Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕМ КУРСА
Раздел I
общества
Производство служит основой благосостояния и развития общества, так как на производстве осуществляется создание материальных благ. Народное хозяйство представляет собой единый технологический комплекс, который состоит из производственной и непроизводственной сфер (рис. 1).
К непроизводственной сфере относятся здравоохранение, образование, культура, искусство, торговля, сфера услуг и т.д.
Производственная сфера включает в себя промышленность, сельское хозяйство и строительство. Для производственной сферы народного хозяйства характерно деление на отрасли. Так, в настоящее время насчитывается более 250 отраслей и свыше 500 производств.
НАРОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Производственная Непроизводственная
сфера сфера
сельское строительство
хозяйство
промышленность
Рис. 1. Структура народного хозяйства
В настоящее время происходит технологизация различных сторон деятельности человека (например, бурное развитие информационных технологий), а также наблюдаются глубокие преобразования в самом понятии технологии производства.
Классическое определение технологии рассматривает ее как науку о способах переработки сырья и материалов в средства производства и предметы потребления. (Слово «технология» в переводе с греческого означает науку о производстве: «технос» -ремесло, «логос» - наука).
Современный уровень производства вкладывает новое содержание в понятие «технология». Поэтому возникло новое определение данного термина:
Технология — это наука о наиболее экономичных и эффективных способах и процессах производства сырья, материалов и изделий.
Данный термин часто употребляется как синоним технологического процесса и тогда технология - это процесс последовательного изменения состояния, свойств, формы или размеров предмета труда,который осуществляется при изготовлении готовой продукции.
Разнообразие производств обуславливает разнообразие видов технологии и, следовательно, требует от экономиста разносторонних технических знаний и умения быстро ориентироваться в сложных условиях современного производства. Использование научных достижений в технологии промышленного производства помогает создавать наиболее эффективные и рациональные производственные процессы и находить оптимальные условия для их осуществления.
Технология промышленного производства определяется особенностями отрасли промышленности. Основным и обязательным признаком отрасли промышленности является применение в основном производстве единых типовых методов обработки исходного сырья и материалов. Поэтому отрасль промышленности определяют как совокупность предприятий, характеризующихся общностью сырьевой базы, однородностью потребляемого сырья, однотипностью технологических процессов и технической базы, единством экономического назначения производимой продукции и однородными профессиональными кадрами.
Базовыми отраслями, определяющими ускорение научно-технического прогресса, являются: металлургия, энергетика, машиностроение, химическая промышленность. Большое значение придается легкой и пищевой промышленности, производящей предметы народного потребления.
Объединение нескольких специализированных отраслей промышленности образует комплексную отрасль (например, черная металлургия, топливная промышленность, электро- и теплоэнергетика, химическая, легкая промышленность и др.).
По экономическому назначению производимой продукции промышленность подразделяется на группы А и Б. В группу А входят отрасли, производящие средства производства, в группу В - отрасли, производящие предметы потребления.
По признаку воздействия на предмет труда отрасли промышленности делятся на добывающие и обрабатывающие.
Добывающие отрасли заняты добычей природного сырья (руд черных и цветных металлов угля, нефти, торфа, природного газа и др.). Обрабатывающие отрасли заняты переработкой сырья и, в свою очередь, делятся на отрасли, перерабатывающие продукцию добывающей промышленности, и отрасли, перерабатывающие сельскохозяйственное сырье (пищевая отрасль).
Состав и соотношение отдельных отраслей, отражающие определенные производственные взаимосвязи, характеризуют отраслевую структуру промышленности.
Основой деятельности каждого предприятия, входящего в отрасль промышленности, является производственный процесс.
Производственный процесс — это совокупность всех действий людей и орудий труда, применяемых на данном предприятии для изготовления (или ремонта) выпускаемых изделий. Производственный процесс невозможен без реализации одного или нескольких технологических процессов. В любом производственном процессе можно выделить основные и вспомогательные процессы. Процессы производства, обеспечивающие превращение сырья в готовую продукцию, называются основными. Вспомогательные процессы обеспечивают производственный процесс в целом и изготовление продукции, используемой для обслуживания основного производства (транспортирование сырья, полуфабрикатов и предметов труда, изготовление запасных частей для ремонта оборудования, контроль за состоянием оборудования и ремонт его, замена оснастки и инструмента и т.п.).
Технологический процесс — часть производственного процесса, содержащая действия по изменению состояния предмета труда. Для осуществления технологического процесса составляется схема, в которой описываются все технологические операции переработки сырья или полуфабрикатов в готовую продукцию. Первым этапом построения технологической схемы является блок схема, которая представляет собой графическое изображение перечня производственных операций (рис.2).
Рис. 2. Блок-схема технологического процесса,
где С - сырье, исходные материалы;
1, 2, .... n- действия по изменению свойств, состояния, размеров, формы сырья и исходных материалов;
ГП - готовая продукция.
Качественно-количественная схема - это технологическая блок-схема с нанесенными на ней сведениями о качестве и количестве каждого из получаемых в данном процессе продуктов. В технологическую схему входит также схема цепи аппаратов, в которой указывается последовательность расположения применяемого в технологическом процессе оборудования всех видов (как основного, так и вспомогательного, включая и транспортное).
Тема 3. Промышленный потенциал Иркутской области
Как самостоятельная единица Российского государства Иркутская губерния существует более двухсот лет, с 1764 года. В настоящее время Иркутская область относится к числу наиболее развитых регионов Российской Федерации и по своему экономическому потенциалу занимает четвертое место в Сибири.
С дореволюционного периода и почти до 1970-х годов в промышленности Иркутской губернии (области) ведущее место занимал горнодобывающий комплекс, предприятия которого вели добычу золота, угля, слюды, соли. Все эти годы на долю данного комплекса приходилось от 80 до 40 % валовой промышленной продукции. В период с 1950 по 1980 годы структура промышленного производства существенно изменилась. Удельный вес предприятий горнодобывающего комплекса в общем объеме продукции заметно снизился. При этом возросла доля предприятий таких новых отраслей, как электроэнергетика, цветная металлургия, лесопромышленный комплекс, химическая промышленность.
Современную промышленную структуру базовых несколько комплексов и отраслей: лесопромышленный и нефтехимический металлургия, горнодобывающий комплекс, металлообработка, легкая и пищевая промышленность, производство строительных материалов и прочие отрасли. Эта структура существенно отличается от среднероссийской. Прежде всего более высоким удельным весом так называемых «сырьевых» и энергоемких отраслей, более низкой долей предприятий, ориентированных на удовлетворение потребительского спроса — пищевой и перерабатывающей промышленности, промышленности строительных материалов (табл. 1).
В перспективе в Иркутской области возможно размещение предприятий новых отраслей — нефтегазодобывающей и алмазодобывающей промышленности, промышленности химических волокон и минеральных удобрений и др.
Данные, представленные в табл.1, свидетельствуют о том, что
современная промышленная специализация Иркутской области, хотя и
связана с развитием энерго- и ресурсоемких отраслей, но все же имеет
достаточно диверсифицированную структуру. Подобная
разноплановость базовых отраслей придает дополнительную
устойчивость региональной экономике, делает ее менее зависимой от
Таблица 1
Структура производства промышленной продукции, 1998г.,%
|
Отрасль |
Иркутская область |
Россия |
|
Электроэнергетика |
22 |
16 |
|
Лесопромышленный комплекс |
17 |
4 |
|
Химия и нефтехимия |
6 |
7 |
|
Цветная и черная металлургия |
22 |
15 |
|
Горнодобывающий комплекс |
12 |
16 |
|
Машиностроение и металлообработка |
7 |
20 |
|
Легкая и пищевая промышленность |
8 |
15 |
|
Промышленность стройматериалов |
2 |
4 |
|
Прочие |
4 |
3 |
|
Всего |
100 |
100 |
конъюктурных колебаний цен на какой-то отдельный вид продукции или сырья. При этом более высокий (в сравнении с общероссийским уровнем) удельный вес «сырьевых» и энергоемких отраслей, при относительно дешевой электроэнергии и значительных запасах уникальных природных ресурсов, способствует экспортной ориентации промышленного потенциала Иркутской области и открывает перспективы для более динамичного экономического развития региона.
Раздел II
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ
РАЗВИТИЯ
Тема 1. Технологические процессы как экономические объекты. Структура технологического процесса.
Технологический процесс составляет основу любого производственного процесса, является важнейшей его частью, связанной с переработкой сырья и превращением его в готовую продукцию.
Технологический процесс включает в себя ряд стадий («стадия» -по-гречески «ступень»). Итоговая скорость процесса зависит от скорости каждой стадии. В свою очередь, стадии расчленяются на операции. Операция — это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и характеризуемая постоянством предмета труда, орудий труда и характером воздействия на предмет труда.
Практически любой конкретный технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных технологических процессов. В соответствии с этим технологическая операция может служить элементарным технологическим процессом. Элементарный технологический процесс -это простейший процесс, дальнейшее упрощение которого приводит к потере характерных признаков технологического процесса. Поэтому наиболее наглядно структуру технологического процесса можно представить на примере простой операции, обладающей одним рабочим ходом и комплексом вспомогательных ходов и переходов, обеспечивающих ее протекание (рис.3).
Технологический процесс
Стадия
Операция
Рабочий ход Вспомогательные переходы
Вспомогательные ходы
Рис. 3. Структура технологического процесса
Рабочий ход- это законченная часть операции, непосредственно связанная с изменением формы, размеров, структуры, свойств, состояния или положения в пространстве предмета труда (в соответствии с назначением технологического процесса). Рабочий ход -это главная (основная) часть технологического процесса. Все его остальные части по отношению к рабочему ходу являются вспомогательными. В качестве примера рассмотрим некоторые вспомогательные ходы технологической операции в механообработке.
Вспомогательный переход - законченная часть операции, не сопровождаемая обработкой, но необходимая для выполнения данной операции (установка и снятие обрабатываемой детали) или рабочего хода (замена инструмента и др.).
Вспомогательный ход — законченная часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, но не сопровождаемая изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, однако необходимая для выполнения рабочего хода (подвод инструмента к заготовке; отвод инструмента).
Установ - законченная часть операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки (контрольный промер).
Расчленение технологического процесса позволяет выявить его элементы, протекающие наиболее медленно, оценить пути и стоимость их ускорения, проанализировать особенности затрат труда и возможные варианты его экономии. Выбор наиболее экономичных и рациональных операций — один из путей повышения эффективности производства.
В общем виде любой технологический процесс можно рассматривать как систему, имеющую входы и выходы. Входами могут быть: состав сырья, его количество, температура и т.д., выходами-готовая продукция, ее количество, качество и т.п.
Выход
Вход
Например, при изготовлении детали методом литья под давлением на машине-автомате схема будет иметь вид:
|
Материал |
Технология литья под давлением на автомате |
|||
|
Готовая деталь |
||||
1.1. Параметры, характеризующие технологические процессы
Без изучения сущности технологического процесса и наиболее полно характеризующих его параметров невозможно выявить факторы, оказывающие самое благоприятное воздействие на его развитие. Все параметры, используемые для характеристики технологических процессов, можно объединить в три группы.
К первой группе параметров относятся те, которые характеризуют индивидуальные особенности конкретных технологических процессов. Это могут быть параметры собственно технологического процесса (давление, температура, состав сырья и т.п.), технические характеристики оборудования, схемы компоновки оборудования и др. Данная группа параметров позволяет выделить конкретный технологический процесс из ряда однотипных, но не дает возможности проследить его развитие под действием различных факторов.
Ко второй группе параметров относятся те, которые характеризуют ряд однотипных технологических процессов. Среди них - энергоемкость, фондоемкость, расход различных видов материальных ресурсов на единицу продукции и металлоемкость, параметры производительности и т.п. Параметры данной группы дают возможность сравнивать различные наборы однотипных технологических процессов между собой, но не позволяют выявить закономерности развития всего ряда однотипных технологических процессов.
Итак, параметры обеих групп позволяют достаточно полно охарактеризовать конкретный технологический процесс и ряд однотипных технологических процессов. Однако они не могут быть использованы для выявления закономерностей развития технологических процессов в общем виде, а это необходимо для изучения динамики развития производственных систем и научно-технического развития в целом.
Параметрами третьей группы, которые обладают наибольшей общностью, и, следовательно, могут быть использованы для выявления закономерностей развития технологических процессов, являются живой и прошлый труд, затрачиваемые внутри технологического процесса.
В любом производственном процессе имеют место затраты живого и овеществленного (прошлого) труда. Совершенствование любого технологического процесса осуществляется при повышении эффективности использования прошлого труда и снижения затрат живого труда. Для характеристики технологического процесса необходимо знать соотношение живого и овеществленного труда в данном процессе. Целесообразность применения этих параметров объясняется тем, что они связаны с такой основополагающей
характеристикой, как производительность труда.
Одним из относительных показателей соотношения живого и овеществленного труда в конкретном технологическом процессе является технологическая вооруженность, представляющая собой долю технологических фондов, приходящихся на одного работающего в данном технологическом процессе:
где В - технологическая вооруженность труда, руб./чел. в год;
Фг - технологические фонды, руб. в год;
К - количество работающих в технологическом процессе, чел.
Технологические фонды - это годовые затраты прошлого труда в технологическом процессе. Они определяются как сумма годовых амортизационных отчислений от стоимости оборудования, занятого в технологическом процессе, и всех годовых технологических затрат в этом процессе, за исключением затрат на предмет труда.
1.2. Классификация технологических процессов
Классификация основных процессов промышленного производства может быть произведена на основе различных признаков, таких как: вид воздействия на сырье и характер качественных изменений; способ организации; кратность обработки сырья и другие. Целью такой классификации является выявление характерных черт, общих закономерностей, основных достоинств и недостатков, а также путей совершенствования межотраслевых процессов, группируемых по организационным, сырьевым и технологическим признакам.
По способу организации технологические процессы (ТП) делятся на
1. Периодические (дискретные);
2. Непрерывные;
3. Комбинированные (полунепрерывные).
Периодические процессы проводятся на оборудовании, которое
загружается исходными материалами через определенные промежутки
времени, после их обработки полученный продукт выгружается. Такие
технологические процессы чаще всего распространены в
машиностроении, строительстве, добывающих отраслях промышленности. Примерами таких процессов могут служить литье в форму, выплавка стали и др. Основным недостатком этих процессов является то, что во время загрузки сырья и выгрузки готовой продукции оборудование не работает (простаивает) или работает не в полную мощность. Это приводит к потерям рабочего времени и большим затратам труда (например, в обработке металлов резанием доля основного (технологического) времени в штучном времени составляет менее 50%).
Кроме того, непостоянство технологического режима в начале и конце процесса усложняет обслуживание, приводит к удлинению продолжительности производственного цикла, затрудняет автоматизацию.
В настоящее время периодические процессы сохраняют свое значение, главным образом, в производствах относительно небольшого масштаба (в том числе и опытных производствах) с разнообразным ассортиментом продукции. Там использование периодических процессов позволяет достичь большей гибкости в использовании оборудования при меньших затратах.
Непрерывные процессы осуществляются в аппаратах, где поступление сырья и выгрузка конечных продуктов производятся непрерывно. Однако все стадии процесса могут протекать одновременно как в различных частях одного аппарата (пример, перегонка нефти), так и в различных аппаратах, составляющих данную установку (пример, производство цемента).
Непрерывные процессы характерны для химической промышленности.
Эти процессы отличаются отсутствием простоев оборудования, перерывов в выпуске конечных продуктов, возможностью полной автоматизации, устойчивостью технологического режима и, как Следствие, большей стабильностью качества готовой продукции. Большая компактность оборудования обеспечивает меньшие капитальные затраты и эксплуатационные расходы на ремонт и обслуживание, уменьшает потребность в рабочей силе, увеличивает производительность труда. По этим причинам основной тенденцией промышленного производства является замена периодических процессов непрерывными.
В металлургии, энергетике и др. имеют место так называемые комбинированные процессы.
Комбинированные процессы являются сочетанием стадий периодических и непрерывных процессов (например, поточные линии механической обработки деталей, доменный процесс производства чугуна).
По кратности обработки сырья технологические процессы подразделяются на
1. Процессы с разомкнутой (открытой) схемой;
2. Процессы с замкнутой (круговой, циркуляционной или циклической) схемой;
3. Комбинированные процессы со смешанной схемой.
Процессы с разомкнутой (открытой) схемой— это процессы, в которых сырье или исходный материал подвергается однократной обработке. Примером процесса с открытой схемой может служить конверторный способ выплавки стали, а также процессы пищевой, швейной отрасли и др. (рис. 4).
Обработка по технологическому процессу
Готовая продукция Отходы
Рис. 4. Пример разомкнутой схемы технологического процесса
В процессах с замкнутой схемой сырье или вспомогательный материал неоднократно возвращается в начальную стадию процесса для повторной обработки или регенерации. Пример процесса с замкнутой схемой - оборотное водоснабжение, где обеспечивается циркуляция воды в технологическом процессе после ее очистки. Другой пример - химическая переработка нефтяных фракций, где для непрерывного восстановления активности катализатора последний постоянно циркулирует между реакционной зоной крекинга и прокаленной печью для выжигания углерода с его поверхности.
Процессы с замкнутой схемой являются более совершенными, экологически безвредными, хотя они и отличаются большей сложностью. Эти процессы также более компактны, чем процессы с открытой схемой, требуют по сравнению с ними меньшего расхода сырья, вспомогательных материалов и энергии. Циклические процессы широко используются во многих производствах для многократного полного или частичного возвращения тепловых и материальных потоков в начальную стадию процесса. Это позволяет рационально и экономно расходовать энергию, сырье, материалы и водные ресурсы, получать продукцию высокого качества. Наиболее совершенные технологические процессы (замкнутые) являются основой создания безотходных, энергосберегающих производств.
В промышленности часто применяют (со смешанной схемой), сочетающие элементы комбинированные процессы открытой и закрытой схем. Примером такого процесса может служить технологический процесс производства азотной кислоты, в котором одни промежуточные продукты обрабатываются по открытой схеме, проходя последовательно ряд аппаратов, а другие циркулируют по замкнутой схеме.
По характеру качественных изменений сырья технологические процессы подразделяются на
1. Физические;
2. Химические;
3. Механические.
При физических и механических процессах переработки сырья происходит изменение размеров, формы и физических свойств сырья. При этом внутреннее строение и состав вещества, как правило, не меняется. Например, изготовление металлических деталей методом обработки резанием; изготовление моделей для отливок из дерева; дробление, измельчение вещества; приготовление растворов и т.п.
Химические процессы характеризуются изменением не только физических свойств, но и химического состава, и внутреннего строения вещества. Например, химической переработкой топлива (метод коксования углей) получают бензол, нафталин, водород, метан, этилен и
другие продукты.
Однако деление процессов на физические, механические и химические является условным, так как трудно провести четкую границу между ними, поскольку механические процессы часто сопровождаются изменением и физических, и химических свойств. Химические процессы, как правило, сопровождаются механическими и физическими процессами и, наоборот.
Тема 2. Пути и закономерности развития технологических процессов
Исходя из структуры технологического процесса, можно выделить два направления совершенствования технологических процессов -совершенствование вспомогательных ходов и совершенствование рабочего хода. Одновременное совершенствование вспомогательных и рабочих ходов можно представить как совокупность действий по этим двум направлениям, поэтому для элементарного технологического процесса такое деление на два направления представляется вполне обоснованным.
Первое направление развития технологического процесса. Совершенствование вспомогательных ходов, связанное с движением исполнительных механизмов, может осуществляться по следующей схеме. Действия человека можно заменять действиями механизмов, затем осуществляется переход к комплексной механизации, которую, в свою очередь, сменяет автоматизация вспомогательных ходов. Одновременно с этим происходит замена оборудования на более мощное и ускоряются движения исполнительных механизмов. Практически любое кинематическое движение можно реализовать с помощью различных механизмов, не представляет собой технической трудности и автоматизация этих движений. Ограничения могут возникать по экономическим соображениям, соображениям надежности или целесообразности.
Механизация и автоматизация, ускорение движения исполнительных механизмов приводят к сокращению промежутков между рабочими ходами и обеспечивают рост производительности живого труда. Но при этом сущность рабочего хода, а следовательно, и самого технологического процесса не меняется. Отсутствие изменения сущности технологического процесса при совершенствовании вспомогательных ходов позволяет определить этот путь развития как эволюционный. Характерной особенностью такого пути развития можно считать достаточную очевидность мероприятий по его реализации, так как в каждом конкретном случае можно наметить пути совершенствования конкретных вспомогательных ходов, а реализация поставленных задач вполне прогнозируема. Подобная схема развития процесса напоминает реализацию большого ряда рационализаторских предложений, которые хотя и улучшают процесс, но изобретениями считаться не могут. Процесс носит рационалистический характер.
Группа технических решений эволюционного типа характеризуется следующими свойствами:
1. Внедрение механизации и автоматизации обязательно связано с увеличением вооруженности рабочего и, следовательно, с ростом прошлого труда в единице продукта.
2. Внедрение эволюционных технических решений уменьшает количество затраченного живого труда в единице продукта и в большинстве случаев вызывает повышение его производительности.
3. Эффективность технических решений эволюционного типа падает по мере роста производительности труда. Снижение эффективности обусловлено тем, что по мере усложнения технологического оборудования его модернизация требует еще большего усложнения, а следовательно, все больших затрат
Эволюционным называется путь развития технологических процессов, в котором прирост производительности совокупного труда происходит при увеличении затрат прошлого труда за счет механизации и автоматизации вспомогательных ходов и переходов технологических процессов и который принципиально ограничен.
Второе направление развития технологического процесса.
Совершенно другой принцип развития технологических процессов реализуемся при совершенствовании рабочего хода. При таком направлении развития возможны самые различные технические решения, использующие достижения различных областей знаний, реализующие новые и нетрадиционные технологии, внедряющие известные технологические решения в новых условиях, объединяющие самые различные принципы обработки. Речь идет именно о коренном, революционном изменении сущности рабочего хода, а не об его интенсификации. В большинстве случаев результат таких изменений или не всегда точно можно предсказать, или он ясен, но техническое осуществление замысла сопряжено с большими трудностями. Например, несмотря на то, что процесс разделения смеси газов неоднократно '"совершенствовался, существенно расширить использование этого процесса оказалось возможным только с помощью применения лазерного излучения.
Именно совершенствование рабочего хода позволяет охарактеризовать данный путь развития как революционный. Непредсказуемость результатов при совершенствовании технологичес ких процессов подобным образом, наличие нетрадиционных технических решений позволяют говорить об эвристическом характере реализации такого типа решений.
Группа технических решений революционного типа характеризуется следующими свойствами:
1. Технические решения революционного типа всегда более эффективны, чем эволюционного того же назначения.
2. Уменьшение суммарных затрат труда при революционных решениях может осуществляться в результате уменьшения как живого, так и прошлого труда на единицу продукта.
Революционным называется такой путь технического развития технологических процессов, в котором прирост производительности совокупного труда происходит при снижении затрат прошлого труда за счет замены технологических процессов (их рабочего хода) и который принципиально не ограничен.
Следует пояснить, что большая эффективность решений революционного типа по отношению к техническим решениям эволюционного типа есть некое абсолютное свойство всех решений такого типа. Так как реализация революционных решений требует дополнительных исследований, смену технологии и основного технологического оборудования, других затрат, то их внедрение становится реальным только при реализации указанного свойства, в противном случае развитие будет идти по эволюционному пути.
2.1. Варианты динамики живого и прошлого труда в технологическом процессе при различных направлениях его совершенствования
Прежде чем дать окончательную характеристику различных путей развития технологических процессов, следует рассмотреть варианты сочетания и динамики живого и прошлого труда в технологическом процессе.
Развитие технологического процесса — это именно то изменение, при котором происходит повышение производительнос ти труда, затрачиваемого внутри процесса на создание продукции. Поэтому для выявления вариантов развития технологических процессов необходимо знать возможный характер изменения абсолютных величин живого и прошлого труда в единице продукции с ростом производительности труда.
Рост производительности труда возможен только при уменьшении величины живого труда по мере развития технологического процесса. Все возможные варианты изменения соотношения живого и прошлого труда, вызывающие повышение производительности труда, распре деляются на две группы.
В одной группе прирост производительности совокупного труда осуществляется вследствие увеличения прошлого труда при снижении живого. В этом случае производительность совокупного труда растет только до достижения определенного соотношения живого и прошлого труда, а после достижения этого соотношения—прекращается, т.е. развитие носит ограниченный характер.
При приросте производительности совокупного труда за счет снижения прошлого труда при одновременном снижении живого -развитие неограниченное, так как рост производительности труда совокупного не прекращается.
Отмеченные ранее свойства технических решений эволюционного и революционного путей развития позволяют оценить варианты динамики живого и прошлого труда и определить соответствующие им типы этих решений.
Рост производительности труда, который осуществляется при снижении как прошлого, так и живого труда, не может быть реализован эволюционными техническими решениями, потому что при них предполагается рост прошлого труда. Очевидно, что этот вариант динамики может быть реализован только при революционном пути развития технологических процессов.
Рост производительности труда, который появляется при повышении прошлого труда и снижении живого, реализуется исключительно при эволюционном пути развития технологических процессов.
Кроме этих пограничных случаев, возможны варианты попеременного чередования использования технических решений эволюционного и революционного типа по мере развития технологического процесса. В таком случае при преобладании эволюционных решений появится рост суммарных затрат, а при преобладании революционных решений реализуется неуклонное снижение затрат совокупного труда, т.е. выход на неограниченное развитие технологического процесса
В результате изложенного можно сделать вывод, что все варианты динамики живого и прошлого труда по характеру изменения совокупного труда и обеспечивающего их типа технических решений можно распределить на три группы:
1) решения эволюционного типа;
2) решения революционного типа;
3) технические решения эволюционного и революционного типов, применение которых осуществляется поочередно.
Физический смысл вариантов динамик, которые вытекают из природы технологического процесса, а также сущность технического обеспечения этих вариантов позволяют определить объективные пути технического развития технологических процессов.
Техническое развитие технологического процесса, при котором попеременно реализуются два этих пути развития, может привести к ограниченному развитию, если будет преобладать эволюционный путь и к неограниченному—при преобладании технических решений революционного типа.
Таким образом, все многообразие технических решений, научных открытий и технологий может обеспечивать только два пути развития технологических процессов - эволюционный и революционный, каждый из которых имеет свои закономерности развития. Выявленные пути технологического развития процессов дают возможность определять техническую политику, осуществлять прогнозирование эффективности конкретных технологических процессов и решений, выявлять рациональные пути интенсификации производства. Сопоставление этих двух путей позволяет сделать вывод о необходимости внедрения прогрессивных технологических процессов, кардинально отличающихся от традиционных, об усиливающейся роли научных исследований, которые являются базой для революционных решений в технике, о принципиальной ограниченности «неограниченного внедрения» автоматизации, без учета эффективности принимаемых решений.
2.2. 3акономериости развития ТП по эволюционному и революционному пути. Показатель уровня технологии
Принципиальные различия между эволюционным и революционным путями развития технологических процессов не позволяют сформулировать общие для любого процесса закономерности и обусловливают необходимость рассмотрения закономерностей каждого из путей развития в отдельности.
Эволюционный путь развития технологических процессов характеризуется следующими закономерностями, которые необходимо рассматривать в совокупности.
Первая закономерность — рост производительности живого труда в технологическом процессе по мере развития самого процесса. Вторая
закономерность — рост величины прошлого труда, затрачиваемого на единицу продукции, по мере развития технологического процесса.
Сочетание этих двух закономерностей свидетельствует о том, что при эволюционном развитии технологического процесса идет последовательное внедрение различных технических решений, которые направлены на совершенствование и ускорение вспомогательных ходов, что приводит к повышению производительности живого труда, но за счет увеличения объема и сложности технологического оборудования.
Третьей, наиболее характерной закономерностью эволюционного пути развития является то, что в ходе последовательного внедрения различных технических решений по мере совершенствования технологического процесса снижается эффективность их внедрения. Иными словами, по мере эволюционного развития технологического процесса для обеспечения одинакового прироста производительности живого труда требуются все увеличивающиеся затраты прошлого труда. Такой вывод совершенно закономерен, так как на начальных стадиях совершенствования технологического процесса реализуются наиболее очевидные и принципиальные технические решения, которые далее только совершенствуются.
Для анализа эволюционного пути развития технологических процессов целесообразно использовать базовую модель процесса. Базовая модель устанавливает взаимосвязь между затратами живого и прошлого труда в технологическом процессе: где 'Ь - производительность живого труда в технологическом процессе, руб./чел. в год.; В - технологическая вооруженность труда в технологическом процессе, руб./чел. и год.; у -коэффициент пропорциональности или показатель уровня технологии.
Предлагаемая базовая модель описывает общую закономерность эволюционного развития технологического процесса. Предполагается, что при технологической вооруженности труда, равной нулю, и производительность живого труда равна пулю. Особые случаи, которые учитывают наличие в технологическом процессе операций с ручным трудом или необходимость некоторого исходного технологического оборудования, без которого технологический процесс вообще не может осуществляться, в данном случае не рассматриваются, так как эти условия не меняют сущности развития процесса.
Показатель уровня технологии однозначно характеризует конкретный технологический процесс, определяет его сущность и техническую реализацию этой сущности, выраженную в характере и последовательности рабочих ходов данного технологического процесса. При эволюционном пути развития, который не затрагивает сущности рабочего хода, уровень технологии процесса остается неизменным. С количественной стороны этот показатель представляет собой обобщающую оценку производительной полезности данной технологии с точки зрения общества. Он рассчитывается как произведение производительностей живого и прошлого труда. Чем больше величина данного показателя, тем более совершенен технологический процесс. Этот универсальный показатель дает возможность сравнить различные технологии в различных отраслях, что обеспечит- определение приоритетов при техническом перевооружении. Отличительной чертой эволюционного пути развития является наличие предела, по достижении которого развитие прекращается, и дальнейшее увеличение технологической вооруженности труда в процессе становится экономически нецелесообразным.
Предельное значение технологической вооруженности труда достигается при обеспечении равенства Ь=Вп,ах. Достижение предела эволюционного развития при Ь=Втах позволяет произвести следующую подстановку: В^ = -^у • В ^ и таким образом у=Вщах. В этой зависимости проявляется еще одна сторона экономической сущности показателя уровня технологии. Он является количественным измерителем максимально эффективной технологической вооруженности для технологического процесса, характеризующегося данным уровнем технологии.
Повышение уровня технологии, т. е. совершенствование процесса, приводит к тому, что в усовершенствованном процессе более эффективно осуществляется перенос живого и прошлого труда на предмет труда, и для достижения одной и той же производительности труда» усовершенствованном процессе необходимо меньше затрат прошлого труда, чем в исходном процессе.
Революционный путь развития технологических процессов характеризуется следующими закономерностями.
Первая закономерность, как и при эволюционном пути развития, такова, что по мере развития технологического процесса происходит
рост производительности живого труда.
Вторая закономерность - снижение затрат прошлого труда на единицу продукции. Уменьшение затрат прошлого труда при одновременном повышении производительности живого труда может происходить только в случае повышения эффективности переноса прошлого труда на предмет труда, т.е. при увеличении уровня технологии. Таким образом, можно сделать вывод о том, что революционный путь развития технологических процессов связан с переходом на более высокий уровень технологии.
Третьей, основной, закономерностью революционного пути развития является его неограниченность. Всегда можно предположить наличие более высокого уровня технологии, чем в данном конкретном технологическом процессе, а, следовательно, для этого конкретного технологического процесса переход на более высокий уровень технологии будет способствовать повышению эффективности переноса прошлого труда на предмет труда.
Для осуществления революционного развития технологического процесса необходим переход на более высокий уровень технологии, но при этом возможны следующие варианты. В первом варианте при переходе на более высокий уровень технологии сразу же реализуется снижение затрат живого и прошлого труда на единицу продукции, т.е. осуществляется скачкообразное революционное развитие техноло гического процесса. В дальнейшем, при эволюционном пути развития этого нового технологическою процесса, произойдет его совершенствование и будет достигнута экономически целесообразная для данного процесса производительность. Во втором варианте после перехода на технологию с более высоким уровнем не происходит снижения затрат живого и прошлого труда на единицу продукции, а возможно даже их повышение, что, казалось бы, позволяет сделать вывод об отсутствии какого-либо развития. Но если проследить дальнейшее эволюционное развитие этого нового технологического процесса, то видно, что по мере совершенствования он быстрее достигнет высоких показателей и выйдет на экономически целесообразную производительность, которая всегда будет выше, чем при исходном технологическом процессе. Можно сделать вывод, что при обоих вариантах происходит развитие, но при первом варианте это происходит более наглядно. В данном случае проявляется еще одна закономерность революционного пути развития — положительный эффект революционного пути развития полностью реализуется только в ходе последующего эволюционного развития нового технологического процесса с более высоким уровнем технологии. Данная закономерность хорошо объясняет несовершенство и сложность новых прогрессивных технологий и ту быстроту, с которой они развиваются и становятся эффективными - в этих процессах изначально заложены значительно большие потенциальные возможности, чем в тех процессах, которые они заменяют. Необходимо только большее или меньшее эволюционное развитие для того, чтобы эти потенциальные возможности полностью проявились.
Наличие некоторого промежутка времени, в течение которого проявляется эффективность революционного пути развития, требует его учета при выборе конкретного варианта развития для конкретного технологического процесса.
Как уже отмечалось, революционный путь развития технологических процессов предполагает совершенствование рабочего хода, которое можно реализовать двумя путями - его изменением и заменой. В свою очередь, замена рабочего хода приводит к новым вспомогательным ходам, которые также могут в дальнейшем совершенствоваться.
Результативность рабочего хода можно повысить вследствие ею замены, т.е. качественно изменив его - перейти к использованию других технологических свойств предмета труда и орудий труда, имеющих другие технологические возможности. Например, переход от некаталитических процессов к каталитическим.
Практика свидетельствует, что чаще всего применяются технические решения революционного типа, в которых не меняется принципиальный тип рабочего хода. Объясняется это тем, что в этом случае сохраняется возможность в какой-то мере просматривать направления разработок этих решений, а также остаются неизменными орудия труда, лишь претерпевая различные доработки и совершенствования. В результате этого возникает ситуация, при которой достигается такое состояние рабочего хода, которое уже более не может совершенствоваться подобными техническими решениями (на современном уровне развития науки и техники).
Выявленные характерные особенности технического развития технологических процессов позволяют формулировать конкретные требования к разработчикам новой техники. Появляется путь выработки наиболее эффективных управляющих воздействий, учитывающих, с одной стороны, объективные потребности технологического процесса, а с другой - возможности в сфере научно-исследовательской и конструкторской деятельности.
Уровень технологии любого производства оказывает решающее влияние на его экономические показатели, поэтому выбор оптимального варианта технологического процесса должен осуществляться исходя из важнейших показателей его эффективности: производительности, себестоимости и качества производимой продукции.
Производительность - показатель, характеризующий количество продукции, изготовленной в единицу времени.
Себестоимость продукции
Себестоимость - совокупность материальных и трудовых затрат предприятия в денежном выражении, необходимых для изготовления и реализации продукции. Такая себестоимость называется полной. Затраты предприятия, непосредственно связанные с производством продукции, называются фабрично-заводской себестоимостью. Соотношение между различными видами затрат, составляющих себестоимость, представляет собой структуру себестоимости.
Все затраты, необходимые для изготовления продукции, делятся на четыре основные группы:
1) затраты, связанные с приобретением исходного сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, топлива, воды, электроэнергии;
2) затраты на заработную плату всего числа работников;
3) затраты, связанные с амортизацией, т.е. отчисления на возмещение износа основных производственных фондов (зданий, сооружений, оборудования и т.д.);
4) прочие денежные затраты (цеховые и общезаводские расходы на содержание и ремонт зданий, оборудования, технику безопасности, оплата за аренду помещений, оплата процентов банку и т.д.).
При составлении калькуляции себестоимости единицы продукции применяют расходные нормы по сырью, материалам, топливу и энергии в натуральных единицах, а затем пересчитывают в денежном выражении.
Соотношение затрат по различным статьям себестоимости зависит от вида технологического процесса. Например, в металлургии при производстве металлов главными затратами являются затраты на энергию (так, в производстве алюминия эти затраты составляют 50% себестоимости). В большинстве же химических процессов, особенно в производстве продуктов органического синтеза, полимеров и др., важнейшей статьей себестоимости служат затраты на сырье (около 70%).
Доля заработной платы в себестоимости продукции тем ниже, чем выше степень механизации и автоматизации труда, его произво дительность.
Амортизация составляет примерно 3—4% себестоимости и зависит от стоимости оборудования, его производительности, организации работы предприятия (отсутствие простоев).
Различают основные затраты (на основные материалы, технологическое топливо, энергию, покупные полуфабрикаты, зарплату основных рабочих) и затраты, связанные с обслуживанием процесса производства и управлением.
Анализ структуры себестоимости необходим для выявления резервов производства, интенсификации технологических процессов. Основными путями снижения себестоимости при сохранении высокого качества продукции являются:
- экономное использование сырья, материалов, топлива, энергии;
- применение высокопроизводительного оборудования;
- повышение уровня технологии.
Качество продукции
От уровня применяемой технологии зависит и качество изготавливаемой продукции. Качество продукции есть совокупность свойств продукции, обусловливающих се пригодность удовлетворять определенные потребности общества в течение установленного периода времени.
В соответствии с методикой оценки качества промышленной продукции выделяют следующие группы показателей качества:
1. Показатели назначения, которые характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область ее применения.
2. Показатели надежности - безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность, долговечность (ресурс, срок службы).
3. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструкторских и технологических решений, обеспечивающих высокую производительность труда при изготовлении и ремонте продукции (коэффициент сборности, коэффициент расхода материалов, удельные показатели трудоемкости).
4. Показатели стандартизации и унификации показывают степень использования стандартизированных изделий и уровень унификации составных частей изделий.
5. Эргономические показатели учитывают комплекс гигиенических, антропологических, физиологических, психологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах.
6. Эстетические показатели характеризуют такие" свойства продукции, как оригинальность, выразительность, соответствие стилю, среде и т.п.
7. Патентно-правовые показатели, характеризующие степень патентоспособности изделия в стране и за рубежом, а также его патентную чистоту.
8. Экономические показатели, отражающие затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию изделий, а также экономическую эффективность эксплуатации.
Экономические показатели играют особую роль, так как с их помощью оценивают качество, надежность, ремонтопригодность продукции, технологичность, уровень стандартизации и унификации, патентную чистоту в их связи с затратами.
Раздел Ш
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ РАЗВИТИЯ
Тема 1. Технологические системы как экономические объекты
Общественное производство характеризуется набором технологий, используемых отраслями. Отрасль, в свою очередь, можно рассматривать как набор однородных технологий с различными интенсивностями их применения. Подобно тому, как отрасли образуют в народном хозяйстве тесно связанные блоки (комплексы), технологии соединяются в более или менее крупные системы. Такие системы связаны изнутри потоками средств производства, которые для одних технологий представляют собой продукты (отходы) производства, а для других служат ресурсами.
Системой называется совокупность, образованная из конечного множества элементов, между которыми существуют определенные отношения. Элемент может одновременно являться системой меньших элементов. Система может быть разделена на подсистемы различной сложности.
Каждая система обладает присущими и точно ее определяющими свойствами. Совокупность значений свойств системы в определенный момент времени называется состоянием системы.
Согласно определению ГОСТа, технологическая система - это «совокупность функционально связанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций».
Первые технологические системы появились при организации цехов ремесленников. Слово «цех» первоначально означало объединение ремесленников одной специальности. Рост производительности труда и его качество в таких цехах обеспечивались за счет передачи опыта и приемов работы, распространения передовых технологических методов изготовления продукции, применения технических приспособлений. Цеховая структура явилась важнейшим этапом совершенствования производительных сил общества.
Второй этап технологического развития производительных сил связан с возникновением производственных мануфактур, обеспечивших резкий рост производительности труда за счет рациональной организации производства. Упрощение отдельных операций и их строгая повторяемость создали наиболее благоприятные условия для использования техники. В результате почти при тех же приемах, инструменте и оснастке, что и у отдельных ремесленников, рабочие мануфактур выпускали в десятки и сотни раз больше продукции на -.одного человека.
Цеха ремесленников и производственные мануфактуры отражают наиболее важные технологические связи - последовательные и параллельные. Таким образом, в процессе и в результате общественного разделения труда создаются предпосылки возникновения технологических систем.
С углублением общественного разделения труда ранее не обособленные производственные операции по изготовлению частичного продукта (полуфабриката) вычленяются и отдельную технологию, а полуфабрикат превращается в готовый товар. Каждая технология, с одной стороны, обеспечивает выпуск хотя бы одного продукта (ради которого она создана), с другой стороны, каждый продукт можно получить различными технологическими процессами. При замене одних технологий другими создаются условия технологического совершенствования.
Современное производство, основанное на последних достижениях науки и техники, должно быть организовано в виде единой, целостной организационно-технологической системы, включающей все стадии и операции основных, вспомогательных и обслуживающих процессов. Таким образом, речь идет о создании технологической системы высокой экономической эффективности, где все этапы взаимосвязаны и направлены на достижение необходимых конечных результатов.
Целью функционирования технологической системы является производство промышленной, строительной, сельскохозяйственной и иной продукции. При этом данная система должна обеспечивать рациональное и экономное использование природных, трудовых, материальных, энергетических, финансовых и других ресурсов.
Структурой системы называется совокупность ее элементов и связей между ними. Система, как правило, состоит из большого числа элементов, связанных между собой и окружающей средой и действующих как единое целое. Например, станки, аппараты, механизмы, агрегаты связаны между собой транспортными потоками сырья, материалов, энергии и т.п.
Структура системы характеризует внутреннюю организацию, порядок и построение и определяет оптимальное функционирование системы. Структура системы зависит от степени ее сложности иерархического уровня, уровня автоматизации, уровня специализации и, типа технологических связей.
1.1. Классификация технологических систем
Все системы делятся на малые и большие. Малые, как правило, ограничены одним типовым технологическим процессом.
Кроме того, технологические системы классифицируются следующим образом:
- четыре иерархических уровня технологических систем'. технологический процесс, производственное подразделение, предприятие, отрасль промышленности;
-три уровня автоматизации: механизированные ,, системы, автоматизированные и автоматические;
- три уровня специализации: специальная технологическая система, т.е. система, предназначенная для изготовления или ремонта изделия одного наименования и типоразмера; специализированная, т.е. предназначенная для изготовления или ремонта группы изделий;
универсальная система, обеспечивающая изготовление изделий с различными конструктивными и технологическими признаками.
По степени гибкости все технологические системы делятся на
- жесткие, рассчитанные на изготовление единой продукции;
- перестраиваемые, которые требуют остановки, демонтажа и замены оборудования при выпуске новой продукции;
- переналаживаемые, в основе которых лежит программируемаякомпьютеризация и прежнее оборудование, но меняется порядок действий, процедур, программа;
- гибкие автоматизированные системы, являющиеся наивысшим типом технологии.
1.2. Свойства технологических систем
Важнейшими свойствами любой технологической системы являются: стабильность и надежность функционирования, гибкость и способность к адаптации, высокая интенсивность, малостадийность и малооперационность, малоотходность и бсзотходность.
Чтобы система соответствовала своей цели, а ее функционирование было оптимальным, она должна быть управляемой. Первой задачей управления системой является перевод ее в нужное состояние. Затем решается задача поддержания управляемой системы в состоянии динамического равновесия и устойчивости (стабильности). Иными словами, управление технологической системой состоит в создании и поддержании таких форм соединения предметов труда, орудий труда, людей, технологических процессов и экономических ресурсов, при которых процесс протекал бы наиболее эффективно.
Важным свойством системы является ее надежность. Надежность системы - это не только надежность оборудования и технологических процессов, но и оптимальность ее структуры, основанная на малостадийности, малооперационности, бесперебойности работы, минимизации затрат на выпуск достаточного количества продукции высокого качества.
Способность к адаптации является важнейшим свойством системы. Под адаптацией понимается такая реакция на изменение внутренней или внешней среды, которая противодействует снижению эффективности функционирования системы.
Гибкость технологии необходима как дискретным, так и непрерывным производствам. Непрерывные производства более пригодны для автоматизации и компьютеризации. Автоматизация производства в сочетании с его гибкостью дает возможность легко осуществлять переход на выпуск нового вида продукции, использование нового сырья и т.д. В гибком автоматизированном производстве переналадка становится органической частью технологии и осуществляется автоматически. Гибкость технологии обеспечивает рост производительности труда как в основном, так и во вспомогательном производстве, сокращает технологический цикл, позволяет лучше использовать'оборудование.
Малостадийность и малооперационность технологической системы дают возможность резко повысить производительность труда и сократить потребность в производственные площадях.
Для функционирования производственной системы большое значение имеют принципы ее организации; непрерывность, ритмичность, замкнутость. Непрерывность и ритмичность обеспечивают наилучшие условия функционирования. Принцип замкнутости многократных циклов способствует созданию высокоэффективных безотходных технологических систем.
Технико-экономический уровень производственной системы характеризуется уровнем орудий труда (инструмент, машины), уровнем предметов труда (сырье, материалы), уровнем рабочей силы (квалификация кадров), технологическим уровнем (уровень производственных процессов), организационно-экономическим уровнем.
Наиболее важным критерием высокого технико-экономического уровня производства является технологический уровень, поскольку высокий уровень средств труда и предметов труда сам по себе не может обеспечить эффективность производства, а при устаревшей технологии снизит фондоотдачу.
Технологический уровень представляет собой оценку качества технологий и тесно связан с техническим уровнем изделий и научно-техническим уровнем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Технологический уровень производственной системы составляют:
• уровень технологической интенсивности процессов;
• уровень технологической организации производства;
• уровень технологической оснащенности;
• уровень управляемости технологической системы.
Уровень технологической интенсивности характеризуется степенью использования материальных, энергетических и временных ресурсов, например, выходом продукта; коэффициентом использования сырья, энергии, производственной площади, мощностью и производительностью оборудования и др.
Уровень технологической организации производства определяется числом операций и стадий процесса, их комбинацией, их взаимозаменяемостью, совмещением, непрерывностью производства, переналаживаемостью процессов при переходе на изготовление других изделий или другие режимы работы.
Уровень технологической оснащенности характеризуется степенью оснащенности производства техническими средствами, а также согласованностью между требованиями технологии и оснащенностью, процесса соответствующими машинами, и уровнем рабочей силы, т.е. уровнем механизации и автоматизации производства, состоянием информационного обеспечения.
Уровень управляемости технологической системы характеризуется степенью достижения оптимальных режимов процесса с целью их наивысшей эффективности и результативности. Высокий уровень управляемости технологической системы - это достижение ее стабильности и надежности, безаварийности, безопасности, гибкости.
1.3. Типы технологических связей
Свойства элементарных технологических процессов распространяются и на технологические системы более высокого иерархического уровня. Однако, последние обладают и собственными специфическими особенностями. Так, например, отрасль, подотрасль, макроэкономический комплекс и народное хозяйство в целом представляют собой технологические системы, требующие специальных методов управления. Уже на уровне предприятия связи в технологической системе отличаются от связей, существующих па более низких уровнях. Рассматривая системы технологических процессов производства, можно выделить следующие системы технологий: параллельные, последовательные и комбинированные. 1. В современных параллельных технологических системах нашла свое отражение ремесленническая цеховая структура. С самого начала развития промышленных методов производства одинаковые или однотипные технологические процессы выделялись в отдельные группы. Такое выделение объясняется удобством управления и обслуживания однотипных механизмов, возможностью совершенствования технологических приемов обучения рабочих и обмена опытом. Это способствует повышению производительности труда и качества изготовленной продукции. Внутри параллельных систем внедрение новых технических решений становится более выгодным, так как трудности освоения и доводки в расчете на единицу оборудования уменьшаются пропорционально числу однотипных единиц. Для инновационного процесса наиболее приспособлены параллельные технологические системы. Вот почему объединение технологических процессов по принципу параллельности пронизывает весь народнохозяйственный комплекс. Параллельные технологические связи широко используются в настоящее время на уровне технологического процесса и участка. Продукция такой технологической системы равна сумме продукции всех составляющих ее элементов. Это является главным признаком параллельности систем данного уровня.
На современных предприятиях цеха формируются по принципу однотипных или похожих технологий: цех штамповки (штамповка объемная, листовая, открытая, закрытая и т.д.), цех литья (литье под давлением, в кокиль) и др. Предприятия объединяются в подотрасли также по принципу сходности их технологических процессов. Параллельные технологические системы и комплексы, несмотря на существенное отличие их от элементарных параллельных процессов обладают теми же основными свойствами. Цель их функционирования - обеспечение наилучших условий для технического развития. Однако характер параллельных связей технологических систем данного уровня отличается от характера параллельной связей цехов или участков, так как предприятия, объединенные в подотрасли, могут различаться по номенклатуре выпускаемой продукции, хотя эта продукция и предназначена для удовлетворения одной и той же потребности.
Характерной особенностью технологических систем ,г...с последовательной связью является то, что выпуск продукции такой системы определяется ее лимитирующим звеном. Последовательные технологические системы разного уровня различаются между собой. В случае последовательной технологической системы высокого уровня действуют дополнительные факторы: связь одного элемента системы с несколькими другими; возможность в некоторых случаях использовать запасы исходных продуктов; значительный разрыв во времени в производстве и поставке составляющих продуктов; возможность выпуска законченных продуктов, которые не используются внутри данной системы отдельными ее составляющими. Результат труда одних составляющих сложной системы может быть предметом труда, орудием или средством труда для других составляющих, а может и не быть использован в производстве какими-то составляющими.
Комбинированная технологическая система — это система, структура которой может быть представлена в виде объединения последовательных и параллельных систем более низкого уровня. Такой вид связи характерен для большинства технологических систем, начиная с цеха.
Все народное хозяйство можно рассматривать как системы технологических процессов разного уровня, последовательные и параллельные связи которых определяют характер его функционирования. Так, последовательность рабочих ходов и переходов образует операцию (последовательное соединение), однотипные операции (станки) объединяются в участки (параллельные соединения), цеха- в предприятия (последовательное соединение), предприятия- в отрасли (параллельное соединение), отрасли- в систему народного хозяйства (последовательное соединение).
Таким образом, четко прослеживается взаимосвязь технологических и организационных структур производства. По мере развития и изменения технологических связей меняется и организационная структура системы управления ими. Например, первоначальный цех видоизменяется в мануфактуру с последовательными технологическими процессами. По мере дальнейшего развития производства роль первоначального цеха уже играют участки (параллельное соединение) с однородным оборудованием. Например, фрезерный участок, токарный, шлифовальный и т.д. Развитие начального цеха привело к разделению функций между отдельными мастерскими, участками внутри мануфактур (последовательное соединение) и к созданию новых организационных структур, т.е. предприятий. Отсюда можно сделать следующие выводы:
1. Организационные структуры управления являются отражением структур технологических систем.
2. Технологические связи первичны относительно организационных.
3. Технологические процессы и их системы строятся по своим законам, организация и управление производством призваны обеспечить их функционирование и развитие.
Следовательно, зная объективные закономерности развития технологических систем, можно создать и оптимальную систему управления ими.
Рассмотрим функции управления в последовательных и параллельных системах. Основная причина выделения параллельных систем технологических процессов заключается в удобстве управления их развитием на любом уровне. Два одинаковых станка удобно совместно обслуживать, модернизировать и заменять на более совершенное оборудование. Аналогично, внедрять передовой опыт и достижения науки удобно на сравнительно однотипных предприятиях одной отрасли. Вот почему целесообразно объединять оборудование по участкам внутри цехов, однотипные технологические процессы ~ внутри предприятий и однотипные предприятия - в отрасли.
Основной функцией управления параллельной системой является обеспечение технологического развития составляющих ее производственных элементов, а обеспечение функционирования элементов системы имеет гораздо меньшую второстепенную значимость. Так, организация поставок комплектующих изделий, сырья, материалов, обеспечение топливом и энергией являются второстепенными задачами на уровне отрасли. В основном это функции предприятий, входящих в отрасль. Главная же задача отраслевого управления состоит в обеспечении научно-технического развития отрасли. То же можно сказать и об управлении техническим развитием цеха с однотипными технологическими процессами.
К структурным образованиям с последовательной взаимосвязью относятся: технологические процессы изготовления отдельных деталей;
предприятия, в которых цеха представляют собой последовательные звенья одного общего технологического процесса; агропромышленный комплекс состоящий из последовательных технологических структур высокого уровня. Для систем с последовательной связью технологических элементов целью управления является поддержание заданного режима функционирования системы, т.е. достижение количественной и качественной сбалансированности выпуска продукции по всем элементам системы. Общими и наиболее важными функциями управления последовательной системой для всех уровней являются: планирование объемов выпуска по элементам системы; материально-техническое снабжение (для самых высоких уровней управления — баланс) производства; оперативное управление и т.д.
Итак, перечисленные уровни управления (вертикальные связи) образуются на основе чередующихся последовательных и параллельных связей технологических структур. По мере формирования управленческого уровня в соответствии с тем или иным типом технологических связей ослабевают и обрываются связи другого типа. Структуру системы управления формируют технологические связи наиболее сильные на данном уровне. Система управления должна меняться вместе с изменением технологических связей, а само управление должно наиболее полно использовать внутренние закономерности научно-технического развития технологических систем. Недоучет взаимосвязи технологических и организационных структур влечет за собой существенные нарушения в производственной деятельности.
Отраслевые производства - это преимущественно параллельные системы, характеризующиеся тем, что выпуск отраслевой продукции определяется суммой выпуска продукции предприятиями отрасли, практически не имеющими друг с другом последовательных технологических связей. Основной функцией отраслевого управления должно быть обеспечение постоянного повышения технического уровня производства как базы роста производительности труда. Планирование же роста объемов выпуска продукции должно быть функцией предприятий, которые являются преимущественно последовательными системами.
При механизированном труде результат рабочего хода зависит от используемого механизма, инструмента и предмета труда, но не от возможностей рабочего. В этом случае можно говорить об уровне технологии процесса.
Динамика развития сложных технологических систем отражает динамику развития ее составляющих. Так, уровень технологии системы технологических процессов зависит от уровня технологии составляющих ее компонентов.
Уровень технологии системы является функцией технологических
процессов. Если наращивать технологическую вооруженность одной или нескольких простых технологий, то при условии их рационалистического развития рабочие ходы технологического процесса всей системы в целом затронуты не будут, однако уровень технологии системы будет изменяться.
Уровень технологии системы зависит также и от взаимных пропорций ее составляющих. Наращивание технологической вооруженности процессов, составляющих систему, будет давать максимальный эффект только при пропорциональном, сбалансированном изменении технологической вооруженности. Это отражает экономическую сущность уровня технологии, который определяет потенциальные возможности рационалистического развития. Таким образом, уровень технологии системы зависит от того, насколько существенно использованы резервы развития составляющих ее технологий. Максимальный рост уровня технологии системы, а следовательно, и производительности труда будет достигаться при равенстве технологической отдачи элементарных технологических процессов. В соответствии с выкладками М.Д. Дворцина 1:
где B1,B2,…BN - технологические вооруженности составляющих системы; Y1,Y2…,YN- соответственно уровни технологии составляющих системы.
Это соотношение показывает, что для достижения максимального роста производительности труда необходимо имеющиеся средства распределить так, чтобы технологические вооруженности составляющих системы пришли в соответствие с уровнем их технологической отдачи. Это является условием максимизации уровня технологии производства в целом. Другими словами, приведенное соотношение определяет качественную сбалансированность системы, а следовательно, и потенциальные возможности развития каждой из технологий по одному пути - рационалистическому или эвристическому, эволюционному или революционному.
Равенство отражает количественную сторону закона пропорционального развития экономики, так как оно определяет зависимость технологического развития каждой из отдельно взятых отраслей от степени развития остальных производственных сфер. Кроме того, это соотношение свидетельствует о достижении оптимума эффективности дополнительных вложений в различные отрасли народного хозяйства. В ситуации, характеризующейся наличием диспропорций в соотношении отдельных составляющих народного хозяйства, вложения не только обеспечат наибольшее приближение к пропорциональному оптимуму, по и вызовут рост уровня технологии.
В рамках простого технологического процесса имеет. место однозначная зависимость между эвристичностью развития этого процесса и ростом его уровня технологии. С одной стороны, прогрессивные изменения или замена рабочего хода технологического процесса вызывают увеличение уровня технологии, с другой, рост уровня технологии возможен только при развитии технологического
процесса по эвристическому пути.
Если система технологических процессов состоит из нескольких простых процессов, то такая зависимость уже не будет иметь места ввиду того, что рост уровня технологии систем происходит не только в результате изменения рабочих ходов, но и в результате изменения пропорций технологических процессов, составляющих систему. Поэтому, чтобы определить границу между эвристическим и рационалистическим путями развития и выявить особенности эволюционного и революционного развития, оптимизируют пропорции составляющих системы и проводят экономический анализ.
Любая система технологических процессов количественно может быть оценена максимумом своей производительности при неизменных уровнях технологии составляющих. Рост уровня технологии, обеспечивающий повышение производительности, является результатом какой-либо рационализации технологических процессов системы. В данном случае качественного изменения в рабочем ходе технологического процесса не происходит, уровни технологии составляющих системы неизменны. В силу объективных причин технологического характера или причин, связанных ограниченностью финансовых, сырьевых, трудовых ресурсов, отдельные составляющие системы могут не соответствовать степени рационалистического развития, обеспечивающей оптимальную производительность системы. Дальнейшее развитие технологической системы путем оптимизации пропорций становится возможным только за счет реализации потенциальных возможностей данного технологического процесса, в результате чего будет достигнут максимальный (потенциальный) уровень технологии в данной системе при неизменных условиях ее составляющих. Этот уровень технологии является верхней границей. Ее достижение будет означать, что последующий прирост уровня технологии данной системы может быть получен только в результате кардинальных перестроек ее рабочих ходов, т.е. при эвристическом развитии.
Потенциальный уровень системы обозначают У. Рост величины У считается признаком эвристического развития систем технологических процессов и показывает не только увеличение реальной производственной системы, но и открывающиеся возможности для роста производительности труда и оптимизации структуры составляющих системы с помощью вложений, направленных на их рационалистическое развитие. Необходимым и достаточным условием эвристического развития технологической системы является рост уровня технологии хотя бы одного из составляющих технологических процессов, входящих в состав системы.
Рост уровня технологии системы технологических процессов в результате наращивания уровня технологии ее составляющих является процессом сложным. Потенциальный уровень системы изменяется пропорционально приросту уровня технологии технологического процесса и его удельному весу в общем производстве. Повышение реального уровня технологии системы зависит еще и от степени рационалистического развития ее составляющих и имеет тенденцию к замедлению в том случае, когда эвристическое развитие в недостаточной степени подкрепляется рационалистическим развитием составляющих.
Наиболее эффективным будет наращивание уровня технологии в технологических процессах, которые, во-первых, характеризуются наибольшим удельным весом в суммарной производительности системы и, во-вторых, являются хорошо развитыми в рационалистическом плане, но обладают относительно низким уровнем технологии Системы технологических процессов неоднородны по восприятию эволюционного и революционного путей развития. Поэтому возможно, основываясь на выявленных закономерностях, определить условия развития компонентов системы.
В случае, когда имеются в виду незначительные рационализации технологического процесса на уровне отдельных предприятий, можно ограничиться максимизацией эффективности непосредственных затрат. Когда речь идет о глобальных перестройках в технологии производства какого-либо продукта (или группы продуктов), то наибольшую важность приобретают вопросы пропорционального и оптимального развития всех составляющих системы технологий.
Эвристическое развитие технологической системы (комплекса, отрасли, подотрасли) может осуществляться за счет соответствующим образом организованного рационалистического развития ее элементов. Однако уровень технологии благодаря росту технологической вооруженности может расти не более чем до средневзвешенного уровня технологии элементов технологической системы. Очевидно, что сама возможность увеличения уровня технологии системы за счет технологической вооруженности возникает только как следствие роста уровней технологии элементов системы. Различие рационалистического и' эвристического путей развития заключается в том, что научные разработки повышают уровни технологии отдельных элементов системы, а последующее оптимально организованное увеличение технологической вооруженности системы создает дополнительный эффект от этих разработок в виде ограниченного прироста уровня технологии системы.
АНАЛИЗ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БАЗОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Тема 1. Анализ и экономическая оценка базовых
технологий в химической промышленности
Химическая промышленность объединяет производства, в которых преобладают химические методы переработки сырья и материалов. Сюда входят предприятия, производящие неорганические кислоты, соли, щелочи, минеральные удобрения, каучуки, смолы, пластические массы и многие другие продукты. В настоящее время трудно найти область народного хозяйства, где бы не использовались достижения химической промышленности. Химические материалы широко применяются в машиностроении (пластмассы, лаки, клеи, герметики, резины), сельском хозяйстве (удобрения и ядохимикаты), здравоохранении (лекарства, витамины, материалы для хирургии) и т.д.
В отрасль химической промышленности входят разнообразные предприятия, отличающиеся как технологическими процессами, так и конечными продуктами производства.
Всю химическую продукцию можно разделить на следующие классификационные группы:
1. Неорганические вещества, включающие следующие основные продукты: аммиак; неорганические кислоты (серная, азотная, соляная);
содовые продукты; щелочи; минеральные удобрения и ядохимикаты;
силикаты (строительная керамика, вяжущие вещества, стекло).
2. Органические вещества: продукция переработки твердых видов топлива; продукция переработки жидкого топлива; продукция
переработки газообразного топлива.
3. Продукты органического синтеза: пластические массы;
химические волокна; каучук и резина; лакокрасочные материалы.
4. Химические реактивы и особо чистые вещества.
5. Медикаменты и химико-фармацевтическая продукция.
Продукция химической промышленности используется в ряде отраслей народного хозяйства как исходный материал. Поэтому качество химических продуктов должно соответствовать требованиям государственных стандартов (ГОСТов). Качество химической продукции зависит как от качества применяемого исходного сырья, так и в значительной степени от уровня технологии ее производства.
Рассмотрим технологию получения химических продуктов (продуктов переработки топлива), нашедших широкое применение в различных областях народного хозяйства.
Топливом называются твердые, жидкие и газообразные горючие вещества, являющиеся источником тепловой энергии и сырьем для химической промышленности.
В результате химической переработки различных видов топлива получают огромное количество углеводородного сырья для Производства пластических масс, химических волокон, синтетических каучуков, лаков, красителей, растворителей и т.п. При добыче нефти из нее выделяют «попутные» газы, которые содержат метан, этан, пропан, бутан и другие углеводороды, используемые в химической промышленности. Источниками углеводородного сырья служат также газы, полученные в результате переработки нефти (крекинге, пиролизе, риформинге). Эти газы содержат предельные углеводороды- метан, этан, пропан, бутан и непредельные углеводороды - этилен, пропилен и др. Кроме того, при переработке нефти могут быть получены и ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилол и их смеси. Одним из важнейших видов химического сырья является природный газ, содержащий до 98% метана. Древесина и древесные отходы являются источником получения целлюлозы, этилового спирта, уксусной кислоты, фурфурола и ряда других продуктов. Из сланцев и торфа производят горючие газы, сырье для производства масел, моторного топлива, высокомолекулярных соединений и т.п.
Сжигание топлива обеспечивает энергией тепловые электростанции, промышленные предприятия, транспорт, быт. Значение топлива как химического сырья с каждым годом растет.
Поскольку в мировом топливном балансе повышается роль твердого топлива, то во всем мире разрабатывают методы получения из углей и сланцев дешевого жидкого и газообразного топлива, а также химического сырья.
Развитие угольной и ядерной энергетики даст в будущем возможность прекратить потребление нефти и природного газа в энергетических целях и полностью передать эти виды топлива в сферу промышленности как сырье для химической промышленности, а также для синтеза белков и жиров.
Все виды топлива по агрегатному состоянию делятся на твердые, жидкие и газообразные; по происхождению – на естественные и искусственные (см.табл. 2).
Искусственное топливо получают в результате переработки естественного топлива.
|
Агрегатное состояние топлива |
Топливо |
|
|
Естественное |
Искусственное |
|
|
Твердое |
Древесина, торф, уголь, сланцы |
Кокс, полукокс, древесный уголь |
|
Жидкое |
Нефть |
Бензин, керосин, лигроин, мазут и др. |
|
Газообразное |
Природный газ, попутные газы |
Коксовый газ, генераторные газы, газы нефтепереработки |
Твердое топливо состоит из горючей органической массы и негорючей (минеральных примесей) и балласта. Органическая часть топлива состоит из углерода, водорода и кислорода. Помимо этого в ней могут содержаться азот и сера. Негорючая часть топлива состоит из влаги и минеральных веществ.
Важнейшим жидким топливом является нефть. Нефть содержит 80-85% углерода, 10- 14% водорода и представляет собой сложную смесь углеводородов. Помимо углеводородной части в нефти имеются небольшая неуглеводородная часть и минеральные примеси. Углеводородная часть нефти состоит из углеводородов трех рядов: парафинового (алканы), нафтенового (циклены) и ароматического (арены).
Газообразные парафиновые углеводороды от СН4 до СдНю находятся в нефти в растворенном состоянии и могут быть выделены из нее в виде попутных газов при добыче нефти. Жидкие парафиновые углеводороды от С^Нц до С1зНз4 составляют основную массу жидкой части нефти и жидких фракций, получаемых при ее переработке.
Твердые парафиновые углеводороды от Ск.Н.м.и выше растворены в нефти и могут быть выделены из нее.
Нафтеновые углеводороды представлены в нефти главным образом производными циклопентана и циклогексана.
Ароматические углеводороды содержатся в нефти в. виде бензола, толуола, ксилола в небольших количествах.
Неуглеводородная часть нефти состоит из сернистых, кислородных и азотистых соединений. Кислородные соединения — это нафтеновые кислоты, фенолы, смолистые вещества.
Минеральные примеси - это механические примеси, вода, минеральные соли, зола. Механические примеси - твердые частицы песка, глины, пород - выносятся из недр земли с потоком добываемой нефти.
Вода в нефти присутствует в двух видах:
а) свободная, отделяемая от нефти при отстаивании;
б) в виде стойких эмульсий, которые могут быть разрушены только специальными методами.
Минеральные соли, например, хлориды магния и кальция, растворены в воде, содержащейся в нефти.
Зола составляет в нефти сотые и даже тысячные доли процента.
Твердые виды топлива перерабатывают следующими методами:
пиролиз или сухая перегонка, газификация и гидрирование.
Пиролиз осуществляется при нагревании топлива без доступа воздуха. В результате протекают физические процессы, например, испарение влаги, и химические процессы - превращение компонентов топлива с получением ряда химических продуктов. Характер отдельных процессов, протекающих при переработке различных топлив, различен. В основном все они требуют подвода тепла извне. Нагрев реакционных аппаратов производится горячими дымовыми газами, которые передают тепло топливу через стенку аппарата или же при непосредственном соприкосновении с топливом.
Газификация — процесс переработки топлива, при котором органическая часть его превращается в горючие газы в присутствии воздуха, водяного пара, кислорода и других газов. Этот процесс экзотермический. Температура газификации составляет 900 - 1100 °С.
Гидрирование—переработка твердого топлива, при которой под влиянием высокой температуры, при действии водорода и в присутствии катализаторов происходят химические реакции, приводящие к образованию продуктов, более богатых водородом, чем исходное сырье. Качество и количество продуктов, полученных при гидрировании, зависит от вида перерабатываемого топлива, от условий проведения процесса и ряда других факторов.
Методы переработки нефти различны и их можно разделить на две группы: физические и химические.
Физические методы переработки основаны на использовании физических свойств фракций, входящих в состав нефти. Химических реакций при этих методах переработки не протекает. Наиболее распространенным физическим методом переработки нефти является ее перегонка, при которой нефть разделяют на фракции.
Химические методы переработки основаны на том, что под влиянием высоких температур и давления в присутствии катализаторов углеводороды, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах, претерпевают превращения, в результате которых образуются новые вещества.
Термический крекинг — химический метод переработки нефти, суть
которого заключается в расщеплении длинных молекул тяжелых углеводородов, входящих в высококипящие фракции, на более короткие молекулы легких, низкокипящих продуктов. Термический крекинг протекает при высоких температурах 450 - 500 °С и повышенном давлении. Термический крекинг, проводимый при температуре 670 -1200 °С и при атмосферном давлении, химические называется пиролизом.
Каталитическим называется крекинг с применением катализатора. Применение катализатора позволяет снизить температуру крекинга и не только увеличить количество получаемых продуктов, но и улучшить их качество. Катализаторами служат глины типа бокситов, а также синтетические алюмосиликаты, содержащие 10-25% АL2Оз, SiO2. Температура крекинга — 450 - 500 °С. Процесс идет при повышенном давлении Разновидностью каталитического крекинга является риформинг. Катализатором служит платина, нанесенная на окись алюминия.
С помощью описанных методов переработки естественных видов топлива получают искусственное твердое, жидкое и газообразное топливо, а также важнейшие виды нефтепродуктов.
Продукты прямой перегонки нефти можно разделить на три группы: топливные фракции, масляные дистилляты и гудрон Наиболее ценной топливной фракцией являются бензины, в состав которых входят углеводороды с температурой кипения 180 - 200 °С. Бензины применяются.
как компоненты автомобильных и авиационных бензинов и в качестве растворителей.
Лигроины включают углеводороды с температурами кипения 105-220 °С. Легкий лигроин (с температурой кипения 105-150 °С) используется как сырье для дальнейшей переработки на бензины, а тяжелый - как компонент реактивных топлив или растворителей для лакокрасочной промышленности. Керосины - углеводородная фракция с температурами кипения 140 - 330 °С. Применяются в качестве осветительного керосина, а также в качестве реактивных и дизельных топлив.
Газойль - фракции с температурами кипения до 400 °С. Легкий газойль (соляр) является основой дизельных топлив. Тяжелые газойли являются сырьем для дальнейшей переработки.
Мазут - фракция, включающая углеводороды, парафин, маслянистые и смолистые вещества с температурой кипения свыше 300 °С. Легкие мазуты применяются в качестве котельного топлива и топлива газовых турбин; тяжелые - идут на дальнейшую переработку.
Масляные дистилляты - фракции, состоящие из углеводородов С20 – С70. Температуры кипения веществ, входящих в их состав, составляют 350°- 550 °С. Масляные дистилляты применяют для получения большого количества смазочных и специальных масел.
Гудрон состоит из смолистых веществ, парафинов и некоторого количества тяжелых углеводородов циклического строения. Гудрон-полупродукт для получения битумов и кокса. Некоторые виды гудрона Применяются в качестве смягчителей для резиновой промышленности.
Продуктами крекинга являются: крекинг—бензины, крекинг—газы и крекинг-остаток.
Крекинг-бензины применяют в качестве компонентов автомобильных бензинов. Крекинг-газы используются в качестве топлива и как сырье для синтеза органических соединений. Крекинг-остаток является смесью смолистых и асфальтовых веществ с некоторым количеством непрореагировавшего сырья. Применяется крекинг-остаток как котельное топливо и сырье для производства битума.
К технико-экономическим показателям нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности относятся: производительность и мощность оборудования, интенсивность процесса, производительность труда, себестоимость продукции, капитальные затраты. Коксохимическая и нефтеперерабатывающая отрасли промышленности характеризуются высокой материале- и энергоемкостью. Затраты на сырье при производстве нефтепродуктов составляют 50 - 75%. Следовательно, основным фактором, влияющим на себестоимость, является снижение затрат на тонну выпускаемой продукции, которое можно осуществить совершенствованием технологических процессов переработки нефти и кокса, применением каталитических процессов, более совершенных аппаратов и комплексной автоматизации, что ведет к сокращению капитальных затрат, затрат на энергию и пар, повышение производительности труда.
Раздел V
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ
Тема 1. Особенности развития технологических систем на уровне
предприятия и отрасли
1.1 .Технологическое развитие на уровне предприятия
Современное предприятие представляет собой технологическую систему, состоящую из взаимосвязанных по горизонтали и вертикали подсистем. Горизонтально связаны: техническая система (машины, оборудование, здания, сооружения); технологическая (набор и последовательность операций и процессов производства), организационная, обеспечивающая рациональное использование предметов и средств труда, рабочей силы и создающая условия для применения наиболее прогрессивных приемов и методов работы; подсистема трудовых ресурсов, экономическая, которая выражает единство экономических процессов в производстве и хозяйственных связей всего производственного цикла.
Первую, низшую ступень иерархической структуры предприятия образуют типовые технологические процессы, операции и стадии которых являются элементами данной подсистемы. Вторую ступень составляет совокупность типовых основных и вспомогательных технологических процессов и аппаратов, управляемых АСУТП. Сюда относятся неоднородные по характеру протекания технологические процессы. Третья, высшая ступень иерархической структуры предприятия - это технологические системы совокупности цехов, системы оперативного управления, системы организации производства, реализации готовой продукции и т.д. Задачу управления этой ступенью решает автоматизированная система управления предприятием.
1.2.Формирование и развитие технологических систем предприятия с дискретным производством.
Процесс формирования и развития технологических систем предприятий с преимущественно дискретным производством имеет свои отличительные особенности по сравнению с процессом формирования и развития систем ' технологий предприятий, характеризующихся преимущественно непрерывным производством. Примером предприятий с преимущественно дискретным производством могут служить предприятия машиностроительного комплекса.
Машиностроительное предприятие получает сырье, уже подвергнутое обработке на металлургических заводах (сортовой прокат, стальные слитки и др.). Продукцией машиностроительного предприятия являются машины (станки, прессы, трактора и другие машины и агрегаты). Современная машина представляет собой сложное изделие, состоящее из большого числа деталей различного назначения, конструкции и размера. Поэтому процесс изготовления машины является сложным производственным процессом, который расчленяется на более простые процессы изготовления отдельных деталей, их сборки в узлы и агрегаты, процессы общей сборки, отделки и испытания машины. Производственный процесс включает в себя основные, вспомогательные и обслуживающие процессы.
Основной процесс на машиностроительном предприятии разделяется на три стадии:
1. Заготовительная - изготовление литых, кованых, штампованных и других заготовок.
2. Обрабатывающая - обработка заготовок различными методами (резание, термообработка и др.).
3. Сборочная - сборка деталей в узлы и агрегаты, общая сборка и отделка, испытание машины.
Основной задачей заготовительного производства является придание заготовке формы и размеров, максимально приближающихся к формам и размерам готовой детали, а также обеспечение необходимых свойств: прочности, твердости, вязкости и др.
Вспомогательные и обслуживающие процессы должны обеспечивать бесперебойное и эффективное выполнение основного производственного процесса. К обслуживающим процессам относятся: транспортные, складские и хозяйственные (уборка, очистка).
Структура производственного процесса зависит от характера изготавливаемой продукции: от числа деталей, узлов, механизмов, агрегатов, образующих изготавливаемую машину; от требуемой точности изготовления деталей; от вида применяемых материалов (металл, дерево, полимерные материалы и т.п.). '' Производственный процесс должен быть организован таким Образом, чтобы обеспечить наиболее экономичное и эффективное изготовление продукции.
Цеховые технологические системы машиностроительных предприятий формируются по принципу однородности технологических процессов или операций по изготовлению различных изделий, например: литейные, сварочные цеха, цеха механообработки и т.д.
По иерархическому признаку цеховые технологические системы подразделяются на технологические системы низшего и высшего уровней.
Низший уровень— это производственные участки (отделения). Расстановка оборудования осуществляется не по ходу технологического процесса, а по групповому признаку.
Описанная структура характерна для предприятий с единичным и мелкосерийным производством. Формирование систем технологий на предприятиях массового производства состоит в чередовании параллельных и последовательных цеховых технологических структур. Например, заготовительные цеха являются параллельными технологическими системами, а механические и сборочные — последовательными.
Особенности развития технологических систем предприятия обусловлены их структурой. Так, параллельная система предприятия состоит из независимых составляющих, каждая из которых обладает потенциальной возможностью развития. Эффективность развития такой системы должна характеризоваться ростом суммарного выпуска продукции. Однако наиболее важными результатами работы параллельной технологической системы являются не количественные, а качественные изменения производимой продукции, так как именно технологическое развитие создает возможность получения новых продуктов на основе новых технологий. При решении задачи развития параллельной системы наиболее логичным направлением является поиск самых слабых ее составляющих и воздействие на них. В этом случае получают выигрыш по двум направлениям. Во-первых, происходит развитие слабой составляющей, т.е. перевод ее на более высокую ступень, что приводит к ликвидации в системе звена, которое в наибольшей степени снижает качественную характеристику системы. Во-вторых, наибольшими возможностями развития также обладает слабая составляющая, так как другие, более развитые, обычно уже исчерпали свои возможности в процессе развития.
Если независимые элементы в параллельных системах по-разному воспринимают эволюционное и революционное развитие, то следует ставить задачу не развития вообще, а определять предпочтительность того или иного вида развития применительно к составляющим элементам системы. Например, устаревшие технологические процессы внутри цехов плохо воспринимают попытки усовершенствовать их за счет механизации или автоматизации. Необходим процесс качественного изменения метода технологического воздействия, т.е. замены технологического процесса.
Технологические системы с высоким уровнем технологии, но недостаточно оснащенные техникой, • механизирующей работу вспомогательных ходов, должны хорошо, воспринимать механизацию и автоматизацию.
1.3.Формирование и развитие технологических систем предприятий с непрерывным производством
К предприятиям с преимущественно непрерывным производством относятся предприятия металлургического, химико-лесного и других комплексов.
Эти предприятия являются в основном последовательными технологическими структурами, включающими последовательный ряд взаимосвязанных технологических процессов превращения предметов труда в готовую продукцию. Участки и цеха таких предприятий технологически связаны выпуском конечной продукции. Характерной особенностью данной технологической системы является тот факт, что продукция одного звена последовательной- системы служит сырьем для её предыдущего звена. Основной структурной единицей последовательной системы являются поточные и автоматические линии, оборудование располагают но ходу производственного процесса. Главный критерий развития последовательных структур — уровень роста выпускаемой продукции.
Возможны различные варианты развития последовательных систем технологий на уровне предприятия. Все они обусловлены пропорциональным развитием всех составляющих. Каждая составляющая в отдельности может развиваться как эволюционным, так и революционным путем. В последовательных технологических системах так же, как и в параллельных, нужно говорить об адресности управления развитием. Особенность развития последовательной системы обусловлена тем, что она обеспечивает дополнительный прирост производимой продукции в результате увеличения мощности лимитирующего звена. При этом всегда возникает новое лимитирующее звено, ограничивающее выпуск продукции. Изменения лимитирующего звена могут быть связаны с отказом конкретного оборудования, необходимостью его остановки для проведения ремонтных работ, срывов в поставке сырья, чрезмерных отклонениях от уровня качества или различных других организационных неувязок. Чем менее жесткая связь в последовательных системах, тем меньший ущерб наносят полные или частичные выходы из строя последовательных звеньев.
1.4. Отраслевые особенности технологического развития
Любая отрасль промышленности должна рассматриваться как открытая технологическая система, где на соответствующей производственной цепочке сырье претерпевает ряд технологических преобразований для превращения его в конечную продукцию. Поэтому важным свойством отраслевой системы являются ее независимость, а также характер внутренних и внешних связей.
С точки зрения количества и качества связей отраслевые системы подразделяются на системы с сильными внешними связями и сильными внутренними связями. Так, например, черная металлургия является отраслевой технологической системой с сильными внутриотраслевыми и слабыми внешними связями, о чем свидетельствуют данные потребления ее продукции внутри отрасли и в других отраслях промышленности. Внутриотраслевое потребление черных металлов составляет около 81%, за пределы отрасли идет в основном готовая продукция, из которой около 39% стального проката потребляет. машиностроение, около 19% - строительство и 3% - транспорт.
Примером отраслевой технологической системы с сильными внешними связями и минимумом внутриотраслевых связей может служить химическая промышленность. Продукция химической промышленности потребляется легкой, пищевой, мебельной, электротехнической, радиоэлектронной отраслями, а также машиностроением и строительством. Причем качество продукции и уровень технологии химической промышленности оказывают значительное влияние как на уровень развития этих отраслей, так и всего хозяйства в целом. Отраслевые технологические системы функционируют как в пределах отрасли, так и в межотраслевых комплексах. В результате технологического развития под воздействием новых технологий происходят структурные сдвиги в отраслевых системах, возникают интеграционные явления. Отраслевая интеграция проявляется в создании новых производств и качественно новом объединении предприятий на основе межотраслевых ивнутриотраслевых технологических связей.
Показатель уровня технологии систем можно определить по формуле:
где П - общественная производительность труда; У- уровень технологии;
В - технологическая вооруженность труда.
Повышение уровня технологии (революционный путь развития) свидетельствует о качественных изменениях, технологического способа производства в технологическом комплексе. Увеличение технологической вооруженности (эволюционный путь развития) связано с повышением 'технической оснащенности производства без существенного изменения его технологических принципов.
Научно-технический прогресс (НТП) — это процесс совершенствования средств труда, являющийся исходной основой развития производительных сил общества. НТП в своем историческом развитии выступает в двух формах — эволюционной и революционной. Если эволюционная форма предполагает постепенное развитие и изменение техники, то революционная — качественный скачок, переход к новому типу средств труда, базирующийся на принципиально новых открытиях науки. Революционная форма НТП — это научно-техническая революция (НТР), которая обусловлена общественными потребностями и уровнем развития производительных сил крупного машинного производства. Одной из разновидностей качественных скачков в ходе последовательно сменяющих друг друга этапов НТР является технологическая революция.
Технологическая революция — это качественный скачок в развитии Технологии переработки и преобразования информации, энергии и вещества, базирующийся на освоении новых структурных уровней организации материи, форм ее движения. Среди таких базовых технологий можно выделить следующие: механическую, физическую, химическую и биотехнологическую. Вся предшествующая история технологий может быть рассмотрена как с позиции совершенствования механической технологии, так и ее последовательной замены другими видами технологии. В ходе научного прогресса усиливается взаимосвязь научного, технического и технологического процессов.
Из всего многообразия направлений научно-технического прогресса на различных этапах развития общества принято выделять приоритетные, которые имеют первостепенное значение и получают первоочередное внимание ввиду социальной значимости разрабатываемых проблем. Такие направления отличаются более высокими темпами развития, большей концентрацией кадров и материальных ресурсов. Приоритетные направления могут быть национальными (отдельных стран), региональными (международных экономических объединений и организаций) и глобальными. По сути своей они обусловливаются типом организации общества и его экономическими отношениями. Выделение приоритетных направлений НТП — принципиальная особенность стратегии научно-технического развития в передовых в научном и экономическом отношениях странах. Приоритетные направления, ускоренное развитие которых является определяющим фактором интенсификации экономики и достижения наивысшего уровня научно-технического развития на современном этапе: - электронизация народного хозяйства;
- комплексная автоматизация;
- дальнейшее развитие энергетики и, прежде всего, атомной энергетики;
- новые материалы и технология их производства и обработки;
- биотехнология.
Электронизация народного хозяйства позволяет обеспечить все сферы производства наиболее передовыми средствами вычислительной техники. В результате электронизации кардинально повышается производительность труда, происходит экономия ресурсов, материалов и энергии, ускорение научно-технического прогресса в народном хозяйстве, резкое сокращение сроков научных исследований, качественная перестройка непроизводственной сферы. Электронизация народного хозяйства включает:
1. Создание супер-ЭВМ нового поколения с быстродействием более 10 млрд операций в секунду, с использованием принципов искусственного интеллекта. Это стало возможным при переходе к качественным методам проектирования компьютеров— параллельной обработке данных, т е. переход от шаговой работы одного процессора к параллельной работе нескольких процессоров, решающих одну задачу. Традиционная схема ЭВМ позволяет обеспечить быстродействие (с использованием современной элементной базы) до 69 млн операций в секунду, а возможности многопроцессорной машины теоретически значительно выше. Кроме того, использование большого числа процессоров вместо одного позволяет делать их проще и надежнее. В ЭВМ нового поколения используются сверхбольшие интегральные схемы с плотностью интеграции 105 на логический элемент, волоконно-оптические средства связи и другие нововведения. В результате созданы ЭВМ пятого поколения с искусственным интеллектом, которые могут не только хранить данные, но и оценивать их по степени важности и связывать с другой информацией; могут оценивать поступающую информацию, сравнивая с уже имеющейся, сокращая время на ее ввод;могут воспринимать человеческую речь, различать голоса, буквы и другую образную информацию и, используя ее, вести естественный диалог с оператором.
2. Создание массовых средств вычислительной техники, персональных ЭВМ с развитым программным обеспечением для широкого насыщения отраслей народного хозяйства, научно-исследовательских и конструкторских организаций, компьютеризация сферы образования и быта. При создании новых персональных ЭВМ предусматривается увеличение объема памяти, расширение возможностей при выводе графики на экран дисплея и введение цвета, обеспечение программной совместимости с другими моделями, увеличение быстродействия машины и т.д. Персональная ЭВМ должна удовлетворять следующим требованиям: иметь небольшие размеры и автономность функционирования, аппаратные средства на базе микропроцессорной техники, универсальность, простоту освоения и эксплуатации.
3. Создание единой системы передачи цифровой информации, обеспечивающей резкое повышение пропускной способности и надежности системы связи и унификации применяемых технических систем. Внедрение цифровой видео- и звукозаписывающей техники значительно повышает качество воспроизведения и возможности обработки информации, практически ликвидирует помехи и сбои при передаче информации на большие расстояния.
4. Создание широкой гаммы разнообразных приборов, датчиков, контрольно-измерительных средств на основе передовых достижений микроэлектроники для неразрушающего контроля деталей машин и строительных конструкций, измерения состава и структуры материалов, ускоренного проведения научных исследований, позволяющих повысить эффективность производства, надежность и качество продукции. Микропроцессоры, которые расположены в различных частях технологических систем, позволяют автоматизировать и оптимизировать сложнейшие процессы, управление которыми от одного процессора потребовали бы чрезмерного усложнения систем.
5. Создание единой унифицированной системы изделий электронной техники и, в первую очередь, нового поколения сверхбольших интегральных схем и оборудования для их производства, различных новых видов изделий. Сверхбольшая схема содержит до миллиона транзисторов при собственной массе около 100 мг. Она может быть встроена в более сложную систему или выполнять функции самостоятельно. В одной сверхбольшой интегральной схеме, выполненной в виде кристалла, могут быть объединены несколько процессоров с нейро-подобными связями. Кроме выполнения основных функций, такие кристаллы могут осуществлять самодиагностику и саморемонт, обучаться и распознавать образы. Новым типом интегральных схем является высоковольтная интегральная схема, которая при малых размерах, низкой стоимости и простоте обслуживания может совмещать свойства компьютера и способности выполнения операций, связанных с перемещением и подачей электрического тока, для чего до сих пор требовалось множество транзисторов и других компонентов.
Реализация этих и других задач по данному приоритетному направлению НТП позволит значительно увеличить темпы роста национального дохода, снизить материалоемкость, энергоемкость продукции в 1,5 - 2 раза, сократить в 2 - 3 раза сроки разработки и реализации научных программ и технических проектов, повысить качество продукции и снизить производственные затраты.
Широкомасштабная комплексная автоматизация отраслей народного хозяйства включает:
I. Применение быстроперестраиваемых и гибких производственных систем различного назначения, а также организацию полностью автоматизированных цехов и заводов. Наиболее актуально внедрение гибких производственных систем при автоматизации многономенклатурного производства, на которое приходится подавляющая часть общего объема производства в самых различных отраслях промышленности. Применение гибких производственных систем в народном хозяйстве значительно повысит эффективность производства, позволит сократить сроки и затраты при освоении новых видов изделий в 1,5-2 раза, повысит производительность труда в 2 - 5 раз, сократится численность работающих, улучшатся и условия труда. Быстроперестраиваемые системы в настоящее время создаются и на базе роторных линий за счет перехода к роторно-конвейерным линиям. Собственно роторная линия представляет собой автоматическое устройство, действие которого основано на совместном движении по окружности инструмента и обрабатываемого предмета. В одну автоматическую линию можно объединить несколько роторов, включая роторы с захватами для передачи деталей от одного ротора другому. Роторный принцип обработки универсален, при этом обеспечиваются надежность работы, точность и высокая (тысячи деталей в минуту) производительность. Гибкость обеспечивается в роторно-конвейерных линиях, в которых инструментальные блоки находятся не на дисках роторов, а на огибающем их конвейере, что позволяет автоматически заменять инструмент при переналадке линии.
2. Применение систем автоматизированного проектирования (САПР) и технологической подготовки производства (АСУ ТПП), автоматизации и ускорения исследований и экспериментов (АСНИ), автоматизированных систем управления производством (АСУП) и управления технологическими процессами (АСУ ТП), интегрированных систем управления (ИАСУ). Внедрение таких систем позволило сократить затраты на проектирование и изготовление деталей, повысить качество планирования, учета, контроля и организации производства, сократить сроки его технологической подготовки. Сочетание гибких производственных систем с системами машинной научно-технической и организационной подготовки производства позволит создавать гибкие автоматизированные производства.
3. Применение промышленных роботов и манипуляторов в отраслях народного хозяйства. Современные роботы имеют манипуляторы с большим числом степеней свободы, т.е. возможностью перемещения в самых различных направлениях. Информационно-вычислительный комплекс, встроенный в различные узлы робота, существенно расширяет его возможности.
Осуществление данного приоритетного направления приведет к кардинальному повышению производительности труда в базовых отраслях народного хозяйства, надежности, качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции. Существенно поднимет общий технологический уровень и эффективность производства, резко сократит ручной и малоквалифицированный труд.
Главная цель ускоренного развития атомной энергетики — глубокая качественная перестройка энергетических хозяйств, повышение эффективности и надежности электроснабжения, сокращение использования органического топлива, охрана окружающей среды и рациональное использование энергии. Достижение поставленной цели связано с решением следующих проблем:
1. Создание новых, эффективных методов и средств обработки, транспортировки и захоронения радиоактивных отходов, использование природного урана.
2. Совершенствование и дальнейшее сооружение атомных электростанций с реакторами водо-водяного типа с повышенной технико-экономической эффективностью, высокой степенью стандартизации и унификации оборудования и качественно новыми высоконадежными системами управления, контроля и автоматизации технологических процессов.
3. Разработка оборудования для реакторов на быстрых нейтронах, воспроизводящих в процессе работы ядерное топливо. Основным преимуществом этих реакторов является использование более распространенного в природе урана-238. Применение подобных реакторов позволит в десятки раз повысить эффективность использования ядерных ресурсов. Более того, в процессе работы такого реактора образуется плутоний-239, который со временем можно будет использовать как топливо ядерных реакторов.
Осуществление поставленной задачи по данному приоритетному направлению позволит обеспечить наращивание энергетического потенциала страны, снизит капиталовложения в топливодобывающие отрасли промышленности, высвободит значительное количество топлива для других нужд, расширит ресурсную базу ядерной энергетики, повысит надежность и безопасность АЭС.
Следует отметить, что ускоренное развитие атомной энергетики необходимо сочетать с расширением использования альтернативных или нетрадиционных источников энергии—солнечной, геотермальной, ветровой, приливной. Такие источники являются возобновляемыми, они не загрязняют окружающую среду, экономически эффективны, позволяют создавать комплексные производства (использование геотермальных вод для получения энергии будет сочетаться с извлечением содержащихся в них полезных ископаемых).
Применение в народном хозяйстве принципиально новых видов материалов, обладающих различными ценными свойствами, а также создание промышленных технологий их производства, и обработки связано с решением следующих проблем:
1. Создание промышленного производства новых высокопрочных, жаропрочных и стойких к коррозии композиционных и керамических материалов и широкое использование их в электротехнике и электронике, металлургии, химии и медицине. Внедрение новых материалов дает возможность переходить к принципиально новым технологическим процессам. Например, создание материалов, обладающих сверхпроводимостью при достаточно высоких температурах, позволяет подойти к революционному перевороту в технике. Уже сейчас имеются материалы с уникальными свойствами -память формы, отсутствие звука при ударе или трении, сочетание сверхпрочности и сверхлегкости и др.
2. Применение новых пластических масс, способных заменить металлы и сплавы и улучшить качество и долговечность машин. Такие пластмассы обладают большей теплостойкостью, чем большинство конструкционных материалов, прочны и легки, что позволяет их использовать вместо традиционных материалов с большей эффективностью. Например, 1 т термопластов освобождает в народном хозяйстве до 10 т цветных металлов и легированных сталей.
3. Создание новых износостойких и других материалов из черных и цветных металлов с использованием методов порошковой металлургии. Наиболее эффективна порошковая металлургия из-за резкого снижения отходов при изготовлении деталей, сокращения числа технологических операций и трудоемкости при одновременном повышении качества продукции, возможности создания принципиально новых материалов, которые нельзя получить никаким другим способом. К таким материалам относятся фильтровые, фрикционные, сверхтвердые, полупроводники и др. Особо следует сказать о композитах, т.е. материалах, полученных армированием порошковой массы неметаллическими компонентами. В числе таких композитов-углепластики - углеродные волокна, покрытые алюминием. Стойкость композиции вольфрам - медь при изготовлении из нее электродов в несколько раз выше, чем у материалов, традиционно применяемых для электроэрозионной обработки или контактной сварки.
Не менее важно использование порошков для напыления на поверхность детали прочного покрытия, что позволяет практически полностью восстанавливать изношенные детали.
4. Создание, новых полупроводниковых материалов, металлов и их соединений высокой чистоты с особыми физическими свойствами; новых аморфных и микрокристаллических материалов, обладающих уникальными свойствами.
5. Совершенствование технологии непрерывной разливки стали и применение технологии внепечной обработки для повышения ее качества. В настоящее время разработан принципиально новый метод разливки стали - непрерывное литье с горизонтально расположенным кристаллизатором. Схема с двусторонним вытягиванием слитка позволяет значительно снизить капитальные затраты на строительство цехов по сравнению с традиционными схемами (вертикальной и радиальной), повысить производительность труда и улучшить его условия.
6. Создание серии технологических лазеров и их внедрение для термической и размерной обработки, сварки и раскроя; оборудования для плазменной, вакуумной и детонационной технологии нанесения различных покрытий; технологий с применением высоких давлений, импульсных воздействий, вакуума для синтеза новых материалов и формообразования изделий. Область применения лазеров постоянно расширяется. Например, только в термообработке с помощью лазеров осуществляют поверхностную закалку металлов, отжиг, упрочнение сварных швов, поверхностное легирование, а еще и создание защитных покрытий и остеклование. С помощью сверхвысоких давлений получают алмазы и сверхтвердые материалы, металлокерамические изделия и сверхпроводники, осуществляют сварку и резку, брикетирование и очистку отливок, формообразование, сборку и многое другое.
Ускоренное развитие биотехнологии позволит резко увеличить запасы продовольственных ресурсов, освоить новые возобновляемые источники энергии, обеспечить предупреждение и эффективное лечение тяжелых болезней, дальнейшее развитие безотходных производств и сокращение вредных воздействий на окружающую среду.
2.1. Прогрессивные виды технологий
Необходимость постоянного обновления продукции в соответствии с требованиями рынка, решение экологических проблем и потребность в высокоэффективном производстве обусловливают не только постоянное совершенствование традиционных технологических процессов, но и создание принципиально новых технологий, список которых обширен. Возможно также сочетание в одном технологическом процессе сразу нескольких технологий. В ряде случаев элементы принципиально новых технологий удачно дополняют традиционные технологические процессы. Таковы, например, комбинированные технологии: магнитно-абразивная, плазменно-механическая, лазерно-механическая и др.
К прогрессивным и наиболее значимым современным технологическим процессам относятся электронно-лучевая, лазерная, мембранная технология, а также порошковая металлургия.
Среди множества принципиально новых технологий лазерная технология является одной из самых перспективных. Благодаря направленности и высокой концентрации лазерного луча удается выполнять технологические операции, вообще невыполнимые каким-либо другим способом. С помощью лазера можно вырезать из любого материала детали сложнейшей конфигурации, причем с точностью до сотых долей миллиметра, раскраивать композитные и керамические материалы, тугоплавкие сплавы, которые вообще не поддаются резке каким-либо другим способом. Лазерный инструмент все чаще применяют вместо алмазного. Он дешевле и во многих случаях может заменять алмаз. Весьма эффективным и экономичным процессом является лазерная сварка. Прочность сварных швов при лазерной сварке в несколько раз выше обычной, это очень важно для многих отраслей, например, атомной энергетики, химии и др. Лазерная сварка дает возможность избежать деформации свариваемых деталей; производительность агрегатов лазерной сварки в 5-8 раз выше, чем у современных сварочных автоматов. Лазерные технологии более производительны и благодаря поверхностному упрочнению деталей позволяют увеличить срок службы изделий в 3 - 10 раз. Применение лазерной технологии дает большой эффект при изготовлении деталей с особо высокими требованиями к качеству и точности и с особыми характеристиками.
С помощью лазерного излучения можно получать отверстия диаметром 0,03 - 3 мм и глубиной в несколько миллиметров, высокой точности, с производительностью до 60 отверстий в минуту в твердых сплавах, керамике, алмазах и т.п. Лазерным лучом можно упрочнить поверхность металла. При этом стойкость штамповой оснастки увеличивается в 2 - 5 раз.
Если раньше доминировали методы холодной обработки металлов резанием, то сейчас можно использовать химический и электрохимические процессы, применяемые к металлическим материалам и позволяющие получать изделия высокой точности размеров и качества поверхности. Это такие методы обработки, как: электрохимическая и анодно-механическая; электроконтактная, электроимпульсная и ультразвуковая, плазменно-механическая (ПМО), которая является одним из новых методов обдирки слитков и поковок весом до 50 т и заключающаяся в обработке резанием материалов, предварительно разупрочненных плазменной дугой в активных средах.
В результате такой обработки нагрузка на резеп снижается в 1,5-1,8 раза, а его стойкость повышается в 6-8 раз. В несколько раз увеличивается скорость резания.
Применение новых технологических процессов дает возможность получить значительный экономический эффект. Так, применение лазера для сверления и резки металла позволит в 3-4 раза повысить производительность труда. Процесс резания идет без образования стружки, а испаряющийся металл уносится сжатым воздухом. Лазером можно резать высокопрочные металлы и сплавы.
Для обработки сверхтвердых, износостойких и труднообрабатыва емых материалов можно применять высокопроизводительный метод электроконтактной обработки, сущность которого заключается в том, что вращающийся диск- инструмент, выполненный из токопроводящего материала, и обрабатываемая заготовка включаются последовательно в электрическую цепь. Процесс может проходить в жидкой среде и на воздухе. Жидкую среду применяют в тех случаях, когда необходимо повысить качество обрабатываемой поверхности. Обработка на воздухе дает возможность увеличить производительность процесса.
В настоящее время еще продолжается процесс совершенствования инструмента для традиционных способов обработки металлов резанием как за счет внедрения новых материалов режущей части инструмента, таких как синтетические алмазы, эльбор (кубический нитрид бора), керметы (керамико-металлические инструментальные материалы), так и путем совершенствования геометрии режущего лезвия.
Соединение деталей и узлов машины методом клепки заменено сваркой и пайкой - сложными физико-химическими процессами с привлечением высококонцентрированных источников энергии (электронного луча, лазеров и др.).
Особенно широко применяются физико-химические процессы обработки металлов и других материалов в приборостроении для создания миниатюрных и микроминиатторных схем, которые другими способами не могут быть изготовлены. Более совершенными стали и такие классические методы обработки металлов, как прокатка, штамповка, ковка, литье. Так, например, литье деталей из тугоплавких металлов, обладающих при высоких температурах повышенной химической активностью (W, Мо, Re, Та), проводят в вакууме, удерживая металл в магнитном поле.
При сохранении традиционного технологического процесса получения песчапо-глинистых форм с уплотнением применяются импульсный и взрывной методы уплотнения смеси, которые являются малоэнергоемкими и бесшумными.
Проблема качества поверхности деталей после закалки решается введением в охлаждающую среду полимеров (водный раствор полиакриламида). Применение полимерных охлаждающих сред при высокочастотной поверхностной закалке дает почти полное отсутствие коррозии стальных деталей.
Принципиально новым способом нагрева деталей при термообработке является нагрев в кипящем слое, представляющем собой частицы корунда с размером зерен 100 - 400 мкм, через который пропускают газ. Нагрев в кипящем слое является безокислительным нагревом, увеличивает производительность труда и сокращает время нагрева.
В современной технике широко применяются металлические материалы, полученные методом порошковой металлургии. В качестве конструкционных материалов наряду с металлами применяются и неметаллы - синтетический графит, более прочный при высоких температурах; керамика на базе корунда (AI2O3) или кварца (SiO2), синтетические полимерные материалы на основе органических и неорганических соединений. При изготовлении различных деталей машин методом порошковой металлургии получают значительный экономический эффект, выражающийся в резком сокращении удельного расхода материала, себестоимости и трудоемкости по сравнению с традиционными методами изготовления.
Большие возможности у порошковой металлургии. Это новая технология, которая практически не дает отходов. Высококачественные мелкодисперсные металлические порошки заданного состава тщательно перемешивают, прессуют и спекают в формах, соответствующих форме изделия, при температуре несколько ниже температуры плавления. Иногда для получения деталей из металлических порошков применяют гидравлический удар или же взрыв. При этом частицы порошка также надежно соединяются за счет огромного контактного давления.
Промышленностью освоен выпуск большого ассортимента металлических порошков, позволяющих составлять разнообразные композиции. При этом оказалось возможным получать материалы, которые нельзя произвести методами плавления, например, спекать порошки металлов с труднорастворимыми в них легирующими добавками. Можно изготовить турбинный диск из двух сортов порошков в зависимости от характера нагрузки при его эксплуатации: обод - из порошкового сплава, стойкого к ползучести, а внутреннюю часть – из сплава повышенной прочности.
При производстве изделий с использованием порошковой металлургии могут применяться порошки различного элементного и гранулометрического состава, могут варьироваться режимы прессования и спекания для управления микроструктурой материала, в результате чего технолог имеет огромные возможности управлять свойствами материала и конечного продукта.
Специфика технологии прессования и спекания такова, что порошковая технология тяготеет к изделиям небольших размеров, а тенденция к миниатюризации расширяет возможности ее использования.
Особый эффект получается тогда, когда металлические порошки изготовлены распылением расплава металла с особо быстрым охлаждением капель. Иногда для охлаждения применяют атмосферу азота глубокого холода. Сверхбыстрое охлаждение частиц, со скоростью более 1 млн градусов в секунду, приводит к тому, что для зародышеобразования и роста зерен не хватает времени. Получается так называемый аморфный металл или своеобразное металлическое стекло. Аморфные металлы обладают высокой химической стойкостью и стабильностью, уникальными механическими и магнитными свойствами.
2. 2. Рыночные аспекты технологического развития
В условиях рынка конкуренция вынуждает фирмы использовать последние научно-технические достижения в процессе производства продукции, проводить политику инноваций. Это способствует наращиванию выпуска конкурентоспособных изделий на основе наукоемких, ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий. Роль технологий служит определяющим фактором и в достижении максимальных размеров прибыли. А так как каждое предприятие или фирма отвечают за результаты своей деятельности своим капиталом, то является очевидным их стремление участвовать в процессе мировой торговли технологиями. В настоящее время во всем мире идет борьба на технологическом фронте, потому что затраты на внедрение новых технологий окупаются максимум за 1-1,5 года, в то время как простое расширение производства на технической основе и технологии прежнего уровня - за 5 - 7 лет.
Основные формы импорта технологий и научно-технических достижений на мировом рынке - это патенты, лицензии, образцы новой техники вместе с технической документацией и инженерно-консультационными услугами по ее наладке.
На мировом рынке научно-технических знаний страны приобретают технологии, заключая в дальнейшем коммерческие контракты на ее продажу. При приобретении технологий основными партнерами государств выступают транснациональные корпорации, на которые приходится 45% мировой торговли технологиями. Наиболее распространенной правовой формой участия транснациональных корпораций в мировой торговле технологиями являются лицензионные соглашения.
В сфере международной передачи технологий наблюдается преимущественное распространение научно-технических достижений по внутрифирменным каналам, т.е. дочерним компаниям транснациональных корпораций в различных странах. Передача технологии транснациональными корпорациями подчинена и осуществляется в интересах максимизации прибыли на базе повышения эффективности производства в рамках их собственных корпорационных структур.
Конкурентные фирмы используют наиболее эффективную из известных технологий и получают прибыль как результат сокращения затрат на техническое усовершенствование. Однако прибыль, выпадающая на долю фирмы, осуществляющей нововведение, будет быстро ликвидирована в ходе соревнования с конкурирующими фирмами, с готовностью перенимающими новую технологию. Появляется необходимость ее замены на более совершенную. Частота смены технологий зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются рыночные.
Научно-технические предприятия России в современных условиях, когда внутренний спрос на результаты их деятельности падает, активно стремятся к развитию внешнеэкономических связей. К тому же возрастает интерес к нашей научно-технической сфере со стороны зарубежных партнеров. Но международные контакты и торговля развиваются при снижении государственного влияния и контроля за этой деятельностью, происходит неквалифицированная торговля технологиями, ноу-хау, другими научно-техническими достижениями. В таких условиях оценить реальные результаты международного технологического обмена невозможно. В то же время проведение глубоких качественных преобразований в экономике возможно лишь на базе широкого использования современной технологии. Роль технологий является определяющей в обеспечении качества и конкурентоспособности продукции.
Проблема качества промышленных изделий, а также товаров народного потребления является одной из основных в условиях активного включения России в мировую рыночную экономику.
В новых рыночных условиях качество как потребительская характеристика товара формируется в процессе непосредственных взаимоотношений потребителя и производителя или через посреднические структуры. Без стимулирования нововведений и технологического обновления производства, создания условий для быстрого роста требований к качеству труда невозможны высокие темпы технологического развития.
Уровень технологии зависит от совершенства конструкции изделия, его технологичности, используемых материалов и комплектующих, состояния технологического оборудования, метрологического обеспечения, оснащенности экспериментальной базы, степени охвата автоматизацией всех стадий изготовления изделий и других факторов.
Необходима концентрация материальных ресурсов для выпуска изделий, конкурентоспособных на мировом рынке, функционирования фирм, реализующих полностью инновационный цикл создания такой продукции в целях предложения ее на мировом рынке.
Новшества, используемые в материальном производстве и инновационном процессе, являются основным продуктом инновационного предпринимательства.
Существуют следующие виды инновационного товара:
- единое новшество;
- группа новшеств;
- новшество — объект (предприятие);
- программное новшество.
Единичное новшество - товар составляет основу рынка научно-технической продукции. Группа новшеств образует новую потребительскую стоимость. Распространение на рынке таких групп новшеств отражает определенные тенденции в области научно-технических знаний и новые потребности производства. Развитие этого процесса идет по новьм направлениям: первое - появление новых материалов, второе - появление новых технологий.
На базе рынка новых технологий складывается новый вид инновационного товара - новшество - объект. Инновационные организации предлагают весь комплекс научно-технической и проектной документации для сооружения предприятия по выпуску наукоемкой продукции.
В последние годы появился спрос на инновационный товар, имеющий программный характер. Это касается потребностей производства в комплексной его реконструкции.
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
Вторичное сырье - отходы производства, физически или морально устаревшие предметы труда, подлежащие переработке.
Инновация - нововведение.
Отходы - остаток исходного сырья или материала, который не может быть использован в процессе производства планируемого вида продукции.
Потери - это количество исходного сырья и материалов, которое безвозвратно теряется в процессе изготовления продукции.
Предметы труда - вещи, которые подвергаются воздействию человека в процессе производства. Разделяются на 2 вида: 1)материалы, непосредственно добываемые в природе и превращаемые в продукт; 2) материалы, подвергшиеся предварительной обработке, называются сырьем или сырым материалом. Предметы труда участвуют в процессе производства один раз и сразу переносят свою первоначальную стоимость на выпущенный товар, услугу.
Производительность - производство изделий, услуг, полуфабрикатов и т.д. в единицу времени, одним работником, единицей оборудования, одним подразделением и т.п.
Производительность труда - эффективность конкретного труда. Измеряется количеством изделий, операций, созданных или совершенных в единицу времени, или величиной времени, затрачиваемого на единицу продукта труда.
Производство - регулируемый людьми процесс создания продукта (изделий, энергии, услуг). П. предполагает использование факторов производства (рабочей силы, технических средств, материалов, энергии, различных услуг), требует соблюдения технических условий и правил, а также учета социально-этических норм. Производственные функции имеют различный вид и выражаются в различных величинах. Стоимостной аспект производства характеризуется функцией издержек (или совокупных издержек).
Производственный процесс - это совокупность всех действий людей и орудий труда, применяемых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.
Производственный цикл - интервал календарного времени от начала до окончания процесса изготовления или ремонта изделия.
Промышленность- сектор народного хозяйства, связанный с производством промышленных товаров и оказанием производственных услуг.
Рабочее время - время непосредственного воздействия работника на предмет труда, а также время аппаратных процессов под наблюдением работника.
Средства производства - совокупность средств труда и предметов труда, используемых в производстве материальных благ; составная часть производственных сил общества и национального богатства страны. Средства производства в зависимости от выполняемой роли в производстве подразделяются па средства труда и предметы труда.
Средства труда - орудия труда, которые используются для производства товаров и услуг. Активные орудия - машины и оборудование, пассивные - здания и сооружения. Средства труда переносят свою стоимость на продукцию по частям, постепенно изнашиваясь.
Сырье- это сырой материал, предмет труда, на добычу или производство которого был затрачен труд (железная руда, хлопок, зерно и др.).
Технологическая оснастка - орудия производства, дополняющие технологическое оборудование и необходимые для выполнения определенной части технологического процесса.
Технологическая система - совокупность функционально связанных средств технологического оснащения, предметов производства и исполнителей для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций.
Технологический процесс (ТП)- 1. Часть производственного процесса, содержащая действия по изменению состояния предмета труда. 2. ТП - это процесс последовательного изменения состояния, свойств, формы или размеров предмета труда, который осуществляется при изготовлении готовой продукции. 3. Технологический процесс составляет основу любого производственного процесса, является важнейшей его частью, связанной с переработкой сырья и превращением его в готовую продукцию.
Технология - 1. Слово «технология» в переводе с греческого («1есЬпе» - ремесло, мастерство, «1о§05» - наука) означает науку о производстве. 2.Классическое определение технологии рассматривает ее как науку о способах переработки сырья и материалов в средства производства и предметы потребления. 3. Технология - это наука о наиболее экономичных способах и процессах производства сырья, материалов и изделий. 4. Технология -это система методов и материалов для многократного воспроизводства определенного продукта.
Унификация- [от лат unus-один и fasio-делаю] – приведение либо к единой системе, форме, к единообразию.
Хозяйство, народное - совокупность отраслей и сфер экономики страны, взаимосвязанные общественным разделением труда.
Хозяйство, мировое - взаимосвязанные и взаимодействующие хозяйства разных стран мира, функционирующие по согласованным правилам, последовательное объединение хозяйств разных стран в единую мировую систему.
Эвристика- совокупность исследовательских методов, способствующих обнаружению ранее неизвестного.
Экономика - [от греч. - искусство ведения хозяйства, домоводство]. Народное хозяйство, включающее отрасли материального производства и непроизводственной сферы; 2. Научная дисциплина, занимающаяся изучением секторов (промышленность, сельское хозяйство, услуги) и отраслей хозяйства страны или отдельных ее регионов, а также некоторых условий и элементов производства.
СПИСОК
ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ОТДЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ, рекомендуемых для использования в самостоятельной работе студентов
связи. Радиоэлектроника и электронная промышленность.Производство электромашин.
Автомобилестроение. Производство запасных частей и комплектующих к автомобилям.
Авиационная промышленность.
78. Прочее транспортное машиностроение.
79. Производство контрольно-измерительных приборов и лабораторного оборудования.
80. Производство оптических приборов и фотооборудования.
81. Прочие отрасли обрабатывающей промышленности.
82. Железнодорожный транспорт.
83. Автобусный транспорт.
84. Грузовой автомобильный транспорт.
85. Воздушный транспорт.
86. Водный транспорт.
87. Связь.
88. Газоснабжение
Розничная торговля
Оптовая торговля
Информационнытехнологи
1 См.: Дворцин М.Д. Основы теорий научно технического развития производства: Учеб. Пособие. М.: Изд-во МИНХ им. Г.В. Плеханова, 1998.