Проблема резонной необходимости автоматизации в современном производстве
Климов Андрей Андреевич,
студент Армавирского механико-технологического института.
Ключевые слова: производство, автоматизация, преобразователь частоты, резонность.
Производство представляет собой один из наиболее сложных процессов на предприятии. Управление производством тесно связано с управлением продажами, закупками, запасами, основными средствами, персоналом, финансами. Снижение затрат на производство и повышение его эффективности является главной задачей собственника. Одним из направлений улучшения производства является его автоматизация, что позволяет повысить качество выпускаемого товара, снизить затраты человеческого труда, а также позволяет контролировать основные процессы предприятия: производственные процессы от момента передачи материалов в производство до выпуска готовой продукции.
Практика показывает, что автоматизация процессов в подавляющем большинстве случаев способствует ощутимому повышению качества - как продукции, так и управления ее производством. Главными достоинствами автоматизации являются ускорение выполнения повторяющихся операций, улучшение качественных показателей деятельности и, как следствие, выпускаемой продукции, возможность одновременного решения двух и более задач и т.д.
Однако стоит принимать во внимание, что в некоторых ситуациях использование автоматизации процессов не является оправданным. Такое возможно при чрезмерных колебаниях спроса на продукт, когда такие колебания приводят к изменениям объемов выпуска. Также автоматизация не оправдывает себя на малых предприятиях в силу высокой дороговизны.
Взять, к примеру, такой прибор автоматизации как фазовый инвертор или преобразователь частоты. Частотный асинхронный преобразователь частоты служит для преобразования сетевого трёхфазного или однофазного переменного тока частотой 50 (60) Гц в трёхфазный или однофазный ток, частотой от 1 Гц до 800 Гц. Преобразователь частоты предоставляет такие технические возможности как регулирование скорости от нуля до номинальной и выше номинальной, плавный разгон и торможение, что увеличивает срок службы механической и электрической частей оборудования и т.д. Но такие преимущества перед неавтоматическими приборами обходятся в значительную сумму. Например, фазовые инверторы с номинальной мощностью в 11кВт будут иметь цену от 30 до 65 тысяч рублей в зависимости от основных своих характеристик и производителей. Ниже список нескольких «частотников» данной номинальной мощности:
· Danfoss VLT Micro Drive FC—51 с розничной ценой в 60900 рублей (производитель — Дания);
· VACON 20 с розничной ценой в 31900 рублей (производитель — Финляндия);
· Schneider Electric ATV212HD11N4 с розничной ценой в 49000 рублей (производитель — Германия);
· Эффективные Системы ES 025 с розничной ценой в 65100 рублей (производитель — Россия).
Покупка подобного дорогостоящего оборудования крайне невыгодна для предприятий с небольшим выпуском продукции и низким энергопотреблением.
Оправдать же себя подобный прибор способен на предприятиях с большими затратами электроэнергии в производстве. Особенно это заметно на больших нагрузках, которые встречаются в горной, шахтной и металлургической промышленностях, где конвейер работает с переменной нагрузкой, изменения которой достаточно трудно предсказуемы из-за случайного характера грузопотока. При этом время работы на холостом ходу или близком к нему может достигать 20-40% от времени работы конвейера. Потребляемая конвейерным транспортом электроэнергия может составлять до 15% от общей потребляемой энергии предприятия. Применение частотнорегулируемого электропривода конвейера обеспечивающего плавное регулирование скорости ленты, позволяет получить максимальную экономию электроэнергии при переменном грузопотоке, независимо от закона распределения грузопотока. Преобразователи частоты влияют не только на электрические, но и на механические параметры конвейера за счет плавного увеличения скорости при пуске. Преобразователь защищает механические части конвейера от износа, продлевая срок службы ленты. Плавный пуск также благоприятен для силового коммутационного оборудования и питающей сети за счет уменьшения пусковых токов. Действительно, частотные преобразователи способны довести значение экономии электроэнергии до 20% и более, тем самым достаточно быстро оправдать свою стоимость. Например, на объектах тепло-водоснабжения преобразователь частоты серии С100 мощностью 30 кВт и стоимостью 48900 рублей способен окупить себя за 3,5 месяца [1].
Также, при помощи автоматизированных приборов можно реализовывать новые инженерные решения и проекты. Одним из таких является проект «Автоматизированное управление нанесением клея на деталь», основанный на совместном применении ПЛК DELTA DVP—SS2 и преобразователя частоты N100—037HF [2]. Данная работа позволяет улучшить эффективность установки и качество выпускаемой продукции путём автоматического контроля над производством.
Был разработан автоматизированный электропривод роторной крутильной машины [3]. Также на базе ПЛК DELTA было осуществлено автоматизированное управление экструзионной установкой [4]. В обоих случаях было повышено качество выпускаемой продукции, а именно снижен процент брака.
Совершенствуя производство путём внедрения автоматики, не следует забывать о человеческом факторе. Одна из ведущих компаний мира «Toyota» часто отказывается от излишней автоматизации, концентрируясь на профессионализме, мастерстве, опыте и знаниях персонала и его совершенствования. Такой подход компании прослеживается в книге Д. Лайкера «Дао Toyota: 14 принципов менеджмента ведущей компании мира» [5]. Фундаментальная основа Toyota, по мнению автора, заключается в уникальном подходе к персоналу, заключающемся в воспитании, обучении и развитии.
Вне всяких сомнений, автоматические системы обладают рядом положительных качеств, превалирующих над отрицательными, а автоматизация, если не необходима, то действительно полезна производству. В любом случае, перед принятием окончательного решения касательно целесообразности использования автоматизации следует провести ряд тщательных анализов, взвесить все «за» и «против». Наилучшим решением будет баланс между автоматическими системами и грамотным персоналом.
Литература
1. Расчёт окупаемости преобразователя частоты. URL: http://www.chastotnyj-preobrazovatel.ru/prichiny-vnedreniya-pch/raschet-okupaemosti-preobrazovatelya-chastoty/ (дата обращения: 25.10.2016)
2. Гридин С.М., Моногаров С.И. «Автоматизированное управление нанесением клея на деталь» В сборнике: Научный потенциал ВУЗа – производству и образованию: сборник трудов по материалам региональной научно-практической конференции. Армавир: ОАО «Армавирское полиграфпредприятие», 2013.
3. Куроедов В.И., Моногаров С.И. «Разработка автоматизированного электропривода роторной крутильной машины» В сборнике: Научный потенциал ВУЗа – производству и образованию: сборник трудов по материалам Межвузовской научно-практической конференции, посвященной 89-летию Кубанского Государственного Технического университета. 2007.
4. Гридин С.М., Моногаров С.И. «Автоматизированное управление экструзионной установкой» Сборник лучших докладов XIX студенческой научной конференции АМТИ, посвященной 95-летию КубГТУ. Под общ. ред. А.И. Шарнова. – Армавир: Изд-во ОАО «Армавирское полиграфпредпиятие», 2013.
5. Д. Лайкер «Дао Toyota: 14 принципов менеджмента ведущей компании мира», 2013.
Поступила в редакцию 21.11.2016 г.