-СН2OН (етанол)

Недолік гомогенного каталізу - це складність виділення каталізатора з кінцевої продукції.

Гетерогенні процеси - коли реагуючі речовини і каталізатор знаходяться в різних агрегатних станах. Реагуючі речовини часто знаходяться в рідкому або газоподібному стані, а каталізатор - в твердому. Процес гетерогенного каталізу складається з декількох фаз. Спочатку відбувається дифузія (переміщення) реагуючих речовин до поверхні каталізатора, потім - відбувається адсорбція (тобто поглинання) їхньою поверхнею каталізатора з утворенням нестійких з'єднань типу “реагент-каталізатор“, далі відбувається перегрупування атомів з утворенням нових з'єднань типу “нова речовина-каталізатор“, далі - десорбція готової продукції з поверхні каталізатора, і нарешті, дифузія готової продукції від поверхні каталізатора в зону виходу. Швидкість кожної стадії залежить від температури, тиску, концентрації речовин, часу контакту речовин тощо.

Електрохімічні процеси - це такі техпроцеси, під час яких відбувається перетворення електричної енергії в хімічну і навпаки. Так, якщо електричну енергію у вигляді постійного струму за допомогою електродів ввести в хімічні розчини (електроліти), то позитивні і негативні іони, які знаходяться в електролітах, почнуть упорядковано рухатись. Продукти протікання таких окислювально-відновних реакцій виділяються на електродах. На анодах йде процес окислювання, тому що відбувається віддача електронів, а на катоді - процес відновлення, тому що здійснюється приєднання електронів до іонів. Реакції окислювання-відновлення, які протікають на електродах у розчинах або розплавах електролітів під час пропускання через них електричного струму, мають назву електролізу.

В даний час електроліз широко застосовують у хімічній і металургійній промисловості для одержання водню, кисню, хлору, їдкого натрію, їдкого калію, міді, цинку, вісмуту, свинцю, нікелю, кобальту, алюмінію, магнію, літію та ін. металів. У металообробці електроліз застосовується для нанесення покриття з чистих металів і сплавів на поверхню металевих виробів.

З іншого боку, занурення пластин металів у розчини окремих електролітів призводить до того, що відбувається обернена реакція, тобто іони металів переходять у розчин, у результаті чого металеві пластини набувають електричного потенціалу. Це явище дало можливість створити гальванічні елементи (батарейки) і акумулятори, які є джерелами електричного струму.

Біохімічними називають такі технологічні процеси, які відбуваються під дією мікроорганізмів. Мікроорганізми - це переважно одноклітинні організми, до яких належать різноманітні бактерії і грибки.

До переваг біохімічних процесів відносять те, що вони протікають при невисоких температурах і тиску, потребують нескладного за конструкцією устаткування тощо. Основним видом біохімічних процесів є бродіння.

Бродіння - це такий процес, коли в результаті впливу на органічні речовини тих або інших мікроорганізмів безпосередньо утворюються напівфабрикати або готова продукція. Розрізняють молочнокисле, масляно-кисле і спиртове бродіння.

Молочнокисле бродіння засноване на діяльності молочнокислих бактерій. Застосовується в харчовій промисловості для виробництва кефіру, сиру, при квашенні капусти, помідорів, огірків тощо.

Маслянокисле бродіння відбувається під дією масляно-кислих бактерій. В процесі бродіння крохмалю, цукру тощо одержують ацетон, бутиловий спирт тощо.

Спиртове бродіння засноване на використанні дріжджів, які належать до класу грибків. Під їх дією з цукрових речовин утворюється спирт, гліцерин тощо. Спиртове бродіння застосовується при виробництві хліба, вина, етилового спирту тощо.

Біохімічні процеси є основою біотехнологій (див. главу 6).

Радіаційно-хімічні процеси - це такі техпроцеси, які протікають під впливом іонізуючих випромінювань: a, β частинок, нейтронів, протонів, g-випромінювання тощо.

Джерелом одержання цих випромінювань є ядерні реактори, прискорювачі елементарних частинок, радіоактивні ізотопи тощо. Сутність процесу:

заряджені частинки стикаються з молекулами речовини, в результаті чого молекули одержують енергію і збуджуються, а заряджені частинки втрачають свою енергію;

збуджені молекули розпадаються, створюючи нові іони, атоми тощо;

знов створені активні частки взаємодіють між собою, створюючи нові молекули.

Особливістю радіаційно-хімічних процесів є висока швидкість протікання (тому що молекули речовини одержують велику енергію) і низькі температури. Радіаційно-хімічні процеси застосовуються для органічного синтезу (тобто "зшивання" макромолекул і утворення високомолекулярних з'єднань, яких немає в природі), для виробництва каучуку, поліетиленових плівок, труб, технічних масел, ядохімікатів тощо, для очищення стічних вод.

Фотохімічні процеси - це такі техпроцеси, що виникають і протікають під впливом світла.

Сутність процесу: молекули речовини поглинають фотони світла, збуджуються, розпадаються на атоми або іони (заряджені молекули), далі відбуваються процеси утворення нових молекул.

Фотохімічні процеси поділяються на 3 групи.

До першої групи відносяться процеси, які після поглинання реагуючою речовиною світлової енергії відбуваються спонтанно. Для початку таких реакцій необхідний світловий імпульс. Ці процеси застосовуються при синтезі полімерів, виробництві хлористого водню тощо. Так, при освітленні сонячним світлом реакції між воднем і хлором, утвориться хлористий водень:

Н2 + Сl2 Þ 2НСl

До другої групи фотохімічних процесів належать такі, що потребують безперервного підведення світлової енергії. При зупинці подачі світлової енергії процеси припиняються. Такі процеси відбуваються в живих організмах, рослинах. Наприклад, процес природного фотосинтезу в рослинах пов'язаний із поглинанням світла хлорофілом і виділенням кисню (хлорофіл - зелений пігмент рослин). Іншими словами, із двоокису вуглецю (СО2) під впливом сонячного світла, що поглинається хролофілом, відбувається синтез вуглеводню і виділяється кисень.

На фотохімічних процесах цієї групи заснований принцип фотографії. Відомо, що під дією світла хлористе срібло, нанесене на плівку або папір, розпадається на срібло, яке залишається на папері, відбиваючи малюнок, і хлор, який вивітрюється в атмосферу:

AgCl Þ 2Ag + Cl2↑

Регулювання даного процесу здійснюється часом освітлення поверхні фотоплівки. Після припинення подачі світла реакція розкладу срібла припиняється. Прояв фотоплівки проводять при червоному світлі, тому що червоний колір має саму велику довжину хвилі і найменшу енергію, недостатню для початку реакції розкладання хлористого срібла.

Змінюючи довжину світлової хвилі, можна змінювати швидкість протікання фотохімічних процесів. Наприклад, суміш H2 і Сl2 при звичайному світлі може зберігатися дуже довго, але при опроміненні суміші ультрафіолетовим світлом, яке має малу довжину хвилі і велику енергію, починається вибухоподібна реакція утворення хлористого водню.

До третьої групи належать процеси, в яких світло поглинається не реагуючою речовиною, а каталізатором, який прискорює цей процес. Такі процеси мають назву фотокаталітичних. В ролі фотокаталізаторів використовують оксиди цинку, міді, кадмію тощо. Фотокаталітичні процеси застосовуються при виробництві різноманітних органічних речовин.

Лазерні процеси - це такі процеси, що здійснюються за допомогою застосування спеціального джерела монохроматичного випромінювання - лазера. Основним елементом лазера є робоче тіло і система збудження. Робоче тіло може знаходитися у твердому, рідкому або газоподібному стані. Найбільш часто застосовують тверді лазери, що виготовляють із монокристалів штучного рубіна, скла тощо.

В якості системи збудження застосовується наповнена ксеноном спіральна лампа, у середину якої поміщається рубінове тіло лазеру. Лампа живиться від спеціальної батареї конденсаторів і під час їхньої розрядки періодично спалахує. При цьому відбувається збудження атомів тіла лазеру, у кристалі накопичується енергія, яка визволяється шляхом випромінювання потоку світла, що має однакову довжину хвилі. Хвилі складаються, забезпечуючи тим самим найбільшу потужність випромінювання.

В даний час лазери застосовуються як новий вид універсального інструменту для опрацювання різноманітних матеріалів, включаючи металеві, керамічні та ін. Лазери дуже широко використовується в локації, системах передачі інформації, телебаченні, медицині, для синтезу нових матеріалів, виготовлення мікросхем тощо.

Ультразвукові процеси - це такі техпроцеси, які відбуваються під впливом механічних коливань з частотою понад 20 тисячі Гц. Такі коливання мають назву ультразвукових.

Джерелом ультразвукових коливань є тіла, частота коливань яких перевищує 20 тис. Гц. Одержання ультразвукових коливань засновано на таких фізичних явищах, як магнітострикція, п’єзоелектричному ефекті та ін.

Магнітострикція - це зміна розмірів феромагнітних матеріалів, які знаходяться у магнітному полі. Звідси зрозуміло, що розташувавши залізний, нікелевий або сталевий стержень у змінне магнітне поле, можна домогтися зміни розмірів цих стержнів, і як наслідок - виникають ультразвукові коливання.

П’єзоелектричний ефект виникає тоді, коли кварцова пластинка поміщається в електричне поле. При зміні величини напруги електричного струму відбувається зміна розміру пластини кварцу, у результаті чого виникають ультразвукові коливання.

Ультразвукові коливання мають такі особливості. Вони відбиваються від перешкод, які існують на їхньому шляху, їх можна збирати в пучки і спрямовувати на об'єкти. Попадаючи на поверхню речовини, такі коливання частково відбиваються, а частково проникають у цю речовину і поглинаються, впливаючи на процеси, що протікають у цій речовині, значно прискорюючи їх.

В даний час ультразвукові процеси застосовуються в техпроцесах дубління шкір (прискорюючи їх), при виробництві цементу, забезпечуючи більш якісне подрібнення цементного клінкера (цементний клінкер - це напівфабрикат у вигляді гранул, що одержується при випалі тонко подрібненої суміші вапняку з глиною).

У харчовій промисловості ультразвукові процеси застосовуються при виготовленні овочевих консервів, пюре, майонезу, кремів, маргарину, сиру тощо.

Дуже широко ультразвукові процеси застосовуються для сушіння матеріалів, причому при звичайній температурі.

Нове застосування ультразвука - це виявлення дефектів у деталях. Розповсюджуючись у металі і натрапивши на перешкоду, ультразвук відбивається, показуючи на телеекрані місце дефекту.

За допомогою ультразвуку відбувається очищення поверхонь від пилу і бруду перед нанесенням на них покриття або проведення пайки. Ультразвук застосовується для захисту днищ судів від обростання черепашками, для очищення вихлопних газів від шкідливих домішок. Так, при виробництві сірчаної кислоти за допомогою ультразвука уловлюють сірчистий газ, що повертається в технологічний процес. Ультразвук використовується у військових цілях для пошуку підводних човнів противника.

Тема 4. Техніко-економічна оцінка рівня технологічних процесів

Рівень технології будь-якого виробництва дуже впливає на кінцеві результати роботи того або іншого підприємства і якість виробленої продукції. У загальному випадку для оцінки рівня технології застосовуються різноманітні технічні й економічні показники, які можна об'єднати в такі групи:

. Технічні показники, що оцінюють індивідуальні особливості конкретного техпроцесу.

. Показники, що оцінюють собівартість продукції, виробленої за допомогою даної технології.

. Показники, що оцінюють якість продукції, виробленої за допомогою даної технології.

. Показники, що оцінюють ефективність застосовуваних технологічних процесів. Такі показники враховують співвідношення витрат живої і минулої (матеріалізованої) праці, що була витрачена на розробку і здійснення технологічного процесу, і характеризують закономірності в розвитку технологічних процесів.

.1 Технічні показники оцінки технологічного процесу

До технічних показників оцінки технологічних процесів належить велика група показників, що характеризують техпроцеси в конкретних умовах експлуатації. Технічні показники можна поділити на дві групи: конкретні технічні й узагальнені технічні.

Конкретні технічні показники - визначають винятково технічні параметри техпроцесів. Це такі показники, як тиск, температура, швидкість протікання та ін. До переваг цих показників належить те, що можна виділити конкретний техпроцес і показати його особливості в технічному плані. До недоліків можна віднести те, що важко порівнювати й оцінювати техпроцеси по їхній результативності.

До узагальнених технічних показників належать такі показники, що дозволяють оцінити результативність технологічних процесів, подають інформацію для розрахунку їхньої економічної ефективності.

Розглянемо основні узагальнені показники:

. Коефіцієнт охоплення виробництва деталей виробу типовими технологічними процесами - Q1:

, або [1]

де:

П - число деталей виробу, що оброблюються за типовими (тобто відомими) технологічними процесами, шт.,

Пп - число деталей виробу, що можуть оброблюватись за типовими технологічними процесами, шт.,

Т - трудомісткість деталей виробу, що оброблюються за типовими технологічними процесами, год. ,

Тп - трудомісткість деталей, що можуть оброблюватись за типовими технологічними процесами, год.

Чим вище показник Q1 - тим ефективніше застосовуваний техпроцес.

. Середній вік технологічного процесу виробництва виробу - Q1:

 [2]

де - ti - період (час) використання кожного з застосовуваних техпроцесів виробництва деталей, що входять у виріб, роки,

-    n - число застосовуваних техпроцесів, шт.

Чим менше коефіцієнт Q2 - тим більше удосконаленим і прогресивним вважається техпроцес.

. Технологічна озброєність техпроцесу (ТО), що показує розмір витрат, які несе виробництво при здійсненні даного процесу, у розрахунку на одного робітника :

 [3]

де:

А - річна сума амортизаційних відрахувань від вартості застосовуваного устаткування,

ТВ - річні поточні витрати, здійснювані в ході виконання техпроцесу,

К - чисельність робітників, зайнятих у техпроцесі,

Показник технологічної озброєності постійно росте, що пояснюється застосуванням усе більш удосконаленого і дорогого устаткування. Чим вище цей показник, тим більш удосконаленим вважається техпроцес.

. Рівень (коефіцієнт) ручної праці при виконанні техпроцесу - Кр.

Відомо, що за рівнем механізації й автоматизації праці всі робітники поділяються на 5 груп:

1 група - робота на автоматах,

2 група - робота, виконувана механізованим способом за допомогою машин,

3 група - ручне обслуговування машин (тобто робота при машинах і механізмах),

4 група - робота не при машинах і механізмах.

5 група - робота по ремонту і наладці машин.

Робітники 3, 4 і 5 груп - відносяться до робочих, зайнятих ручною працею. Робітники 1 і 2 груп - відносяться до робочих, зайнятих механізованою й автоматизованою працею.

Рівень (коефіцієнт) ручної праці Кр розраховується по формулі:

 [4]

де:

N (3-4-5) - число робітників 3, 4 і 5 груп,

N - загальне число робітників, що виконують даний техпроцес.

. Рівень (коефіцієнт) механізації праці при виконанні техпроцесу Км розраховується по формулі:

 [5]

де:

N (1-2) - число робітників 1 і 2 групи.

. Рівень (питома вага) ручних робіт Qp при виконанні техпроцесу розраховується по формулі:

 [6]

де:

Тр - трудомісткість робіт, виконуваних робітниками 3, 4 і 5 груп, год.

То - загальна трудомісткість робіт в даному техпроцесі, виконуваних робітниками всіх груп, год.

. Рівень (коефіцієнт) механізації робіт при виконанні техпроцесу Qм:

 [7]

де: - Тр - трудомісткість робіт, виконуваних робітниками 1 і 2 групи, год.

. Продуктивність - показує обсяг продукції в натуральному вираженні, що виготовляється в одиницю часу за допомогою застосовуваної технології.

Продуктивність техпроцесу оцінюється за продуктивністю застосовуваного устаткування.

Продуктивність устаткування буває потенційною і реальною. Потенційна продуктивність показує максимальну кількість продукції, що можна одержати за допомогою даної технології (устаткування) у найбільш сприятливих умовах її (його) використання.

Реальна продуктивність - показує реальну кількість продукції, що провадиться за допомогою даної технології в конкретних умовах виробництва. Звичайно розраховують годинну і річну продуктивність [як потенційну, так і реальну].

Годинна продуктивність (П1):

 [8]

де:

t - норма часу (у годинах) на опрацювання однієї деталі в конкретних умовах виробництва,

k - коефіцієнт виконання норм, k=l,05 - 1,2

Річна продуктивність (П2):

, [9]

де:

Fp - режимний фонд часу роботи устаткування за рік, год.,

К - число календарних днів у році,

В - число вихідних і святкових днів у році,

р - число змін,

Тc - тривалість зміни, год. ,

- α - утрати часу на плановий ремонт, [від 3-6 до 10-12 %].

ko - коефіцієнт завантаження устаткування в часі.

Коефіцієнт ko враховує неминучі втрати, що виникають по технологічних і організаційних причинах. Значення що рекомендуються: 0,85 - для одиничного виробництва, 0,75 - 0,8 - для серійного виробництва, 0,7 - для масового виробництва.

4.2 Показники, що визначають собівартість продукції, виробленої за допомогою даної технології

Собівартість продукції - це виражені в грошовій формі усі витрати підприємства на виробництво та реалізацію продукції.

На підприємствах існує багато класифікацій витрат на виробництво, кожна із яких має своє призначення, позначку та несе відповідні функції.

Класифікація витрат за калькуляційними статтями - має за позначку визначити собівартість одиниці продукції. До складу цієї класифікації, яка подається в спрощеному вигляді, входять:

. Матеріали (основні та допоміжні), сировина, покупні напівфабрикати, паливо на технологічні цілі, які використовуються для виготовлення одного виробу,

. Основна заробітна платня основних робітників, які були зайняті виготовленням цього виробу.

. Додаткова заробітна платня основних робітників, які були зайняті виготовленням цього виробу.

. Нарахування на заробітну платню основних робітників, які були зайняті виготовленням цього виробу,

. Накладні витрати, які припадають на один виріб.

. Позавиробничі витрати, які припадають на один виріб.

Сума витрат з п. 1 по п. 5 дає нам виробничу собівартість; а сума усіх витрат з п. 1 по п. 6 дає нам повну собівартість виробу.

Класифікація витрат за методом перерахунку на собівартість одного виробу - визначає порядок розрахунку окремих витрат та їх віднесення на собівартість одного виробу. Згідно з цією класифікацією усі витрати поділяються на прямі та непрямі.

. До прямих належать усі витрати, які прямо та безпосередньо перераховуються на собівартість одного виробу. До них відносяться витрати, позначені в пунктах 1,2,3,4.

Так, основні та допоміжні матеріали, сировина, паливо та енергія на технологічні цілі, покупні напівфабрикати розраховуються згідно з діючими нормативами або за фактичними витратами.

Основна заробітна плата основних робітників розраховується згідно з діючими розцінками за виконання технологічних операцій.

Додаткова заробітна плата основних робітників розраховується приблизно як 10-12% від основної заробітної плати основних робітників.

Нарахування на заробітну плату основних робітників розраховуються по нормативах, затверджених Урядом. Так, у 2000 році вони складали 37,5 % від суми основної та додаткової заробітної плати основних робітників.

. До непрямих витрат належать усі витрати, які перераховуються на собівартість одного виробу умовним способом. Це, зокрема, витрати, позначені в пунктах 5 й 6. Так, витрати, позначені в п. 5 перераховуються пропорційно основній заробітній платі основних робітників, а витрати п. 6 - пропорційно виробничій собівартості.

Класифікація витрат у залежності від зміни обсягів виробництва поділяє усі витрати на умовно-змінні та умовно-постійні.

Умовно-змінні витрати (V) - це такі, які прямо пропорційно залежать від обсягу виробництва. До них практично відносяться витрати, позначені в пп. 1,2,3,4.

Умовно-постійні витрати (С) - це такі, які дуже мало, або практично не залежать від обсягу виробництва. До них практично відносяться витрати, позначені в пп. 5 й 6.

Тоді загальну повну собівартість усієї продукції (8) можна записати так:

S=V*N+C, [10]

де: V-розмір умовно-змінних витрат, грн.;

С - розмір умовно-постійних витрат, грн.;- обсяг виробництва продукції, шт.

Графічно це зображується так (мал. 1):

Мал. 1. Графік зміни собівартості продукції в залежності від обсягу виробництва

4.3 Якість продукції і її показники

Рівень технології можна оцінити по якості тієї продукції, що випускається за допомогою цієї технології.

Якість продукції - це сукупність властивостей продукції, що обумовлює її придатність задовольняти визначені потреби відповідно до призначення.

Властивість продукції - це об'єктивна її особливість, що виявляється при створенні цієї продукції, її експлуатації або споживанні.

Кількісна оцінка властивостей продукції провадиться за допомогою показників якості.

Якщо показники якості продукції знаходяться у встановлених межах, то продукція вважається доброякісною. Кожна окрема невідповідність показників якості продукції установленим вимогам називається дефектом. Така продукція вважається бракованою і не може використовуватися.

В даний час значення якості продукції значно зросло. Економічне значення підвищення якості продукції для суспільства в цілому складається насамперед в економії ресурсів. Наприклад, якщо з 100 кг звичайної муки випікається 91 кг хліба, то з пшениці сильних сортів - 115 кг хліба.

Для виробника - добре зроблену річ можна дорожче продати й одержати великий прибуток. Наприклад, якщо якість продукції вище світового рівня на 10 %, то ціну на таку продукцію можна підняти на 25 %. Вироби поганої якості узагалі важко продати. І зроблені витрати просто не окупляться.

Для оцінки якості продукції застосовується система показників. У найбільш загальному вигляді показники об'єднуються в 2 групи:

. Виробничо-технічні, що характеризують продукцію в процесі її виготовлення. Це - матеріалоємність виробів, рівень механізації робіт і праці й ін., описані вище.

Матеріалоємність виробу - маса матеріалів, витрачених на виробництво 1 виробу.

Тобто це маса самої деталі + маса відходів.

Питома матеріалоємність виробу (У)- це відношення матеріалоємності виробу до значення основного технічного показника виробленого виробу:

, [11]

де: М - матеріалоємність виробу,- значення основного технічного показника виробленого виробу (продуктивність, швидкодія, швидкість і т.п.). Чим менше питома матеріалоємність - тим краще.

. Експлуатаційні - тобто такі показники, що характеризують виріб у процесі його експлуатації. До них відносяться:

. Показники призначення - тобто такі показники, що описують (оцінюють) функції виробу в процесі його роботи. Такими показниками можуть бути: потужність, швидкість, вантажопідйомність, точність, швидкодія виробу й ін.

. Показники надійності - характеризують надійність роботи виробу і включають:

довговічність - показує відрізок часу, протягом якого виріб відповідає своєму призначенню (або зберігає свою працездатність);

безвідмовність - показує можливість того, що протягом установленого терміна виріб зберігає свою працездатність. Безвідмовність 0,95 означає, що протягом установленого періоду можливість безвідмовної роботи складає 95 %.

. Ремонтоздатність - показує пристосованість виробу до усунення несправностей.

. Показники естетичності - показують оптимальність, виразність, цілісність конструкції. Звичайно оцінюється в балах експертами.

. Показники ергономічності - показують відповідність виробу фізіологічним і психологічним особливостям людини. Наприклад, спроможність людини сприймати світлову або звукову інформацію і т.п.

. Транспортабельність - показує можливість перевезення виробів визначеними видами транспорту і т.п.

. Показники екологічності - показують вміст шкідливих речовин у виробі і т.п.

. Показники безпеки - показують ступінь захищеності людини, швидкодія захисних пристроїв і т.п.

. Патентно-правові показники - показують патентну захищеність виробу, його патентну чистоту і т.п. Патентна чистота - це непопадання виробу і технології під дію патентів, що діють у даний момент часу на даній території.

Патент - це охоронний документ, що дає його власнику монопольне право на користування і розпорядження на даній території даним виробом або технологією. Права, оформлені патентом, одержали назву промислової власності.

.4 Визначення рівня якості продукції

Рівень якості продукції - це відносна характеристика якості продукції, заснована на порівнянні показників якості даного виду продукції з відповідними показниками якості іншої продукції, прийнятої в якості аналога. Є декілька підходів до проведення такої оцінки:

. Диференційований підхід - коли здійснюється попарне порівняння одиничних показників якості даного і базового виробу і визначається індекс (І) якості по кожному показнику:

   [12]

де:

А, В, С.... - значення співставлених показників якості, наприклад, потужності, продуктивності і т.п.

(2) - значення окремих показників якості для даної продукції,

(1) - значення окремих показників якості для базового варіанту.

Дані формули застосовуються, коли ріст показника якості означає поліпшення якості (наприклад, ріст продуктивності).

Варіант 2 при даному методі порівняння по кожному конкретному показнику буде краще, якщо індекс якості I по цьому показнику буде більше 1; якщо ж індекс якості буде менше 1, то кращим по даному показнику якості буде перший, тобто базовий варіант.

У результаті попарного порівняння показників якості робиться висновок, що за такими-то показниками краще продукція другого варіанта, а за такими-то показниками - краще буде базова продукція.

Примітка: Якщо ріст показника якості означає погіршення якості виробу (наприклад, ріст маси говорить про погіршення), у всіх формулах замість значень   і т.п. підставляються значення   і т.п.

. Комплексний підхід - коли всі одиничні індекси якості "зв'язуються" між собою за допомогою коефіцієнтів, що визначають питому вагу цих показників у якості продукції:

 [13]

де:

α, β, γ - питома вага даного показника якості в загальному якість виробу; α + β +…+ γ =1

Якщо К>1, то наш варіант 2 буде краще базового, якщо К<1 - то краще буде базовий варіант, тобто варіант 1.

. Метод бальних оцінок - коли кожний параметр виробу оцінюється експертами визначеною кількістю балів, а потім підраховується їхня сума. І чим більше сума балів, тим вище клас або сорт виробу.

. Узагальнений показник якості всієї продукції, що випускається підприємством - так званий коефіцієнт сортності продукції С:

, [14]

де:

Цi - ціна продукції даного сорту, грн.,

Ni - кількість виробів і -го сорту,

Ц1 - ціна виробу 1-го сорту, грн.

Наприклад, підприємство випустило таку продукцію:

-го сорту в кількості 10 000 шт. по ціні 25 грн., і 2-го сорту в кількості 5000 шт. по ціні 20 грн. Сортність усієї продукції складе:

. "Прийнятний рівень якості" - це новий показник якості, що показує припустиму частку дефектів на визначене число одиниць продукції (звичайно на 100).

Наприклад, у США прийнятний показник якості для виробництва електронних елементів прийнятий від 50 до 500 дефектних одиниць на 1 млн. виробів, у той час як у Японії - цей показник не повинний перевищувати 10.

4.5 Показники, що оцінюють ефективність застосовуваних технологічних процесів

Такі показники враховують співвідношення витрат живої і минулої (матеріалізованої) праці, що була витрачена на здійснення технологічного процесу, і характеризують закономірності в розвитку технологічних процесів.

Справа в тому, що при здійсненні будь-якого техпроцесу відбувається з'єднання живої праці робітника (котрий безпосередньо працює) і матеріалізованої праці, тобто тієї вартості, що переноситься на нову продукцію раніше створеними засобами праці.

Отже, в історичному плані просліджується така тенденція: витрати матеріалізованої праці постійно збільшуються (тобто техніка стає усе більш досконала і дорожча), а витрати живої праці стають усе менше і менше (тому що росте продуктивність техніки).

І тут існує така закономірність: кожний новий техпроцес тільки тоді має право на існування, коли витрати матеріалізованої праці збільшуються в меншій степені, ніж зменшуються витрати живої праці. Іншими словами, техпроцес має право на існування тільки в тому випадку, коли сума витрат живої і матеріалізованої праці буде постійно зменшуватися.

Тема 5. Основні відомості про розробку технологічних процесів

.1 Технологічна підготовка виробництва: сутність, етапи, системи

Технологічна підготовка виробництва (ТПВ) - це сукупність взаємозалежних робіт, що забезпечують технологічну готовність підприємства до випуску даного виду продукції. Утримання й обсяг робіт з ТПП визначається видом виробу, масштабами і типом виробництва, рівнем спеціалізації в галузі і т.п.

Технологічна підготовка виробництва складається з таких етапів (стадій) робіт:

відпрацювання конструкції виробу і деталей на технологічність,

розробка технологічних процесів, включаючи розробку необхідної технологічної документації;

встановлення норм часу на виконання технологічних операцій;

визначення норм витрати матеріалів;

проектування, обгрунтування і виготовлення технологічного оснащення;

наладка і впровадження техпроцесу і ін.

Існує 3 основні системи організації і управління ТПВ:

. Централізована система - коли на підприємстві створюється єдина служба - Відділ Головного технолога - у якій виконуються всі роботи з розробки технологічних процесів. Налагодження техпроцесів ведеться безпосередньо в цехах. Застосовується в масовому виробництві.

До складу ВГТ звичайно входять такі підрозділи: бюро технічної документації, технологічний відділ, конструкторське бюро по оснащенню, бюро планування підготовки виробництва, інструментальне бюро, бюро технологічних нормативів (по витратам матеріалів), технологічні лабораторії й ін.

. Децентралізована система - коли ВГТ виконує методичні і контрольні функції, а всі технологічні процеси розробляються безпосередньо в цехових технологічних бюро. Застосовується в одиничному виробництві.

. Змішана система - коли повторювані процеси (які можуть бути виконані в різноманітних цехах) розробляються в ВГТ, а специфічні процеси - у цехових технологічних бюро. Застосовується в серійному виробництві.

Розробка технологічних процесів здійснюється на основі встановленої державними стандартами єдиної системи технологічної підготовки виробництва - ЄСТПВ.

ЄСТПВ - це встановлена державними стандартами система організації і управління розробкою технологічних процесів. У кожній галузі єдину систему ЄСТПВ доповнюють галузеві стандарти і стандарти підприємств, що конкретизують і розвивають окремі правила і положення ЄСТПВ.

ЄСТПВ базується на стандартах, згрупованих у такі блоки:

Єдина система конструкторської документації - ЄСКД.

Єдина система технологічної документації - ЄСТД.

Єдина система класифікації і кодування техніко-економічної інформації.

·   Державна система забезпечення одиничності вимірів і ін.

Застосування даних стандартів дозволяє сформувати на всіх підприємствах єдиний підхід до вибору і застосування способів і засобів розробки технологічних процесів і нормативної документації.

Розробка техпроцесів починається тільки в тому випадку, якщо виріб (продукція) відпрацьована на технологічність.

5.2 Визначення технологічності виробу

Технологічність виробу - це його відповідність визначеним виробничо-технічним умовам виробництва, що дозволяє виготовити цей виріб у даних умовах виробництва з мінімальними матеріальними і трудовими затратами.

При оцінці технологічності необхідно враховувати: які потрібні заготовки і чи можна їх придбати або виготовити; яким способом треба проводити опрацювання деталей і чи є для цього необхідне устаткування й оснащення; яким способом потрібно робити складання виробів і чи можна його зробити в даних умовах; яким способом необхідно проводити контроль якості виробу, що для цього необхідно і чи можна цей контроль здійснити в даних умовах; чи можна застосувати типові технологічні процеси; чи достатня кваліфікація робітників для виробництва даного виробу і т.п.?

Для оцінки технологічності виробу (конструкції) існує ряд показників:

1. Коефіцієнт співвідношення основних і допоміжних деталей конструкції - К1:

 [15]

де:

NB, - кількість допоміжних елементів конструкції: каркас, шасі, панелі, кришки, ковпаки і т.п. - тобто такі елементи, що створюють умови для роботи основних елементів конструкції.

No - кількість основних елементів конструкції, що безпосередньо виконують ті або інші функції.

При приблизно однаковій кількості основних і допоміжних елементів більш технологічним буде той варіант, у якого коефіцієнт K1 менше. Тобто в цьому варіанті буде менше ускладнюючих елементів.

. Коефіцієнт спадкоємності конструкції К2 - показує частку відомих видів деталей у конструкції до загальної кількості видів деталей:

 [16]

де: - N - загальна кількість найменувань деталей і вузлів у конструкції, (без урахування деталей кріплення), шт.,

- Nc - кількість відомих (стандартних) найменувань деталей і вузлів у конструкції (без урахування деталей кріплення), шт.

Чим більше коефіцієнт К2, тим більш технологічна конструкція.

3. Коефіцієнт повторюваності К3.

 [17]

де:

N - загальна кількість найменувань деталей і вузлів у конструкції (без урахування кріплення), шт.,

Nоб - загальне число деталей і вузлів у конструкції (без урахування кріплення), шт.

Чим менше коефіцієнт К3, тим більш технологічна конструкція.

. Коефіцієнт застосовності матеріалів К4:

, [18]

де:

N - загальна кількість найменувань деталей і вузлів у конструкції (без урахування кріплення), шт.,

NТ - кількість типорозмірів матеріалів, із яких виготовляються деталі, шт.

Самий гірший варіант, коли К4=1, тобто коли для виготовлення деталі одного найменування потрібний свій типорозмір. Краще буде той варіант, де К4 більше. К4=10 означає, що з одного типорозміру можна виготовить 10 найменувань деталей.

. Коефіцієнт використання матеріалів K5:

, [19]

де -

MГ - маса готової деталі, кг,

М - маса заготовки, кг.

Чим вище К5 - тим більш технологічна конструкція.

.3 Види техпроцесів і порядок їхньої розробки

Індивідуальний техпроцес - розробляється для виготовлення виробів одного найменування, типорозміру і виконання в конкретних умовах виробництва.

Типовий техпроцес - розробляється для виготовлення в конкретних умовах виробництва типового представника групи виробів, що володіють загальною конструктивно-технологічною ознакою. Типізація техпроцесів дозволяє усунути різноманіття техпроцесів і зводить їх до обмеженого числа. Тобто береться типова деталь і на неї розробляється технологічний процес. Для інших подібних деталей застосовується той же техпроцес, але з невеличкими коригуваннями. Різновидом типового техпроцесу є груповий техпроцес.

Груповий техпроцес розробляється для виробництва типового представника групи виробів, але не на конкретну базову деталь, а на умовну деталь, що містить у собі всі елементарні поверхні деталей, що входять у групу.

При розробці технологічного процесу необхідно вирішити 2 основні задачі:

розробити фізичний (хімічний або інший) механізм перетворення матеріалів у готову продукцію,

визначити організацію виконання техпроцесу - тобто узгоджений у просторі і в часі порядок виконання технологічних операцій, установок, позицій і переходів.

Вихідні документи для розробки техпроцесу: креслення деталей, складальні креслення, електромонтажні схеми, специфікації матеріалів, технічні умови [ТУ - це вимоги до процесу виготовлення продукції], діючі Держстандарти, обсяги виробництва, наявне устаткування, плани технічного переозброєння виробництва і т.п.

Розробка техпроцесів включає комплекс взаємозалежних робіт, таких як: вибір заготовок, вибір типового технологічного процесу (якщо він є), визначення послідовності виконання технологічних операцій, визначення необхідного устаткування й оснащення, визначення засобів контролю й іспитів, розрахунок режимів опрацювання, нормування техпроцесів (матеріали і праця), визначення професії і кваліфікації виконавців, вибір засобів механізації й автоматизації, вибір транспортних засобів для переміщення матеріалів, деталей і т.п., оформлення технологічної документації.

При розробці техпроцесу виготовлення деталі необхідно:

вибрати заготовки: при цьому конструктивна форма заготовки повинна в максимальній степені наближатися до форми деталі. Креслення заготовки повинні відбивати всі особливості її виготовлення: нахили і радіуси заокруглення, шорсткість поверхні, точність розмірів і т.п.

розрахувати розмір припусків - тобто величину прошарку заготовок, що знімається.

установити структуру техпроцесів - тобто послідовності виконання технологічних операцій. При цьому необхідно керуватися такими правилами:

наступні операції повинні покращувати якість поверхні і зменшувати похибку,

спочатку опрацьовується поверхня, що служить базою для наступної операції,

як правило, спочатку опрацьовуються менш точні поверхні,

операції, на котрих можлива поява браку, варто виконувати спочатку,

отвори треба свердлити наприкінці техпроцесу, за винятком випадків, коли вони служать базою для виконання інших операції і т.п.,

вибрати устаткування - тобто типи і моделі верстатів, заводи виготовлювачі і т.п.; при цьому треба пам'ятати, що продуктивність устаткування повинна забезпечити виконання виробничої програми.

вибрати пристосування, інструменти і засоби вимірювання.

При розробці технологічного процесу складання необхідно визначити:

послідовність з'єднань деталей і частин,

засоби регулювання і контролю,

типи устаткування, робітники і вимірювальні інструменти і т.п.

Розробку типового (групового) техпроцесу необхідно здійснювати у 2 етапи:

Перший етап - це об'єднання деталей у групи і вибір типового представника. Об'єднувати деталі в групи можна в тому випадку, якщо в них є близькі форми при однакових вимогах до точності і чистоти опрацювання поверхонь, однаковий спосіб кріплення, однакова послідовність операцій і т.п.

Приклади: зубчате колесо, валики, чопи, фланці, осердя трансформаторів і т.п.

Другий етап - це розробка техпроцесів на базову деталь або умовну деталь. При цьому необхідно виходити з таких положень:

прийнята послідовність технологічних операцій повинна забезпечити опрацювання будь-яких деталей групи,

технологічне оснащення повинне бути придатне для опрацювання будь-якої деталі групи,

переналагодження устаткування повинне бути мінімальне за часом і трудомісткістю і т.п.

Результати розробки технологічного процесу фіксуються в технологічних документах.

5.4 Основні види технологічної документації

Склад технологічної документації і її утримання регламентується державними стандартами Єдиної системи технологічної документації - ЄСТД. Основним видом технологічної документації є технологічні карти.

Технологічна карта - це документ, у якому вказується структура технологічного процесу і її зміст, послідовність виконання технологічних операцій, застосовуване устаткування і режими його роботи, застосовуване технологічне оснащення і т.п., методи контролю і т.п.

Основні види технологічних карт:

1. Маршрутна карта (МК) - визначає послідовність проходження деталі, вузла і т.п. по різноманітних цехах і містить опис операцій, вироблених над ними. У маршрутних картах вказуються відомості про матеріали, розміри заготовок, цехи і ділянки, у яких повинні виконуватися технологічні операції, перелік цих операцій, устаткування, оснащення, професії і розряд робочих, норми на витрати матеріалу і норми часу на виконання робіт. Маршрутні карти застосовуються в одиничному і дрібносерійному виробництві.

2. Карта техпроцесу (КТП) - має ту ж структуру, що і маршрутна, але є більш докладною, тому що в ній крім відомостей про операції дається інформація про технологічні переходи. Такі карти складаються для одного цеху, у якому виконується закінчений цикл робіт. Карта техпроцесу доповнюється кресленням деталі, вузла і т.п.

Застосовуються в серійному виробництві.

Маршрутні карти і карти техпроцесів мають різноманітні варіанти виконання: для одиничних технологічних процесів і для типових техпроцесів.

3. Операційна карти (ОК) - розробляється окремо на кожну операцію. Вона містить повний перелік усіх переходів із докладним викладом даних про режими, параметри, виміри і т.п. Даються відомості про норми витрат матеріалів, праці і т.п. Включає ескізне креслення з вказівкою місць опрацювання, способу закріплення деталі, розміщення інструмента і т.п. Застосовується в серійному, масовому виробництві.

Перераховані види технологічних карт є основними, що регламентуються Держстандартами. [ДЕСТ - 3. 1404-86 Єдина система технологічної документації, форми і правила оформлення документів на техпроцеси].

Крім цих карт при розробці техпроцесів користуються й іншими документами. Серед них можна виділити:

1. Карта ескізів - містить графічну ілюстрацію техпроцесів виготовлення виробу. Створюються на розгляд розробника.

2. Технологічна інструкція - містить опис специфічних прийомів виконання роботи або контролю, правила користування устаткуванням, міри безпеки і т.п., тобто усе те, що потребує додаткових роз'яснень.

3. Комплектувальна карта - містить дані про деталі, складальні одиниці і матеріали, що входять у виріб.

4. Відомість оснащення - містить відомості про спеціальні і стандартні пристосування й інструменти, необхідні для оснащення техпроцесу виготовлення виробу.

5. Відомість матеріалів - містить подетальний перелік матеріалів і норм їх витрат.

5.5 Визначення норм витрат матеріалів

Складовою частиною розробки техпроцесу є визначення норм витрат матеріалів.

Всі матеріали, застосовувані в техпроцесах, поділяються на основні і допоміжні.

Основні матеріали - це такі матеріали, із яких виготовляються вироби. Норми витрат матеріалів у цьому випадку розраховуються на підставі креслень деталей, специфікацій, технологічних карт і т.п.Допоміжні матеріали - це такі матеріали, що сприяють виготовленню основного виробу. Вони або приєднуються до основного виробу, щоб додати йому визначені властивості, або використовуються в ході здійснення техпроцесу для утримання устаткування, господарських потреб і т.п. Такі норми розраховуються на основі чинних нормативів.

Всі норми витрат матеріалів поділяються на 4 групи:

1. Подетальні норми - максимально припустима кількість матеріалів, необхідних для виготовлення однієї деталі з урахуванням відходів і втрат. Всі подетальні норми відбиваються у відомості матеріалів.

2. Специфіковані норми - характеризують витрати матеріалів, необхідні для виготовлення одиниці продукції. Наприклад, показується кількість матеріалів, необхідних для виготовлення торта. Специфіковані норми рекомендуються в розгорнутій номенклатурі.

3. Зведені (індивідуальні) норми - визначають витрату матеріалів на виробництво одиниці продукції по укрупненій номенклатурі, тобто по тій номенклатурі, що використовується при розробці матеріальних балансів. Зведені норми застосовуються для визначення потреб підприємства в матеріалах для виконання виробничої програми.

4. Групові середньозважені норми - розраховуються в натуральному і вартісному вираженні на групу однотипної продукції з урахуванням виконання завдання по випуску виробів кожного найменування.

Методи розробки норм витрат матеріалів:

1. Розрахунковий (розрахунково-аналітичний) метод.

Являє собою ретельне вивчення техпроцесу, проведення необхідних досліджень, передового досвіду і т.п. Потребує великих витрат. Може бути застосований у масовому виробництві.

2. Дослідний метод - коли норми витрат матеріалів визначаються на основі лабораторних досліджень, дослідів із наступним коригуванням їх у виробничих умовах.

3. Статистичний метод - являє собою визначення норм витрат матеріалів на основі виробничого досвіду й аналізу звітно-статистичних даних про витрати матеріалів по аналогічних виробах. Цей метод недостатньо точний, тому що не враховує конкретні умови виробництва. Застосовується в одиничному виробництві.

5.6 Визначення норм витрат праці на виконання технологічних операції

Складовим елементом розробки технологічного процесу є визначення норм витрат праці на виконання. Існують такі види норм витрат праці:

1. Норма часу - показує час, необхідний на виконання технологічною операцією одним або групою робітників у даних умовах виробництва.

2. Норма виробітку - показує кількість продукції, що зобов'язаний виготовляти робітник або бригада робітників за одиницю часу, звичайно - за зміну.

Норми часу і норми виробітку пов'язані між собою.

 [20]

де:- НВ - норма часу, хв.,

ТС -тривалість зміни, хв.

. Норма обслуговування - показує кількість устаткування (площ і т.п.), що закріплюється для обслуговування за одним робітником або групою робітників.

. Норма чисельності - показує чисельність робітників, необхідних для обслуговування або виконання визначеного обсягу робіт. Існують такі методи визначення норм витрат праці:

. Аналітичний - коли технологічна операція розчленовується на окремі елементи і визначається час, необхідний для виконання цих елементів. Є 2 різновиди аналітичного методу:

аналітично-дослідницький, коли тривалість елементів визначається дослідницьким шляхом у конкретних умовах виробництва,

розрахунковий, коли тривалість елементів визначається на основі чинних нормативів, тобто витрат часу на виконання окремих елементів трудового процесу, з яких і складається технологічна операція. Це найбільш точний метод. Застосовується в масовому виробництві. Але потребує великих витрат часу і фінансів.

. Сумарний - коли норма витрат праці визначається на всю операцію в цілому без розчленовування на елементи. Різновиди:

дослідний, коли норма часу встановлюється на основі досвіду нормувальника, передових робітників і т.п.

·   статистичний, коли норми визначаються на основі даних фактичного виконання норм на аналогічну операцію за звітний період.

- порівняльний, коли проектована операція порівнюється з аналогічною і визначається норма часу. Це метод менш точний, але не потребує великих витрат.

Щоб визначити норму витрат праці на виконання технологічної операції, треба:

- скласти класифікацію затрат робочого часу,

- визначити ті елементи затрат робочого часу, що можуть бути включені в технічно обгрунтовану норму часу,

- скласти обгрунтовану норму часу для даного типу виробництва.

Класифікація затрат робочого часу - являє собою можливі затрати часу робітника протягом робочого дня (див. мал. 2). Включає час роботи і час перерв.

У свою чергу, час роботи включає:

- підготовчо-заключний час (ПЗ): це - отримання завдання, документації, заготовок, оснащення, ознайомлення з роботою, отримання інструктажу, налагодження обладнання перед роботою, встановлення інструменту перед роботою, здача роботи, інструменту, оснащення та пристосувань, залишків матеріалів та сировини тощо.

- час технічного обслуговування робочого місця (ТЕХ): це - налагодження та регулювання обладнання в процесі роботи, заміна та регулювання інструменту в процесі роботи тощо.

- час організаційного обслуговування робочого місця (ОРГ): це - приймання робочого місця, огляд обладнання, розкладання оснащення та інструменту, змазування обладнання, складання інструменту та прибирання робочого місця, здача зміни.

- час оперативної роботи (О), тобто час виконання технологічних операцій. Складається з основного часу та допоміжного часу.

- основний час - це час безпосереднього виконання технологічних операцій. Він може бути ручним, машинно-ручним, машинним.

- допоміжний час - це завантаження обладнання, переміщення матеріалів, установка й перестановка деталей, управління обладнанням, вивантаження продукції з обладнання тощо.

·   непродуктивна робота (НР): це - виконання випадкових робіт, які не є обов'язковими для робітника, самостійний ремонт обладнання тощо.

До часу перерв входить:

. Перерви, що залежать від робітника:

а) Передбачені (регламентовані):

час відпочинку та особистих потреб (ВП): це - час на відпочинок, особисту гігієну, природні споживи.

б) Непередбачені:

затрати часу через порушення трудової дисципліни (ВПД): це -запізнення, відволікання від роботи, самовільне залишення робочого місця тощо.

. Перерви, що не залежать від робітника:

а) Передбачені:

перерви з організаційно-технічних причин (ПОТ), обумовлених технологією виробництва. Тобто сама технологія така, що можуть виникнути перерви, котрих ми не можемо передбачати, але які при даній технології об'єктивні.

б) Непередбачені:

втрати часу з організаційних причин (ВОП): це - втрати часу через організаційні неузгодженості, очікування матеріалів, сировини, майстра тощо.

втрати часу через технічні причини (ВТП); це - технічні неполадки, очікування ремонту обладнання та інструменту, відсутність електроенергії, газу, води тощо.

Мал. 2. Класифікація витрат робочого часу

У науково обґрунтовану норму часу необхідно включити тільки ті елементи, котрі необхідні й неминучі. Це підготовчо-заключний час, час технічного обслуговування робочого місця, час організаційного обслуговування робочого місця, час оперативної роботи, час відпочинку та особистих потреб (див. мал. 3):

Мал. 3. Структура обгрунтованої норми часу

Структурна формула обгрунтованої норми часу (ТОН) має вигляд:

ТОН=tп. з.+tпо+tобсл+tо. н.=tп. з.+tшт [21]

У технологічних картах норма часу подана нормою підготовчо-заключного часу і нормою штучного часу, тобто часом, що визначає час безпосереднього опрацювання виробу з урахуванням часу на організаційне і технічне обслуговування робочого місця, відпочинок і особисті потреби робітника і т.п.

Норма штучного часу визначається за формулою:

 [22]

де: to - основний час, що визначається виходячи з режимів роботи устаткування, його продуктивності і т.п.;

tв - допоміжний час, обумовлений по нормативах;

- α - збільшений норматив часу на обслуговування робочого місця, α =7¸8%,

- β - збільшений норматив на відпочинок та особисті потреби, b=2¸3%.

В залежності від типу виробництва роблять розрахунки тих норм, що доводяться робітником.

Якщо виробництво масове, то підготовчий час не включається в норму часу, тому що вважається, що таке підготування повинне вестися до початку роботи, тобто за межами робочого часу.

Тоді норма часу дорівнює нормі штучного часу:

[23]

Якщо виробництво серійне, то норма часу розраховується на партію виробів. Тоді:

[24]

Такий час називається штучним-калькуляційним часом.

Тема 6. Технології і науково-технічний прогрес

.1 Науково-технічний прогрес: сутність і форми

Науково-технічний прогрес (НТП) - це процес безупинного розвитку науки і техніки, створення і впровадження нових технічних досягнень, технологій, матеріалів джерел енергії і т.п..

Але тут треба пам'ятати одну обставину. Це не просто нове технічне рішення, а таке, що призводить до підвищення продуктивності праці, економії ресурсів, росту якості продукції і т.п., тобто до підвищення ефективності виробництва.

НТП протікає в 2-х формах: еволюційній і революційній.

Еволюційна форма - це поступові, кількісні зміни в розвитку техніки і технології. Такі зміни протікають завжди і непомітно. Але завжди мають свою границю, своя межа, коли кількісне поліпшення показників нової техніки вже неможливе.

Приклад. Візьмемо теплову електростанцію. Сутність роботи: є котел, що нагрівається, пар виривається і рухає турбіну, сполучену з генератором. Чим більше тиск пару, тим більше турбіну він може обертати, тим більше потужність електростанції. А більше пару можна одержати, якщо робити котел усе більших і більших розмірів. Але чи є межі в розмірів котла?

У середині 80-х років було намічене будівництво Березовської теплової електростанції на Канско-ачинському вугіллі. Отож, проектувальники для збільшення потужності електростанції спроектували такий котел: висота котла -117 м, висота будинку, де встановлюється котел - 132 м., вага котла - 26 тис. тонн, діаметр балки для підвіски котла - 6 м. Але виникає питання: "А чи можна взагалі такий котел створити "

Революційна форма НТП - це стрибкоподібний, якісний стрибок у розвитку техніки, технології, матеріалів, джерела енергії і т.п., заснований на глибоких фундаментальних знаннях і досягненнях у науці, коли створюються нова техніка і технології з якісно новими параметрами. Революційна форма НТП практично не має меж.

Значення НТП для суспільства:

. Науково-технічний прогрес підтягає виробничі відношення, прискорюючи хід економічного розвитку.

. НТП є головним джерелом підвищення продуктивності праці.

. НТП робить вирішальне значення на підвищення добробуту людей.

. НТП робить постійний вплив на удосконалювання організації виробництва. Наприклад, винахід конвеєра породило потокове виробництво; винахід роботів - призвело до створення гнучкого автоматизованого виробництва і т.п.

. НТП робить постійний вплив на зміну характеру праці людини. Тут можна виділити 3 основні напрямки:

йде постійне підвищення загальноосвітнього рівня робітників. Так, сьогодні в розвитих країнах середній рівень освіти складає 12-13 років, а в окремих країнах - 14 років. У Японії, наприклад, із 100 випускників шкіл 80 вступають у вищі навчальні заклади;

йде процес постійної появи нових професій, некваліфікована праця усе більше заміняється працею кваліфікованою. Це виявляється в тому, що підвищується питома вага розумової праці в роботі усіх професії. Наприклад, у сталевара на електропечах частка розумової праці досягає 70 %, у наладчиків автоматичних лінії - 95 %. Відповідно до розрахунків, сьогодні робітнику за час трудової діяльності 3-5 разів приходиться змінювати свою професію;

постійно підвищуються вимоги до загальної культури виробництва. Тобто техніка і технології стали настільки складними, що людина без високої загальної культури, дисциплінованості просто не зможе з ними працювати.

6.2 Основні напрямки науково-технічного прогресу

У кожний період часу для суспільства були характерні визначені, так названі пріоритетні напрямки НТП, що відбивали досягнутий рівень розвитку науки, техніки і т.п., а також враховували задачі, які стоять перед суспільством. Дані пріоритетні напрямки мали переважне фінансування, кадрове забезпечення, матеріальне забезпечення і т.п.

В даний час до таких пріоритетних напрямків були віднесені:

комплексна автоматизація виробництва,

електронізація народного господарства,

розробка нових джерел енергії,

біотехнології,

нові матеріали і прогресивні технології.

. Комплексна автоматизація виробництва - являє собою заміну ручної праці людини машинами, що працюють в автоматичному режимі, але під контролем робітника. Дуже добре про це сказав К. Маркс: "Замість того, щоб бути головним агентом процесу виробництва, робочий стає поруч із ним"... і усе частіше... "ставиться до самого процесу виробництва як його контролер і регулювальник" [тв. т. 46, ч. 2, с. 213].

Людське товариство йшло до сучасного рівня автоматизації виробництва тривалим еволюційним і революційним шляхом.

Основні етапи цього шляху:

1712 рік - винахід першого у світі механізованого токарно-копіювального верстата.

винахід універсальних верстатів, на яких можна було виконувати різноманітні технологічні операції.

винахід спеціальних верстатів, що виконують окремі технологічні операції.

створення заводів-автоматів, із якими зв'язували велике майбутнє.

Перший у світі завод-автомат був створений у колишньому СРСР у 1951 році для виготовлення автомобільних поршнів. У 1956 році на 1 ГПЗ був побудований автоматичний цех для виробництва підшипників. У США завод-автомат для виробництва кілець підшипників був створений у 1960 році [фірмою "Тимкен"].

Але надії на заводи-автомати не виправдалися і до 70-х років усі заводи-автомати були демонтовані. Причиною стала відсутність гнучкості цих виробництв.

Сучасний етап автоматизації виробництва включає 2 основних напрямки робіт:

Перший напрямок - це впровадження гнучких автоматизованих виробництв - ГАВів.

Передумовами впровадження ГАВів були:

винахід у 60-х роках верстатів із числовим програмним керуванням (ЧПК), "обробних центрів" (що мають 64 змінних інструментів), що автоматично змінювали профіль оброблюваних деталей, дозволили виконувати різноманітні технологічні операції і замінили основних робітників високої кваліфікації (5-6 розрядів),

винахід у 60-70 роках роботів-маніпуляторів, що відтворювали рухові функції людини і дозволили замінити допоміжних робітників,

винахід у ці ж роки мікропроцесів - тобто компактних ЕОМ, що можна було вмонтовувати в інші пристрої й управляти ними.

З'єднання в єдиний комплекс верстатів із ЧПК, роботів із мікропроцесорами і транспортними засобами дозволило створити так званий гнучкий модуль, а об'єднання гнучких модулів у систему дозволило створити гнучке автоматизоване виробництво - ГАВи.

ГАВ - це вищий на сьогоднішній день рівень автоматизації виробництва, що дозволив підняти продуктивність праці в десятки разів.

Другим напрямком автоматизації виробництва є впровадження систем автоматизованого проектування [САПР], автоматизованих систем управління технологічною підготовкою виробництва [АСУ ТПВ], автоматизованого управління науковими дослідженнями (АУНД), автоматизованих систем управління технологічними процесами [АСУ ТП] і ін. Дані системи дозволяють скоротити витрати на проектування нових конструкцій, технологічних процесів і управління ними, на проведення наукових досліджень і т.п., підвищують якість проектів, скорочують терміни розробок і т.п.

. Електронізація народного господарства - подає повсюдне впровадження засобів обчислювальної техніки у всі сфери виробництва і життя людини.

Необхідність электронізації пояснюється тим, що у світі постійно збільшується потік інформації. Обсяг інформації в 90-х роках подвоюється щорічно. За 1 хвилину у світі виходить більш 2000 друкарських сторінок тільки науково-технічної інформації.

Людина не в змозі опрацювати і засвоїти цю інформацію. Нормальна людина, як відомо, робить одну арифметичну операцію за 15 секунд, у той час, як сучасні засоби виробництва, що працюють при високих температурах, тиску, швидкостях, потребують прийняття рішень за долі секунди, для чого треба робити тисячі і більше операцій в секунду.

Тому треба допомогти людині швидше робити урахування й опрацювання інформації, що можливо тільки за допомогою застосування засобів обчислювальної техніки.

Перша ЕОМ була створена в США в 1946 році, а в колишньому СРСР - у 1951 році в Києві. За минулий час ЕОМ пройшли просто фантастичний шлях свого розвитку. Англійський учений Еванс підрахував, що якби такий прогрес був би в автомобілебудуванні, то автомобіль "Роллс - Ройс" коштував би 1-2 долара, а 12 таких машин можна було б розмістити на шпильковій голівці.

В даний час електронізація народного господарства розвивається по таких напрямках:

Створення супер-ЕОМ із швидкодією в десятки і більш мільярдів операції в секунду, а також із використанням штучного інтелекту. Це стало можливим завдяки переходові в проектуванні ЕОМ до рівнобіжного методу опрацювання даних, коли та сама задача вирішується декількома процесорами одночасно. Нові ЕОМ - п'ятого покоління - можуть сприймати людську промову, розрізняти голоси, букви, вести діалог із людиною. і т.п.]

Створення масових засобів обчислювальної техніки у вигляді персональних комп'ютерів із розвинутим програмним забезпеченням для використання у виробництві, у фінансово-кредитній сфері, для проведення науково-дослідних робіт, для навчання, освіти, побуту, дозвілля, розваги і т.п.

Створення єдиної системи передачі інформації, підвищення якості передачі інформації з застосуванням оптоволоконних ліній зв'язку, штучних супутників землі і т.п. Приклад: Internet.

Створення широкої гами різноманітних приладів, датчиків, контрольно-вимірювальних засобів на основі досягнень мікроелектроніки для контролю якості, що не руйнує деталей, машин, будівельних конструкцій і т.п., а також для організації контролю і управління виробничими процесами і т.п. При цьому створюється такий ланцюжок контрольно-вимірювальних засобів: датчик- контролер-інтерфейс-ЕОМ.

Інтерфейс - це програмно-апаратний засіб узгодження контролера з ЕОМ, наприклад, інтерфейс RS-232 - це так звана "мишка". Контролер - це програмно-апаратний устрій, що перетворить вимірюваний або контрольований сигнал у сигнали, зрозумілі для ЕОМ.

Створення єдиної уніфікованої системи виробів електронної техніки, загальноприйнятої в усьому світі. До таких виробів відносяться:

мікросхеми пам'яті [SIMM, DRRAM, SDRAM],

процесори - які мають загальну платформу [наприклад, SLOT 1,

відеоконтролери,

контролери зовнішніх пристроїв і т.п.

пристрій збереження інформації - ["вінчестер" або HDD - hard disk driver].

Області застосування сучасних обчислювальних засобів - найрізноманітніші. Насамперед, це забезпечення доступу користувачами до найрізноманітнішої інформації. Наприклад, бібліотеку з 10 млн. книг, що має обсяг інформації в 1012 байт [1 байт - це 8 бітий інформації, а 1 бітий - це повідомлення типу "так" або "ні"], можна записати на декілька десятків дискет.

Сучасні обчислювальні засоби застосовуються для навчання, тренування уваги, розвитку реакції, пам'яті і т.п.; для управління різноманітними технологічними процесами, для урахування і проведення фінансово-кредитних операцій, для організації дозвілля і розваг; як помічник у побуті і т.п.

. Створення нових джерел енергії - являє пошук нових джерел енергії замість традиційних.

Справа в тому, що з ростом масштабів виробництва постійно росте обсяг споживаної людиною енергії. Обсяг ресурсів, що добуваються у світі подвоюється кожні 15 років.

Де брати енергію? Можна йти традиційним шляхом: нарощувати видобуток нафти, газу, ліси, вугілля і т.п. Але тут виникає проблема. Так, джерела енергії поступово висихають, вичерпуються. Крім того, вартість видобутку енергоресурсів постійно збільшується. Наприклад, глибина шахт у Донбасі складає більш 1000 м. Уявіть собі, скільки треба затратити засобів на видобуток вугілля в таких шахтах?

Рішення проблеми пов'язують із розвитком атомної енергетики. Це комплексна задача, що передбачає:

створення нових реакторів на швидких нейтронах, які використовують більш поширений у природі уран-238;

підвищення безпеки атомних електростанцій на основі використання реакторів із підвищеним ступенем захисту, високим ступенем стандартизації, якісно новою системою управління і т.п.;

створення нових ефективних методів опрацювання, транспортування і поховання радіоактивних відходів і т.п.

Як відомо сучасні атомні електростанції бувають із реакторами на повільних нейтронах, коли в якості палива використовується дефіцитний уран-235, запаси якого обмежені, а також із реакторами на швидких нейтронах, коли в якості палива використовується уран-238, котрого дуже багато в природі.

Принцип роботи реактора на повільних нейтронах такий. У ядерному реакторі відбувається бомбардування атомів урану нейтронами. Атоми розколюються, при цьому утворяться нові нейтрони і т.п. Відбувається лавиноподібна реакція, що супроводжується виділенням великої кількості осколків, що мають кінетичну енергію. Якщо ці осколки потрапляють у деяку речовину - то вони гальмуються. При цьому виділяється велика кількість тепла. У якості такої речовини використовується вода. Розігріта таким способом вода циркулює по замкнутому контурі і є радіоактивною. Це перший контур.

Вода першого контуру проходить через воду, що протікає через другий контур, передаючи їй своє тепло. Утворюється пар, що направляється на турбіну й обертає її. Турбіна сполучена з генератором, що і виробляє електроенергію.

Для запобігання вибуху в активній зоні знаходяться графітові стержні, що поглинають нейтрони і гасять ядерну реакцію.

Такі електростанції мають велику небезпеку, тому що руйнація повторного контуру призводить до виділення великої кількості тепла і вибуху.

Більш досконалими є реактори на швидких нейтронах. На таких станціях установлено 3 контури, у результаті чого процес передачі тепла розтягується, застосовуються менш вибухонебезпечні теплоносії і т.п.

Крім атомної енергії перспективними джерелами енергії є використання енергії відпливів і припливів, енергії сонця, енергії вітру і т.п.

. Біотехнології - являють собою широке впровадження біологічних процесів у різноманітні галузі народного господарства з метою підвищення продуктивності тваринництва, врожайності сільськогосподарських рослин, захисту рослин, тварин і людини від хвороботворних мікроорганізмів і т.п.

Як відомо, усі живі організми і рослини схильні до дії хвороботворних мікроорганізмів, впливу сил природи і т.п., у результаті чого суспільство несе великі втрати в сільськогосподарській і тваринницькій продукції (див. табл. 2):

Таблиця 2 Втрати врожаю сільськогосподарських культур

Крім того, у світі відчувається постійна недостача білкових продуктів, усунути яку звичайними засобами дотепер не вдасться.

Для вирішення цих проблем застосовуються біотехнології, в основі яких лежать біохімічні процеси. Нагадаємо, що біохімічними називаються технологічні процеси, що відбуваються під дією мікроорганізмів.

Біотехнології - це виробництво продукції з використанням біохімічних процесів, що відбуваються в живих клітинах організму. Застосування біотехнологій здійснюється по таких напрямках:

використання високоактивних біологічних каталізаторів -ферментів і гормонів для прискорення і поліпшення традиційних біохімічних процесів: скисання, бродіння і т.п.; застосовуються в хлібовипіканні, сироварінні, виноробстві, силосуванні кормів і т.п; протікають при звичайних температурах і тиску;

виробництво методом мікробіологічного синтезу антибіотиків, вітамінів, гормонів і т.п.,

витягнення білків і вуглеводів із трави, водорослів (хлорели) деревних і сільськогосподарських відходів. Білок - це високомолекулярне з'єднання, побудоване з амінокислот. Кормові білки виробляються вирощуванням так званих гідролізних дріжджів на сировині рослинного походження з використанням спеціальних мікроорганізмів.

Для вирощування дріжджів створюється спеціальне живляче середовище. Живляче середовище утворюється шляхом гідролізу матеріалів рослинного походження: соломи, тирси і т.п. [Гідроліз це обмінна реакція між речовиною і водою, у процесі якої целюлоза, що утримується в цих матеріалах, розчиняється і переходить у розчин]. Отримана речовина є живлячим середовищем для вирощування за допомогою мікроорганізмів гідролізних дріжджів;

синтез білка з продуктів переробки нафти - очищених рідких парафінів, легких масел, метанолу, етанолу (етилового спирту), оцтової кислоти і т.п. із додаванням елементів мінерального походження: азоту, фосфору, калію, магнію, заліза, марганцю, міді, кальцію, нікелю, сірки, хлору і т.п. Методом мікробіологічного синтезу утворюється штучний білок, що одержав назву білково-вітамінний концентрат - БВК, що містить велику кількість вітамінів, мінеральних речовин і мікроелементів і який використовується для годівлі домашніх тварин;

генна інженерія - конструювання генетичного апарата рослин і тварин, що дозволяє створювати організми з наперед заданими властивостями. В даний час учені навчилися на рівні клітини живого організму вносити зміни в генну структуру, виводячи потрібні види, сорти і т.п. Справа дійшла і до людини, яку також стало можливим "тиражувати" або як говорять - "клонувати" і робити з заданими властивостями. Це величезна загальнолюдська проблема. Проти "тиражування" людини виступає церква, багато вчених і суспільних діячів.

. Впровадження прогресивних технологій і нових матеріалів - являє собою процес упровадження таких технологій, які б забезпечили якісний прорив у використанні, переробці сировини, забезпечували одержання якісно нових матеріалів із заданими властивостями, котрих немає в природі і т.п.

Основними якісними відмінностями прогресивних технологій від звичайних є:

зниження матеріалоємності виробів і продукції;

зниження втрат ресурсів і їхньої комплексної переробки;

використання вторинної сировини;

одержання нових матеріалів.

Технології, що вирішують ці проблеми, відносяться до прогресивних.

Розглянемо технології, що знижують матеріалоємність виробу і продукції.

Матеріалоємність виробу - маса матеріалів, витрачених на виробництво 1 виробу. Тобто це маса самої деталі + маса відходів.

Матеріалоємність продукції - це частка матеріальних витрат (без амортизації) у вартості продукції. Сьогодні, наприклад, у промисловості частка матеріальних витрат складає 70-85 %. Знизити матеріалоємність продукції можна тільки за допомогою якісно нових техпроцесів. Наприклад, заміна обробки металів різанням методом лиття під тиском дозволяє знизити витрату металу на 35 %.

Технології, що забезпечують комплексну переробку сировини і знижують витрати ресурсів - переслідують цілі усунути численні джерела втрат ресурсів, що характерні для звичайних технологій. Крім того, багато ресурсів втрачається в ході самих технологічних перетворень, коли з визначеної кількості вихідної сировини утворюється не тільки готова продукція, але й відходи, що надалі не використовуються і викидаються.

Наприклад, із 1000 куб.м деревини у Фінляндії одержують 164 тонни паперу, у США - 137 тон, у Швеції - 129 тон, у колишньому СРСР - 27,3 тон.

Шляхи вирішення цієї задачі - це застосування таких технології, які б забезпечили комплексне використання ресурсів і не припускали відходів.

Усе більше значення одержують технології, що забезпечують використання вторинної сировини.

Справа в тому, що з ростом обсягів виробництва і споживання росте розмір промислових і побутових відходів. Підрахували, що в колишньому СРСР щорічно на смітники вивозилося 40 млн. тонн твердих відходів. Структура відходів:

відходи паперу і картону - 30 - 45 %,

відходи скла - 5 - 9 %,

відходи текстилю -4-6%,

відходи металу - 3 - 5 %,

відходи дерева -1 - 3 %.

Тобто на смітник викидається багато чого з того, що саме по собі є цінною сировиною, що можна і потрібно використовувати у виробництві. Звідси виникло поняття "вторинна сировина".

Вторинна сировина - це така сировина, що застосовується повторно у виробництві як вихідна сировина після первинного повного використання у виробництві, а також після використання в побуті (тобто побутові відходи). Це: відходи чорних і кольорових металів, що вибули внаслідок зносу машин, устаткування, металобрухт, макулатура, текстильний утиль, відходи доменного і мартенівського виробництва (шлак) і т.п.

Рішення проблеми використання вторинної сировини забезпечується розробкою технологій по переробці сміття і відходів, комплексній переробці сировини, що практично не припускає відходів і т.п.

І нарешті, важливу групу прогресивних технологій складають технології,, що забезпечують одержання нових матеріалів із заданими властивості, котрих немає в природі.

Насамперед, це так звані композиційні матеріали.

Композиційні матеріали - це волокна, укладені в полімерну, керамічну або металеву матрицю. Тобто це штучно створена система, що складається зі сполучного матеріалу (матриці) і зміцнюючого матеріалу, що подає високоміцні волокна різноманітної жорсткості. Неважко бачити, що зміцнюючий матеріал створила сама природа. Приклад - це деревне волокно. На практиці в якості зміцнюючих волокон виступають волокна з карбіда, кремнію, оксиду алюмінію, скла, органічних речовин. Зв'язувальна речовина - визначає температуру, при якій буде працювати матеріал. Металева основа забезпечує температуру до 500 градусів, керамічна - вище 1000 градусів, вуглецева - до 2000 градусів.

Композиційні матеріали - є високоміцними і корозійностійкими з'єднаннями. Застосовуються в електротехніці, електроніці, металургії, хімії, медицині. Сьогодні створені композиційні матеріали, що володіють надпровідністю, пам'яттю форми, що об"єднують в собі надміцність і надлегкість.

Важливу групу нових матеріалів складають нові пластичні маси, спроможні замінити метали, сплави і т.п. Наприклад, заміна сталевих труб пластмасовими дозволяє зменшити їхню вагу, вартість і збільшити термін служби до 50 років.

Ведеться робота і по створенню нових зносостійких, матеріалів із новими якостями на базі відомих. Наприклад, заміна звичайної сталі легованою дозволяє [оскільки значно підвищується міцність] знизити питому матеріалоємність виробу. Або, наприклад, лазерне загартування деталей сільськогосподарських машин істотно підвищує твердість поверхневого прошарку і збільшує їхню зносостійкість у 2 - 2,5 разу.

Не припиняються роботи зі створення нових напівпровідникових матеріалів, що володіють особливими фізичними властивостями, наприклад, високочастотні і т.п., що широко застосовуються в радіотехніці, електроніці, телебаченні, зв'язку і т.п.

Для оцінки рівня застосовуваних технологічних процесів на додаток до прийнятого (див. главу 3) може застосовуватися показник питомої ваги прогресивних технологічних процесів - Q3.

 [25]

де: - Вт - вартість даного виду продукції, зроблена за допомогою прогресивної технології, грн.,

В - загальний обсяг випуску даного виду продукції, грн.

Чим вище показник Q3 - тим більш прогресивним вважається техпроцес.

.3 Види прогресивних технологій

Сучасні прогресивні технології існують у кожній із груп технології, а також являють собою комбінацію цих технології. Роздивимося основні види прогресивних технологій.

. Хіміко-технологічні технології - це технології, в основі яких лежать хімічні процеси, прискорювачами (каталізаторами) який виступають різноманітні фізичні явища.

Хіміко-технологічні процеси грають найважливішу роль у технологіях, тому що лежать в основі виробництва чавуна, сталі, міді, скла, цементу, хімічних волокон, пластмас, каучуку, мінеральних добрив, бензину і т.п.

До прогресивних хіміко-технологічних процесів відносять радіаційно-хімічні, фотохімічні й ін.

Нагадаємо, що радіаційно-хімічні процеси протікають під впливом іонізуючих випромінювань - a, b часток, нейтронів, g- випромінювання і т.п.

Радіаційно-хімічні процеси лежать в основі полімеризації і вулканізації високомолекулярних з'єднань, тобто застосовуються для органічного синтезу (тобто "зшивання" макромолекул і утворення високомолекулярних з'єднань, котрих немає в природі).

Полімеризація - це метод синтезу полімерів (наприклад, поліетилену), при якому взаємодія молекул мономера не супроводжується виділенням побічних низькомолекулярних з'єднань.

Мономер - це речовина, молекули якого спроможні реагувати між собою або з молекулами іншої речовини, з утворенням полімеру. Це: етилен [Н2С=СН2], пропілен [ СН3СН=СН2], стирол [ - СН=СН2], бутадієн [СН2=СН - СН=СН2], фенол [СбН5ОН] і ін.

Вулканізація - ці процес перетворення каучуку в гуму, здійснюваного за участю агентів, що вулканізують, (наприклад, сірки, деяких синтетичних смол) або під впливом іонізуючої радіації.

Радіаційно-хімічні процеси використовуються для виробництва каучуку, полімерів, плівки, поліетиленових труб, кабельної ізоляції і т.п.

Основними недоліками радіаційно-хімічного процесу є згубний вплив радіації на робітників, що обслуговують джерела випромінювання, необхідність забезпечити надійне зберігання радіаційних відходів і т.п.

Фотохімічні процеси в якості прискорювача хімічних реакцій використовують світлові потоки. У промисловості для здійснення фотохімічних процесів використовується світло визначеної довжини хвилі, тому що при різній довжині хвилі фотони світла мають різну енергію, необхідну для початку протікання фотохімічної реакції. Наприклад, прояв фотоплівки проводять при червоному цвіті, тому що червоне світло має саму велику довжину хвилі і найменшу енергію, недостатню для початку реакції розкладання хлористого срібла.

До прогресивного відносяться плазмохімічні процеси, що протікають при сильному нагріванні речовин, у результаті чого відбувається розпад атомів на елементарні заряджені частинки - плазму. Плазма використовується в різноманітних процесах зварювання, напилювання, різання і т.п., для одержання ацетилену, технічного водню, прямого синтезу оксиду азоту (для одержання аміаку) і т.п.

. Комбіновані технології - являють собою комбінацію традиційних технологій із принципово новими. Це, наприклад, плазменно-механічні технології, що являють собою обробку (обдирання) злитків металів вагою до 50 тонн різанням, але при цьому метал попередньо знеміцнюється плазменою дугою. У результаті знижується навантаження на різець, у 6-8 разів підвищується термін його служби.

Це - лазеро-механічні технології, коли опрацюванням лазерним променем поверхні металу можна зміцнити цю поверхню в 2 -5 рази. В даний час лазери застосовуються як новий вид універсального інструмента для обробки різноманітних матеріалів, включаючи металеві, керамічні і т.п.

Лазеро-механічні технології - одні з самих перспективних. Завдяки високій концентрації лазерного променя вдається виконувати технологічні операції, нездійсненні яким-небудь іншим способом. Можна вирізати з будь-якого металу фігуру ускладненої конфігурації з точністю до 0,03 мм, можна розкроювати композиційні матеріали, що узагалі нічим не можна різати. Можна просвердлити будь-які отвори без утворення стружки, метал випаровується і його частки зносяться стиснутим повітрям.

Дуже ефективне лазерне зварювання, забезпечуючи особливу витривалість швів, що особливо важливо для атомної енергетики. При цьому в 3-10 разів збільшується термін служби виробів.

. Порошкова металургія - вид прогресивної технології, що застосовується для створення нових зносостійких матеріалів із чорних і кольорових металів.

У якості конструкційних матеріалів застосовуються як метали, так і неметали - синтетичний графіт, кераміка й ін. Високоякісні мілкодисперсійні порошки з металів і неметалів перемішують, пресують і спікають у формах, що відповідають контурам деталі. Іноді для одержання деталей використовують гідравлічний удар або вибух. При цьому частки порошку надійно з'єднуються один з одним. Порошкова технологія практично не дає відходів.

. Заслуговують на увагу і такі прогресивні технології, як лиття металу під тиском, електроконтактна обробка матеріалів і т.п..

Наприклад, лиття деталей із тугоплавких металів (W, Mo, Re, Та) проводять у вакуумі, утримуючи метал у магнітному полі, що практично цілком виключає утворення відходів.

Електроконтактне опрацювання являє собою процес, коли інструмент і оброблювана деталь складає одне електроколо, через яке проходить електрострум. Опрацювання може відбуватися в рідкому середовищі і на повітрі. Дає дуже високу якість обробки і застосовується для обробки надтвердих і важкооброблюваних матеріалів.

Глава 7. Управління якістю технологічних процесів і продукції

.1 Основні напрямки управлінні якістю технологій і продукції

технологія якість управління брак

У кожній країні існує своя система управління якістю технологічних процесів і продукції.

Управління якістю - це система заходів і дій, спрямованих на встановлення, забезпечення і підтримки необхідного рівня якості продукції при її розробці, виготовленні, експлуатації або споживанні.

Особливості процесу управління якістю продукції на сучасному етапі:

. Значно розширився перелік питань, включених у поняття "управління якістю." Якщо раніше контроль якості техпроцесу зводився до виявлення дефектів і їхнього усунення (тобто фірми намагались створити бездефектне виробництво), то сьогодні він включає перевірку відповідності товару запитам і смакам споживачів і постійне порівняння з продукцією конкурентів. Причому ця задача стає пріоритетною.

. Процес управління якістю здійснюється в умовах принципового висновку про те, що необхідне переорієнтування стратегії фірм від зниження затрат на виробництво продукції до підвищення її якості. Саме підвищення якості продукції дозволяє фірмам трохи підвищувати ціну, що є основою для підвищення прибутковості виробництва, а високий прибуток у свою чергу, дозволяє розширювати виробництво і захоплювати нові сегменти ринку.

При цьому не варто розуміти, що ріст якості - це обов'язково ріст цін. За товари високої якості призначаються більш високі ціни, але темпи їх підвищення набагато нижче, ніж темпи підвищення якості продукції. Тобто ріст якості продукції значно перевищує ріст цін. Це забезпечується більш досконалою технологією, підвищенням продуктивності праці, впровадженням технологій, що зберігають ресурси, і т.п. Більш того, впровадження досягнень НТП дозволяє навіть знижувати ціни при рості їхніх якісних показників.

. Для виживання на конкурентному ринку і для того, щоб не впустити свого престижу, фірми змушені витрачати великі кошти на те, щоб не припустити появи в торговій мережі неякісних виробів.

Наприклад, американські фірми витрачають у середньому 20-25 % поточних затрат на пошук і усунення браку у виробництві. Звідси виникає задача пошуку шляхів оптимізації і зменшення цих витрат.

. Розвиток виробництва досяг такого рівня, коли забезпечити стабільний рівень якості одними тільки спеціалізованими підрозділами стало практично неможливо. Потрібний результат можна одержати лише за рахунок самостійного контролю якості безпосередніми виконавцями.

. Усе більший вплив на регулювання якості продукції робить держава, що через законодавчі акти встановлює все більш зростаючі вимоги до охорони навколишнього середовища, технічним параметрам виробів, їхньої безпеки і т.п.

Таким чином, задача управління якістю продукції - це комплексна задача, що потребує сполучення різноманітних форм і методів.

В Україні управління якістю продукції проводиться по 2-м основних напрямках: на рівні держави і безпосередньо на кожному підприємстві.

Управління якістю продукції на рівні держави передбачає: введення стандартизації, встановлення державою відповідальності суб'єктів підприємництва за недотримання стандартів, введення сертифікації продукції.

Управління якістю продукції на рівні підприємства здійснюється такими шляхами:

удосконаленням матеріально-технічної бази виробництва, автоматизацією технологічних процесів і т.п.;

введенням нових форм організації і управління якістю продукції;

застосуванням нових прогресивних методів контролю й ін.

7.2 Державне регулювання якості продукції

.2.1 Стандартизація

Стандартизація - це встановлення обов'язкових вимог до тих чи інших об'єктів, дій, розмірів, видів, типів і т.п., порушення яких не допускається.

Ці вимоги фіксуються в офіційному документі - стандарті. Порушення стандартів переслідується законом.

Об'єкти вимог стандартів:

параметри конструкції,

розміри, марки, сортименти,

методи контролю, аналізу, іспити, виміри,

правила транспортування, приймання, маркування, упаковування, збереження, експлуатації, ремонту і т.п.

В Україні ці питання регулюються Декретом Кабміну України від 10 травня 1993 року "Про стандартизацію i сертифікацію".

Чинні стандарти в Україні поділяються на:

державні - Держстандарти,

галузеві - ГСТ,

стандарти науково-технічних і інженерних товариств,

технічні умови,

стандарти підприємств.

У якості державних стандартів в Україні прийняті всі державні стандарти колишнього СРСР, що одержали назву міждержавних. Це зафіксовано Угодою про проведення узгодженої політики в сфері стандартизації, метрології і сертифікації, підписаної в Москві 13 березня 1992 року.

Зараз перед Україною постає задача поступової перебудови системи державних стандартів і приведення їх у відповідність із новими вимогами, що постають перед нашою країною. При цьому:

Стандарти повинні наближатися до міжнародних.

Стандарти повинні бути випереджаючими.

Стандарти повинні бути стандартами, що обновляються [хоча б 1 раз у 5 років].

У 1987 році Міжнародною організацією по стандартизації (ІСО) були розроблені і затверджені 5 міжнародних стандартів серії ІСО 9000, що установили вимоги до розробки продукції, її виготовленні, до організації контролю й іспитів продукції, до її експлуатації, а також до збереження і транспортування.

В Україні стандарти серії ІСО поступово приймаються в якості державних і все в більшому ступені починають впливати на якість випускаємої продукції.

Один із видів стандартів є технічні умови ТУ.

Технічні умови - це вимоги до процесу виготовлення продукції. Вони можуть установлюватися додатково до стандартів, але не порушуючи їх.

.2.2 Відповідальність за недотримання стандартів.

Держава не тільки підтверджує стандарти, але й установлює відповідальність усіх суб'єктів за їхнє невиконання.

Відповідно до цього документа контроль за дотриманням стандартів покладається на Державний комітет України по стандартизації, метрології і сертифікації (Держстандарт України) і його територіальні органи -центри стандартизації, метрології і сертифікації.

Державні інспектори Держстандарту мають право:

відвідувати будь-які підприємства і перевіряти їхню продукцію на дотримання стандартів,

відбирати продукцію для перевірки й іспитів, і у випадку її невідповідності - усі витрати покладаються на винну сторону,

видавати керівникам підприємств обов'язкові для виконання розпорядження по усуненню виявлених недоліків,

забороняти випуск і реалізацію продукції, якщо вона виробляється з порушенням чинних стандартів,

накладати штрафи на суб'єктів підприємництва, що припустили порушення чинних стандартів. Штрафи можуть бути до 25-100 % вартості продукції, випущеної з порушенням чинних стандартів. Крім того, накладаються штрафи і на посадових осіб,

передавати матеріали в органи прокуратури для рішення питання про притягнення винних до кримінальної відповідальності і т.п.,

узагальнювати результати перевірок і виходити з пропозиціями по зміні стандартів і т.п.

.2.3 Сертифікація продукції.

Сертифікація продукції - це процедура, у результаті якої виробник продукції (продавець) за свій рахунок перевіряє відповідність своєї продукції встановленим у даній країні стандартам, нормам і правилам у незалежному або державному органі сертифікації.

Причини введення сертифікації:

. Насичення ринку найрізноманітнішими товарами, що виготовляються різноманітними фірмами з застосуванням різноманітних технологій і т.п. У результаті збільшилася небезпека надходження на ринок неякісних, небезпечних для життя і здоров'я людини товарів і т.п.

. Жорсткість конкурентної боротьби, у результаті якої фірма може реалізувати свій товар на ринку без наявності документа, що підтверджує про його якість, виданої незалежним або усіма визнаним експертом.

Тому фірми змушені проводити сертифікацію своєї продукції, несучи значні витрати. Наприклад, сертифікація автомобіля в США коштує до 500 тис. доларів, а термін сертифікації - 24-36 місяців. В даний час цінуються сертифікати, видані в США, Швейцарії.

У Україні механізм проведення сертифікації встановлений Декретом Кабміну України від 10 травня 1993 року "Про стандартизацію i сертифікацію".

Сертифікація продукції поділяється на 2 види:

обов'язкову,

добровільну.

Обов'язкова сертифікація встановлена для продукції, що має важливе значення для зберігання здоров'я людини, для забезпечення його безпеки й ін., для охорони навколишнього середовища і т.п. Обов'язок проведення сертифікації покладений на Державний комітет України по стандартизації, метрології і сертифікації (Держстандарт України). Перелік вітчизняної продукції, що підлягає обов'язкової сертифікації, затверджений Держстандартом України.

Підприємство, що витримало іспит своєї продукції на відповідність її чинним стандартам, одержує установленої форми сертифікат і право маркувати свою продукцію знаком відповідності (Див. мал. 4).

Мал. 4. Зображення знака відповідності

Для проведення обов'язкової сертифікації підприємство повинно сплатити визначену суму грошей, що витрачається на проведення експертизи, на іспити, реєстрацію і т.п. Розмір плати залежить від обсягу іспитів і відноситься до собівартості продукції.

Добровільна сертифікація продукції провадиться підприємствами за своїм розсудом у тому випадку, коли непередбачена обов'язкова сертифікація. Цілі проведення добровільної сертифікації можуть бути самі різноманітні. Наприклад, перемогти в конкурентній боротьбі, одержати моральне задоволення, одержати переваги при заключені контрактів і т.п. Витрати на добровільну сертифікацію покриваються з прибутку підприємства.

.3 Управління якістю техпроцесів і продукції на підприємстві

Основна робота з забезпечення якості продукції покладається на підприємства. Саме тут виконуються технологічні процеси, у результаті котрих і створюється готова продукція. Кожне підприємство зобов'язане створювати в себе певну систему управління якістю продукції, що дозволяє забезпечити випуск продукції високої якості.

Основні напрямки робіт із забезпечення якості продукції на підприємствах включають:

Підвищення якості проектів - тобто застосування більш вдосконалених конструкції виробів. Досягається проведенням більш якісним конструкторським підготуванням виробництва, проведенням науково-дослідних робіт і т.п.

За даними американських експертів, не більш 20 % причин браку пов'язано безпосередньо з виробництвом, тоді як 80 % - це помилки, допущені на стадії розробки і проектування. Висока якість японських телевізорів пояснюється тим, що співвідношення інженерів і виробничих робітників у японських фірмах у 2 разу вище, ніж на американських підприємствах.

Підвищення якості технологічного процесу - передбачає використання більш якісних матеріалів, сировини, комплектуючих, прогресивного устаткування, прогресивних технологій і т.п.

Магістральним напрямком є автоматизація технологічних процесів.

Правильною організацією технічного контролю за ходом технологічного процесу. Це цілий комплекс робіт, у результаті яких необхідно: вибрати об'єкти контролю, види контролю і технічні засоби проведення контролю, виконавців контрольних операцій і все це відбити в технологічній документації.

Об'єкти контролю: сировина, матеріали, комплектуючі, паливо, оснащення, засоби виробництва, інструмент.

Види контролю:

в залежності від методу здійснення: огляд, хімічний аналіз, іспити, геометричний контроль, проба на смак, неруйнуючий (магнітний, вихреструмовий, оптичний, радіаційний, акустичний) контроль, і т.п.

у залежності від часу виконання: вхідний, проміжний, приймально-здавальний і т.п.,

у залежності від ступеня охоплення продукції контролем: суцільний або вибірковий,

у залежності від місця виконання: стаціонарний, тобто на стаціонарних робочих місцях, або рухливий (ковзний), тобто на робочому місці,

у залежності від характеру процесу контролю: пасивний, тобто тільки констатує факти, або активний, тобто з коригуванням технологічного процесу.

Виконавці контрольних операцій: робітники, майстри, робітники технічного контролю і т.п.

В залежності від обраного виду і методу контролю застосовуються технічні засоби контролю.

Прогресивний напрямок - це проведення контролю з застосуванням вдосконалених електронних і оптичних датчиків, що збирають інформацію, передають її для аналізу в ЕОМ, що приймає рішення про коригування техпроцес, якщо він необхідний.

Впровадженням систем матеріального стимулювання робітників за високу якість продукції. На українських підприємствах накопичений дуже великий досвід по стимулюванню робітників за високу якість випущеної продукції. Наприклад, практикується матеріальне стимулювання робітників за здачу продукції з першого пред'явлення (див. табл. 3). Якщо робітник постійно здає продукцію з першого пред'явлення протягом 1-2 років, то йому дається право працювати на самоконтролі, тобто ставити особисте клеймо. Таким робітникам звичайно провадиться доплата за самоконтроль (7-10%).

Таблиця 3. Система матеріального стимулювання за решту продукції з першого пред'явлення для Львівського заводу "Електрон"

Часто застосовується система стимулювання якості праці інженерно-технічних робітників і майстрів.

Сутність системи: Спочатку кожний робітник одержує визначений коефіцієнт, наприклад, 100. У залежності від специфіки роботи робітника розробляється класифікатор підвищення і зниження коефіцієнта якості за конкретні дії робітника, зроблені ним протягом місяця, кварталу і т.п. (Див. табл. 4):

Таблиця 4. Класифікатор чинників підвищення і зниження коефіцієнта якості праці:

Наприкінці місяця (кварталу) підраховується коефіцієнт якості праці виконавця, і в залежності від цього коефіцієнта розробляється шкала преміювання.

Впровадження ефективних форм організації і управління якістю продукції на підприємстві. Передбачає встановлення на підприємстві визначеної системи управління якістю продукції. Тобто створення такого порядку, коли всемірне забезпечення якості перетворилося б у "спосіб життя" усіх робітників, стало їх природною і повсякденною турботою.

Прикладом може служити комплексна система управління якістю продукції, заснована на стандартах підприємства. Така система була застосована на підприємствах Львова в 1972-1973 роках. На кожному підприємстві була створена система стандартів підприємства (СП), що регламентували якість продукції на етапі її проектування, виготовлення, експлуатації і реалізації. Ці стандарти були обов'язкові для виконання всіма робітниками.

Перевагами системи була гнучкість, тому що при зміні продукції, вимозі до неї і т.п., вносяться зміни в окремі стандарти (або вводяться нові стандарти) без порушення загального порядку на виробництві.

У ряді закордонних країн широке поширення одержали так звані гуртки якості. У Японії, наприклад, гуртки якості стали створюватися з 1962 року. Так, у результаті постійної роботи з персоналом і на основі формування суспільної думки про важливість високої якості продукції для виживання фірми, робітники, спеціалісти і т.п. стали об'єднуватися в гуртки якості (зразковий склад 3-12 чоловік), в яких після роботи аналізували і вирішували проблеми, пов'язані з підвищенням якості продукції що випускається.

У 1980 р. в Японії працювало 115 тис. гуртків якості, у яких брали участь 10 млн. чоловік. Результати роботи гуртків якості були просто приголомшуючі. Наприклад, на фірмі "Тойота мотор" за рік було зроблено 85 тис. пропозицій по удосконаленню якості або 17,7 пропозицій на одного робітника. Реалізація цих пропозицій дала фірмі вигоду в 30 млн. доларів.

Гуртки якості були створені й у США. Піонером тут виявилася аерокосмічна корпорація "Локхід", де гуртки якості були створені в 1974 році. В результаті за 5 років число дефектів на підприємствах корпорації знизилося з 20-30 до 6 на 1 тис. годин роботи виробів. Але в США гуртки якості грають більш обмежену роль, які зводяться в основному до самоконтролю на робочих місцях.

Проведення на підприємствах так званих "Днів якості", коли щомісяця на підприємстві і у всіх підрозділах проводиться докладний аналіз стану якості продукції що випускається, і розробляються заходи щодо його підвищення. Заслуговує на увагу досвід американської компанії АБМ, що встановила такий порядок, коли будь-який робітник підприємства, що вносить пропозиції по підвищенню технічного рівня виробництва завжди має рацію якщо спеціалісти фірми не доведуть йому обернене.

Постійне підвищення кваліфікації, як самих робітників, так і робітників технічного контролю. Зрозуміло, що більш кваліфікований робітник при тих самих умовах праці буде припускати менше браку. Тому проблема підвищення кваліфікації робітників коштує дуже гостро. Наприклад, японці вважають, що робітник протягом перших 10 років своєї роботи біля 500 годин повинен навчатися на виробництві, або в середньому 1 день у тиждень. Для робітників технічного контролю практикується, щоб їхній розряд був вище розряду робітників, що виготовляють цю продукцію.

Підвищення загальної культури виробництва - передбачає цілий ряд задач, що необхідно вирішити на підприємстві. Наприклад, створення на виробництві комфортних умов праці: t = 25 С, повна відсутність шумів, ідеальна чистота і т.п.; формування в трудових колективах сприятливого морально-психологічного клімату; впровадження наукової організації праці і т.п.

Застосування прогресивних методів контролю - передбачає широке впровадження статистичних методів контролю, а також нових методів забезпечення високої якості продукції. Головна задача цих методів - витрати на запобігання браку повинні бути набагато менше витрат на організацію контролю якості кінцевої продукції або на усунення браку.

Останнім часом широке поширення одержав метод контролю, що отримав назву "дизайн що тестується".

Сутність методу: при проектуванні пристрою і його іспиті в нього вставляються спеціальні електронні блоки, що виконують роль збиральників інформації (шпигунів) про процеси, що відбуваються всередині пристрою. Зібрана інформація аналізується спеціальним комп'ютером і даються рекомендації по підвищенню якісних параметрів виробу.

Японським інженером Г.Тагучі був розроблений метод, що одержав назву "гарантована, міцна якість". Сутність методу: замість того, щоб постійно підбудовувати устаткування для забезпечення необхідного рівня якості, потрібно при проектуванні закладати в продукцію такі параметри "міцності", що дозволяли б одержувати високоякісну продукцію, незважаючи на будь-які непередбачені відхилення в технологічному процесі.

Порівняно простий по ідеї метод водночас важкий з точки зору його практичного втілення через великі фінансові витрати.

.4 Організація роботи відділу технічного контролю

Для організації контролю якості технологічних процесів і продукції на підприємствах створюються спеціальні підрозділи - відділи технічного контролю ВТК.

Відділ технічного контролю очолює заст. директора підприємства - начальник ВТК. До складу відділу входить ряд підрозділів і бюро, що виконують визначені функції. Наприклад, бюро зовнішнього приймання - визначає контроль за матеріалами , що надходять; бюро служби експлуатації - веде облік браку, вивчає дефекти, визначає причини браку, розробляє заходи щодо їхнього усунення; цехові бюро - здійснюють основну роботу по проміжному і вихідному контролю. Без акта, підписаного ВТК, жодний виріб не може бути реалізовано. Центральна вимірювальна лабораторія разом із контрольно-перевірочними пунктами в цехах відповідає за стан вимірювальної техніки, проводить точні виміри деталей і т.п. Інспекторська група здійснює інспекційні перевірки якості продукції, проводить перевірку якості продукції там, де зняті постійний контроль і т.п.

Основними функціями відділу технічного контролю є:

проведення різноманітних контрольних операцій,

врахування й аналіз браку,

розробка організаційних форм здійснення контрольних операцій і т.п.,

оформлення документів, що засвідчують відповідність продукції установленим вимогам, а також оформлення претензій до постачальників сировини, матеріалів, що комплектують і т.п.,

участь в іспитах нових видів продукції, в узгодженні технічної документації і т.п.

Для здійснення різноманітних контрольних операцій необхідно розрахувати потрібну (необхідну) кількість контролерів (С). Є два основних способи розрахунку числа контролерів:

по трудоємності контролю:

 [26]

де:

Ni - число деталей i-гo типу, шт.,

ni - число контрольних операцій над одною деталлю, шт.,

dі - коефіцієнт вибірковості контролю,

ti - середній час виконання однієї контрольної операції для деталі типу i, хв.,

a - коефіцієнт, що враховує додаткові витрати часу контролера на виписку нарядів, оформлення документації і т.п.,

Fд - дійсний річний фонд часу роботи контролера, год.,

m - число найменувань деталей.

на підставі норм обслуговування:

 [27]

де: - Ря - явочне число основних робітників,

Рс- число робітників на самоконтролі,

Н - норма обслуговування основних робітників одним контролером.

Однією з основних функцій ВТК є облік й аналіз продукції, визнаної браком. Будь-який брак, виявлений ВТК, повинен враховуватися. Облік здійснюється шляхом складання спеціального акта. У ньому вказується вид браку, винуватець (робочий, наладчик), причина, поправний або непоправний брак і т.п. Для спрощення складання акта про брак на ряді підприємств розробляється класифікатор браку у виді визначених шифрів (Див. табл. 5).

Таблиця 5. Класифікатор браку

Важливу частину в роботі служби ВТК займає розробка організаційних форм здійснення контрольних операцій. Існують такі організаційні форми здійснення контрольних операцій:

постійний контроль - здійснюється над усіма виробами,

- періодичний (кільцевий) контроль - здійснюється за графіком,

- летучий (раптовий) - здійснюється позапланово, звичайно для невідповідальних операцій,

статистичний - це вибірковий контроль, заснований на опрацюванні результатів вимірів контролера за допомогою математичних методів,

інспекційний контроль - проводиться після звичайного контролю при наявності визначених обставин. Проводиться за наказом керівника підприємства або вищестоящої організації.