Информатика и вычислительная техника. автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Автоматизация технологических процессов

Данная специальность считается востребованной и перспективной, получив которую можно освоить:

• микропроцессорную технику управления;
• технологию производства;
• схемотехнику;
• электронику;
• работу на компьютере с помощью прикладных программных систем;
• знания механического оборудования и другое.

Целями автоматизации процесса являются повышение безопасности и эффективности производственного процесса. Достигаются эти цели путем улучшения качества регулирования и эргономики труда операторов процесса, а также повышением коэффициента готовности оборудования к выпуску продукции. Получив хотя бы небольшой опыт работы в этой сфере, вырабатываются такие качества, как аккуратность, ответственность, изобретательность, настойчивость и внимательность. Деятельность выпускников будет связана с настройкой, изготовлением, эксплуатацией и проектированием автоматических систем управления на производстве.

Описание специальности

Специальность «Автоматизация технологических процессов и производств» связана с созданием современных программных и аппаратно-технических средств проектирования, исследования, технического диагностирования и промышленных испытаний, а также с созданием современных систем управления и автоматизации. Она охватывает перспективные направления работы инженера в области автоматизированного проектирования технологических процессов и производств в машиностроении.

В рамках обучения по специальности готовятся специалисты по созданию современных автоматизированных объектов, их эксплуатации и разработке для них программного обеспечения.

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Объектами автоматизации и управления являются: объекты промышленности, сельского хозяйства, энергетики, транспорта, торговли, медицины и т.д.; технологические и производственные процессы; техническое диагностирование, научные исследования и производственные испытания.

Студенты учатся:

• Собирать и анализировать исходные данные для проектирования технических средств систем автоматизации и управления производством
• Оценивать актуальность, перспективность и значимость объектов проектирования
• Проектировать аппаратно-программные комплексы автоматических и автоматизированных систем
• Контролировать соответствие разрабатываемых проектов стандартам и другим нормативным документам
• Выбирать средства автоматизации производств, программного обеспечения для автоматизированных систем управления, контроля, диагностики и испытаний
• Проектировать модели продукции на всех этапах её жизненного цикла
• Разрабатывать правила и требования к продукции различного назначения, процессам её изготовления, качеству, транспортировке и утилизации
• Снимать эскизы, выполнять и читать чертежи и другую конструкторскую документацию
• Изготавливать технические средства и программные продукты, создавать системы автоматизации и управления
• Оценивать уровень брака продукции, выявлять причины его появления, разрабатывать предложения по предупреждению брака и улучшению продукции
• Проводить сертификацию продукции, технологических процессов, аппаратных и программных средств
• Разрабатывать инструкции по использованию средств и систем автоматизации и управления
• Совершенствовать системы и средства автоматизации и управления процессами изготовления продукции, её жизненным циклом и качеством
• Обслуживать технологическое оборудование, средства и системы автоматизации управления, контроля, диагностики и испытаний
• Налаживать, настраивать, регулировать оборудование, средства и системы автоматизации, контроля, диагностики
• Обеспечивать соблюдение экологической безопасности на производстве
• Организовывать работу малых коллективов, планировать фонды оплаты труда, принимать экономические решения
• Повышать квалификацию сотрудников подразделения в области автоматизации технологических процессов и производств
• Организовывать на производстве рабочие места, размещать технологическое оборудование, средства автоматизации, управления, контроля, диагностики и испытаний

В процессе обучения предусмотрена глубокая фундаментальная подготовка будущих инженеров по математике, физике, химии, информатике, теоретической механике, сопротивлению материалов, а также по следующим дисциплинам:

• Технология машиностроения и приборостроения
• Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении
• Технология автоматизированного изготовления деталей и узлов
• САПР технологических процессов и средств автоматизации механосборочных операций
• Контрольно-диагностические системы искусственного интеллекта в машиностроении и приборостроении
• Вычислительные машины, системы и сети
• Диагностика и надежность автоматизированных систем
• Инженерная и компьютерная графика
• Материаловедение
• Прикладная механика
• Программирование и алгоритмизация
• Средства автоматизации и управления
• Теория автоматического управления
• Технологические процессы автоматизированных производств
• Электротехника и электроника и др.

Инженер-технолог работает на промышленных предприятиях и в проектных организациях.

Затруднения в проведении

Несмотря на то, что положительных моментов от автоматизации огромное количество, существует ряд проблем, связанный с невозможностью ее осуществления стандартными компонентами. Среди них:

• Внедрение сетевого оборудования в общую систему. Качественное внедрение проектов невозможно без отладки и сопровождения. Основной проблемой остаются сетевые компоненты, которые являются связующим звеном между всеми датчиками, приборами, контроллерами. Для их совместной работы требуется единство стандартов, с помощью которых они смогут взаимодействовать. Если этого не будет, возможны аварии из-за обрыва основных каналов связи. Для предотвращения этого используются дублирующие каналы.
• Внедрение автоматизации в процессы. Работы по сборке на некоторых предприятиях составляют около половины всей затраченной энергии. Это вынуждает автоматизировать не только отдельные блоки, но и связывать их с другими отделами и процессами.

Модель бизнес-процессов компании

Все чаще системы становятся более сложными, а значит, требуют обслуживания высшего качества, которое не может быть достигнуто из-за нехватки квалифицированных кадров в профессии. Вследствие этого производители автоматизируют большую часть процессов и уменьшают влияние человека на работу.

Важно! Проблемой здесь может стать то, что на одних производствах уровень автоматизации может достигать 50%, а на других — всего 5%. Связано это со спецификой или отраслью производства, его сложностью

Сущность автоматизации

Автоматизация производственных процессов имеет сегодня приоритетное значение для предприятий, так как она способствует меньшему количеству брака, меньшим расходам и высокой производительности труда.

Полностью автоматизированный процесс сборки автомобиля

Автоматизация процесса — это совокупность методов, позволяющих создать системы, которые могут управлять процессом без участия человека. Она представляет собой:

• Довольно сложный и специфический технологический процесс, заключающийся в оснащении производства технологиями, способствующими упрощению работы сотрудников и удешевлению продукции;
• Описание и автоматизацию техпроцессов, а также их модернизацию не только одноразово при внедрении технологий, но и на всем этапе работы предприятия;
• Постоянное совершенствование технологий, необходимое для решения задач, связанных с эксплуатационными качествами техники и ее актуальностью.

Основными показателями на производствах стали качество техники и ее продуктивность. Автоматизация представляет собой постепенную замену старых мануфактурных методов на современные технологии и является процессом, то есть это не единоразовое мероприятие. Механизмы производства постоянно модернизируются и переходят от более старых форм к совершенным, а их автоматизация способствует более продуктивному труду и заменяет большую часть ручных операций машинными.

Важно! Идеалом считается цикл производства, где все делают машины, а человек выступает в качестве оператора. Помимо автоматизации самого процесса изготовления, автоматизируется и диагностика исправности ПО и механизмов, формирование отчётности

Средства автоматизации включают в себя устройства для фиксации и передачи информации для ее использования другими машинами и оператором.

ПО, обслуживающее автоматизированный бетонный завод

О возникновении автоматизации

То время, когда процессы в той или иной сфере реализовывались вручную, давно прошло. Сейчас у людей есть возможность автоматизировать фактически любую процедуру, а точнее наладить такое управление, которое не будет требовать постоянного участия человека. Если углубиться в основные цели автоматизации, то становится ясно, что во главе лежит повышение производительности, оптимизация и улучшение рабочего процесса в целом.

Автоматизация позволяет использовать технические средства и системы управления таким образом, что необходимость участия человека в рабочем процессе отпадает частично или же полностью. Процесс автоматизации получил свое начало фактически сразу после возникновения различных производств и автоматических устройств. Выражение «автомат» с греческого обозначает «самодействующий», то есть механизм способный работать без постоянного вмешательства человека.

Основные объекты

Основными объектами автоматизации на предприятиях стали:

• технические средства;
• программируемые системы;
• агрегаты и механизмы;
• электродвигатели;
• щиты и пульты;
• вспомогательные средства автоматизации;
• проектирование систем автоматизации.

Стоит подробнее разобрать каждый из них.

Технические средства

Средства представляют собой приборы, которые регулируют некоторые процессы в системах, в виде определенных сигнализаторов. Их функции зависят от задач: отслеживание, управление и т.д. Автоматизация таких средств включает температурные датчики, датчики давления и других параметров. Такие приборы должны обладать повышенными эксплуатационными характеристиками: выдерживать высокое давление и температуры, влажность, химические вещества.

Программируемые системы

Качество систем управления заметно выросло на фоне снабжения производств программируемыми с помощью машинного кода микроконтроллерами и вычислительными устройствами. Для промышленности эти системы имеют конкретное значение с точки зрения управления и автоматизации проектирования, испытаний и экспериментирования.

Важно! Вычислительная техника в режиме реального времени выполняет регулирование и управление техпроцессами и в машиностроении называется вычислительным комплексом. Программируемый логический контроллер для управления техпроцессом

Программируемый логический контроллер для управления техпроцессом

Агрегаты и механизмы

Физическое выполнение всех действий берут на себя агрегаты и механизмы. Они представляют собой электрические, гидравлические или пневматические устройства. Автоматизация производства предполагает замены всех механизмов на электрические и пневматические механики, чья конструкция может включать специальные регулирующие приборы и приводы.

Электродвигатели

В системах автоматизации электродвигатели имеют не последнее место. Они формируют основы многих приводов и исполнительных приборов, приводящих в движение другие механизмы. Машины, управляемые электроприводами, могут изменять направление рабочих органов, но не скорость выполнения работы. Автоматизация же делает возможным применение бесконтактных механик с полупроводниковыми и магнитными усилителями для регулирования скорости работы.

Типичный привод для исполнительного агрегата

Щиты и пульты

Для управления всеми агрегатами и устройствами используются щиты и пульты, монтируемые на предприятиях. Они содержат функционал для регулирования и измерения рабочих параметров. Конструкция щита выполнена в форме ящика или шкафа, панели, располагающих средствами автоматизации. Пульт же используется в качестве центра для дистанционного управления механизмами.

Вспомогательные средства автоматизации

Вспомогательные средства являются вторичными, но, несмотря на это, обеспечивают дополнительные функции по контролю и управлению производством. К ним могут относиться: реле для управления, командные пульты и кнопочные станции. Разновидностей таких устройств множество, но все они нацелены на удобное и безопасное управление агрегатами.

Проектирование систем автоматизации

Проектирование включает в себя специальные средства для модернизации. Основным из них является схема. Она позволяет отображать всю структуру, характеристики и прочие параметры будущих систем, которые будут автоматизированы.

Кнопочная станция — вспомогательное средство механизации

Таким образом, автоматизация технических процессов и производств — одна из основных задач современных предприятий. Именно она обеспечит конкурентоспособность в будущем, повысит производительность и уменьшит воздействие человеческого фактора на многие этапы производства, приводящего к учащенному браку, задержкам и повышенным расходам.

Куда поступать

Поскольку профессия весьма актуальна, сегодня многие образовательные учреждения имеют в своем распоряжении факультеты, где осуществляется подготовка высококвалифицированных специалистов. Одними из лучших в данной области считаются вузы Москвы:

• Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана;
• Московский государственный технологический университет «Станкин»;
• Московский технический университет связи и информатики;
• Национальный исследовательский московский государственный строительный университет;
• Московский государственный университет пищевых производств.

Автоматизация мебельного производства

Этот вид бизнеса обладает отличительной двойственностью продукции, которая может рассматриваться как результат художественного творчества, так и как предмет инженерной деятельности. Поэтому автоматизация мебельного производства может начинаться как с разработки дизайна, так и на этапе изготовления мебели.

Автоматизация проектирования позволит конструировать и создавать проекты, подготавливать технологическую составляющую изготовления продукции с помощью компьютерной системы, а роботизация сократит время изготовления заказов на мебельные изделия.

Однако рекомендуется делать оба процесса одновременно, чтобы равномерно снижать затраты без перегибов в какую-либо одну сторону. Рекомендуется начинать реорганизацию с анализа технического состояния оборудования и выявления необходимости его замены, а далее уже настраивать программы. Автоматизация мебельного производства может проводиться с помощью программы САПР, которая возьмет на себя все трудоемкие и рутинные процессы.

Необходимые знания и умения специалиста в сфере автоматизации

Прежде всего, квалифицированный техник обязан осуществлять метеорологическое обеспечение систем автоматизации, наладку каждой системы, своевременный ремонт, контролировать работоспособность данных систем, анализировать их качественные характеристики и обеспечивать надежность каждой системы автоматизации.

Что касаемо старшего техника, то в его обязанности помимо всего прочего входит еще проектировка, моделирование и оптимизация автоматизированных систем.

Человек, работающий в данной сфере должен знать, как правильно построить необходимую схему или чертеж, как разработать и оформить технологическую, конструкторскую и иную нормативную документацию. Также он должен быть в курсе основ, на которых строится производственный и технологический процесс, уметь строить электрические схемы, понимать принцип работы электронных приборов, знать об особенностях и характеристиках разных типов электронных машин. Кроме того, он должен понимать принцип построения систем автоматического управления.

Специалист должен обладать навыками:

• проведение анализа работоспособности средств автоматизации и осуществление диагностики каждого измерительного прибора;
• выполнение монтажных работ, своевременного ремонта и управление автоматическим оборудованием;
• организация работы своих подчиненных;
• продуктивная работа в коллективе;
• самостоятельное определение задач как по профессиональному, так и личностному развитию;
• самообразование, своевременное повышение квалификации.

Как и в любой профессии, здесь также имеются определенные медицинские противопоказания, которые, в целях безопасности, ограничивают круг людей, допускаемых к работе. Людям, имеющим нарушения опорно-двигательного аппарата, а также имеющим серьезные заболевания зрения, не рекомендуется работать в данной отрасли.

Нефтегазовая автоматизация

Механизация нефтегазового производства позволит обеспечить высокий уровень безопасности, повысить эффективность и экологичность производства, уменьшить количество обслуживающего персонала. Первоначально необходимо установить на производстве новое оборудование для обслуживания производственных процессов, что уже на этом этапе сократит количество обслуживающих сотрудников, оставив только тех, кто будет контролировать работу оборудования.

Оборудование позволит обеспечить круглосуточную добычу и переработку сырья с минимальными выбросами вредных веществ в окружающую среду. А за сотрудниками останется лишь контроль процесса, поиск сбоев и отклонений в работе оборудования.

Условия, необходимые для автоматизации на предприятии

Перед тем как провести механизацию и модернизацию предприятия, следует ответить на несколько вопросов. Не зная ответов на них, сотрудникам и руководителям будет тяжело осуществить внедрение, выработать правильный подход

Цель автоматизации

Исходя из анализа и статистики, можно сделать вывод, что чаще всего инициатором автоматизации является собственник, гендиректор, бухгалтер и т.д. Соответственно, у каждого из них есть свои ожидания конечного результата и выгод. Лучше всего, когда проектом занимаются высшие лица предприятий, потому что именно они способны указать причины механизации, среди которых могут быть:

• переориентация производства;
• изменение принципов управления предприятием;
• замена существующей и устаревшей системы;
• продажа предприятия для увеличения его рыночной стоимости.

Более того, начальник способен определить приоритетные моменты и решить любые конфликтные ситуации. Их статус позволяет смягчить отношение к проекту простых сотрудников.

Автоматизированное рабочее место оператора

Причины выбора метода

Определившись с инициаторами, следует решить вопрос, связанный с тем, что именно ждут от системы. Чаще всего такие проекты реализовываются для повышения управляемости. Современное управление невозможно представить без информационных систем. Если в организации происходит обмен огромным количеством информации, следить за которым невозможно вручную, то автоматизация — это выход. Если ИС нет, то следует оценить ситуацию здраво и понять, даст ли что-нибудь автоматизация после внедрения.

Выбор процессов, подлежащих автоматизации

Один из самых сложных вопросов: какие именно техпроцессы будут обрабатываться. Чаще всего они связанны с определенными механизмами, а также обработкой информации больших объемов. Обычно это бухгалтерия и налоговый учет. В первую очередь нужно выбрать систему начального уровня, которая подойдет по всем требованиям и не будет сковывать организацию при дальнейшем росте. Для небольших компаний это решение подходит идеально, но для более крупных нужно не просто определить процесс, но и получить его точное описание. Помимо этого, для больших организаций следует определиться с:

• составом бизнес-процессов предприятия;
• результатами, ожидаемыми для каждого процесса;
• последовательностью действий, необходимых для достижения результата;
• «хозяином» процесса, ответственным за его выполнение;
• исполнителем процесса;
• что является входом и выходом для процесса.

Одно из популярнейших ПО для управления процессами — SCADA

Перспективы трудоустройства по профессии

Кем можно работать по окончании вуза? Круг предполагаемых профессий довольно широк. Среди них встречаются такие должности:

• проектировщик,
• программист,
• разработчик систем автоматизации,
• материаловед,
• инженер по обслуживанию систем управления,
• аппаратчик-оператор,
• конструктор систем автоматизации,
• оператор линий.

С развитием в России автомобилестроения, строительного сектора, приборостроения и пищевой промышленности актуальность вышеперечисленных профессий находится на своем пике. Начинающие специалисты могут рассчитывать на оклад в 30 000 рублей, а более опытные эксперты получают от 45 000 рублей. Ведущие инженеры в крупных фирмах и предприятиях сегодня зарабатывают от 100 000 рублей и выше. Таким образом, при желании и стремлении талантливые выпускники могут добиться хорошего карьерного роста и обеспечить свое будущее достойной оплатой труда.

Приобретаемые навыки

Выпускники направления приобретают следующие умения и навыки:

1. Сбор и анализ исходной информации для разработки автоматизированных систем.
2. Анализ перспектив разрабатываемых объектов.
3. Осуществление контроля за соблюдением соответствующих норм и стандартов при создании объектов.
4. Создание подробных моделей будущей продукции.
5. Разработка комплекса правил к изготавливаемым продуктам и формулировка требований к их качеству.
6. Составление инструкций по эксплуатации систем автоматизации и управления.
7. Проектировка и разработка автоматизированных систем и комплексов управления.
8. Обслуживание современного оборудования по автоматизации и управлению производством.
9. Обеспечение безопасного производства, которое не будет вести к разрушению экологии.
10. Регулирование деятельности работников, формирование их заработной платы.
11. Постоянное повышение уровня знаний и навыков персонала, занятого на производстве.
12. Обеспечение эффективного управления всеми рабочими процессами, начиная с установки оборудования и заканчивая его диагностикой.

Важность профессии

Разумеется, само по себе что-то может работать исключительно в сказках, и несмотря на то, что автоматизированный технический процесс способен облегчить трудозатраты работников, за ним (процессом) также необходим тщательный контроль. Как правило, за обеспечением оптимальности процесса автоматизации следит техник с высокой квалификацией, мастер своего дела. В его обязанности входит работа по установке, эксплуатации автоматического управления, организация рабочего процесса среди исполнителей, диагностика приборов автоматизации и анализ их работоспособности. Этот человек обязан знать все тонкости и мелочи систем автоматизации.

Вероятнее всего, не имея специалистов в данной сфере, мы очень скоро вернулись бы в «каменный век». Ведь в наше время, фактически на любом заводе или предприятии, вне зависимости от рода их деятельности, все процессы автоматизированы. А соответствующие специалисты поддерживают жизнедеятельность производственных процессов и всячески ищут способы их дальнейшего совершенствования. Исходя из этого, можно сделать очевидный вывод, что люди, обладающие знаниями в области автоматизации, крайне востребованы в любой промышленной отрасли, будь то сфера здравоохранения, или же банковская структура.

Выводы

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что специалист в сфере автоматизации нацелен на работу с технологическими, энергетическими, информационными, транспортными и иными производственными процессами.

Он налаживает производственный процесс на выделенном ему участке, организует рабочий лад в бригаде. Профессиональный техник обладает навыками составления проектной и конструкторской документации, уверенно обращается с измерительной техникой, грамотно рассчитывает каждый параметр электрической схемы. Помимо всего прочего, он способен умело организовать рабочий процесс, учитывая все нормы и правила техники безопасности.