Автоматизация строительных процессов
Автоматизированными называют технологические процессы, в которых заняты машины, оснащенные устройствами, обеспечивающими выполнение строительных работ без оперативного вмешательства человека. В этом случае говорят об автоматизированной машине или автоматизированном комплексе. За оператором, таким образом, остаются лишь функции наблюдения за работой машины и переключения управления на себя в экстремальных ситуациях. Высвобождая полностью или частично человека от управления машиной, автоматизация есть одна из наиболее эффективных форм системы управления. Важным положительным фактором автоматизации является гарантированная возможность более высокого качества строительных работ, в ряде случаев способствующая сокращению времени на их выполнение. Так, если для получения требуемого качества земляной поверхности при ее планировке неавтоматизированным бульдозером требуется совершить пять-шесть проходов по одному следу, то с применением автоматической системы управления такое же качество может быть получено за три-четыре прохода. Автоматические системы управления машинами лишены присущего человеку такого негативного фактора как физическая усталость, вследствие которой к концу рабочей смены у машиниста притупляется четкость в координации управленческих движений и существенно снижается производительность машины.
Применение автоматических систем управления ,как правило, эффективно только при комплексно механизированном технологическом процессе, поскольку автоматизация высвобождает только рабочих-механизаторов, которые при частичной механизации составляют незначительную часть от общего числа рабочих, вследствие чего затраты на создание и обслуживание автоматических систем управления могут оказаться не-окупленными. При частично механизированном строительном производстве возможный рост производительности машин за счет автоматизации их работы в ряде случаев не покрывает снижения их производительности из-за простоев по организационным причинам.
Автоматизацию называют полной или комплексной, если все основные и вспомогательные процессы управления автоматизированы так, что заданная производительность и качество продукции обеспечиваются без вмешательства человека, за которым остается только функция наблюдения за работой специальных устройств. Из этого следует, что путь к комплексной автоматизации лежит через комплексную механизацию строительных процессов.
Автоматические устройства применяют также для предупреждения запредельных режимов работы машин, включая аварийные ситуации. Такие устройства могут выполнять только сигнальные функции — выдавать световую, звуковую и иную информацию управляющему работой машины оператору (машинисту), предваряя экстремальные ситуации, или блокировать отдельные органы управления.
Важным направлением применения автоматических устройств является автоматический учет и контроль за работой строительных машин и строительных процессов в целом с созданием надежной постоянно действующей связи между отдельными агрегатами и пунктами управления (конторами строительства, диспетчерскими узлами и т. п.). Эти системы позволяют получать информацию о производительности труда, количестве занятых в технологических процессах рабочих, фактическом времени чистой работы машин, состоянии их основных агрегатов и узлов, простоях машин с указанием причин, выработке машин, расходе энергии, горючих и смазочных материалов и т. п. Результаты обработки этой информации используются для эффективного оперативного руководства ходом строительства и работой парка строительных машин.
1.4. Строительные машины: основные понятия и определения.
Строительной машиной называют устройство, которое посредством механических движений преобразует размеры, форму, свойства или положение в пространстве строительных материалов, изделий и конструкций. Например, камнедробилка измельчает каменные материалы до размеров меньше исходных; формовочная машина в производстве железобетонных изделий укладывает бетонную смесь в опалубку, придавая будущему бетонному или железобетонному изделию определенную форму; поверхностные или глубинные вибраторы уплотняют уложенную в инженерное сооружение бетонную смесь, преобразуя ее плотность; башенный кран перемещает строительное изделие или иной груз (железобетонную плиту перекрытия, металлоконструкцию арки, контейнер и т. п.) из одного пространственного положения в другое. Изменяемые факторы (размеры, форма, свойства, положение в пространстве) не обязательно должны быть целевыми, как это имеет место в приведенных примерах. Многие машины преобразуют отдельные из этих факторов попутно при преобразовании других факторов. Например, разрабатывая грунтовую выемку, одноковшовый экскаватор отделяет часть грунта от массива, переносит его в ковше и отсыпает в кузов автосамосвала или в отвал, изменяя его положения в пространстве. Попутно исходный материал — массив грунта — претерпевает также изменения по форме (измельченные куски грунта в процессе его разработки) и по свойству (изменение объема пор, плотности).
В соответствии с приведенным выше определением машины, изменяющие только положение строительных материалов в пространстве, следует отнести к транспортным, а все остальные — к технологическим. В инженерной практике транспортными называют такие машины как автомобили, тракторы, тягачи и т. п. Все другие машины этой группы получили название, более конкретно определяющее их назначение, например, грузоподъемные машины для перемещения грузов по пространственным траекториям, транспортирующие машины для перемещения грузов по стационарным траекториям и др. Следует отметить, что основой рабочих процессов большинства технологических машин являются транспортные операции или их отдельные части — рабочие движения.
Состояние функционирования машины, в процессе которого она вырабатывает продукцию, называют производственной эксплуатацией. Она включает выбор типов машин, их расстановку и определение технологических схем комплексной механизации и их реализацию. Выработку (производство) продукции здесь следует понимать в широком смысле, распространяя это понятие также на изменение (преобразование) положения строительных материалов в пространстве. Мероприятия, обеспечивающие поддержание качества машин при их эксплуатации (приемка и сдача машин, их обкатка, монтаж и демонтаж, транспортирование, хранение и консервация, техническое обслуживание и ремонт, снабжение эксплуатационными материалами и запасными частями, обеспечение безопасной эксплуатации и др.), составляют содержание технической эксплуатации.
В процессе производственной эксплуатации вследствие деформирования, поломок и износа элементов машины, обрывов и коротких замыканий в электрических цепях, нарушения регулировок, залипания и забивания рабочих органов обрабатываемой средой, засорения гидравлических систем, образования течей в местах соединения шлангов, загрязнения или ослабления контактов электропроводки, ослабления креплений вследствие вибрации, встречи рабочего органа с непреодолимым препятствием и т. п. машина частично или полностью теряет свою работоспособность и не может выполнять заданные функции с изначально установленными параметрами. Невозможность дальнейшей эксплуатации машины из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого выхода заданных параметров за установленные пределы, неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой определяет предельное состояние машины. Календарную продолжительность эксплуатации машины от ее начала или возобновления после ремонта до наступления предельного состояния называют сроком службы. Подобный показатель, но измеренный либо в часах чистой работы машины, либо в единицах ее продукции до наступления предельного состояния, называют техническим ресурсом. Срок службы и технический ресурс — обязательные характеристики, которые должны указываться в технической документации на конкретные виды и модели машин. Если техническим ресурсом определяется временной или наработочный (по суммарному объему выработанной с начала эксплуатации машины или ее возобновления после ремонта продукции) интервал работоспособности машины, то срок службы в большей мере является оценочным критерием эффективности использования машины в зависимости от времени, истекшего от начала выпуска машин данной модели, поскольку, кроме прочих факторов, он учитывает так называемый моральный износ машины, характеризуемый соответствием конструктивного решения машины современному уровню развития техники, так как со временем прежде новые модели машин устаревают и уступают по своим выходным параметрам (производительности, стоимости вырабатываемой продукции, безопасности, комфортным условиям для обслуживающего персонала, экологическим показателям и т. п.) пришедшим на смену им новым моделям.
Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) Кафедра «Автоматизация производственных процессов» | Краткая историческая справка
Кафедра «Автоматизация производственных процессов» | Краткая историческая справка
Кафедра «АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ» образована в 1965 г. Основателем кафедры является лауреат Государственной премии, профессор Гавриил Григорьевич Зеличенок. Кафедра образована выделением в 1965 г. коллектива, работавшего по циклу дисциплин, связанных с автоматизацией строительства, созданного профессором Г.Г. Зеличенком в составе кафедры дорожных машин.
Основной причиной создания кафедры было введение вузовской специальности 0638 «Автоматизация и комплексная механизация строительства» и наличие в МАДИ, в составе кафедры дорожных машин, специалистов, способных стать основой новой кафедры.
Целью подготовки инженеров по этой новой для того времени специальности стало обучение комплексу знаний по теории, методам и практике создания автоматизированных технологических процессов и оборудования в строительстве, в том числе заводскому производству материалов, изделий и конструкций, строительно-монтажным и землеройно-планировочным работам в промышленном, гражданском, автомобильно-дорожном, аэродромном строительстве, выполнению работ по ремонту, реконструкции, технической эксплуатации строительных объектов различного назначения. В плане этих же задач была начата и подготовка научных кадров высшей квалификации через аспирантуру.
Коллектив кафедры 2016г.
Появление специалистов по автоматизации технологических процессов в строительстве позволило решать основные задачи научно-технического прогресса в строительстве, связанного с созданием и введением в действие современных предприятий и переводом строек на высокоэффективные технологии. Гавриил Григорьевич Зеличенок своевременно почувствовал такие тенденции в строительстве, так как работал в 50-х годах на крупнейших стройках того времени, на строительстве мощных гидроэлектростанций и гидроузлов. Профессор Г. Г. Зеличенок по специальности инженер-механик, окончил Днепропетровский металлургический институт в 1930 году и работал на промышленном строительстве многих объектов того времени. В конце 30-х возглавил работу в тресте Строймеханизация, в том числе и в качестве директора Московской конторы этого треста. В период 1941-1946 гг. руководил строительно-монтажными работами в Поволжье и Башкирии, с 1946 по 1953 гг. был заместителем управляющего трестом Строймеханизация Минстроя СССР, руководил работами, проводимыми в проектном институте ГИПРОТИС для Волго-Донского канала и Цимлянской ГЭС.
Основным его делом стало проектирование и практическое создание высокопроизводительных механизированных бетонных заводов для гидротехнического строительства с элементами автоматизации. Хорошо освоив эту область деятельности, Г. Г. Зеличенок прейдя в 1958 г. в МАДИ на кафедру дорожных машин, как энтузиаст механизации и автоматизации строительства, начал внедрять в учебный процесс курсы связанные с автоматизацией строительного производства.
Кафедра АПП стояла у истока организации подготовки инженеров по специальности автоматизации технологических процессов и производств в строительстве, и, естественно, встал вопрос выполнения заявок производства на научные разработки в этой области и подготовку специалистов данной квалификации через аспирантуру. Кафедра установила творческие связи с Всесоюзным научно-исследовательским институтом строительного и дорожного машиностроения (ВНИИСтройдормаш), Всесоюзным научно-исследовательским институтом заводской технологии сборных железобетонных конструкций и изделий (ВНИИЖелезобетон), Центральным научно-исследовательским и проектно-экспериментальным институтом организации, механизации и технической помощи строительства (ЦНИИОМТП), Всесоюзным институтом по проектированию организаций энергетического строительства (ОРГЭНЕРГОСТРОЙ), Академией коммунального хозяйства (АКХ) и некоторыми другими организациями. Эти научно-производственные связи позволили сразу и на высоком научном и методическом уровне организовать учебный процесс и научные исследования на кафедре. Первые аспиранты кафедры АПП (В. А. Горшков, Б. Д. Кононыхин, В. И. Рыбьев), выполнившие свои кандидатские диссертации под руководством проф. Г. Г. Зеличенка, стали в последующем профессорами, докторами технических наук, так же как и аспирант Р. Г. Барский, научным руководителем которого был выдающийся учёный, профессор кафедры АПП, д-р техн. наук Ю. М. Пятин. Из названных докторов наук Р. Г. Барский являлся профессором кафедры АПП, не изменив избранному в 60-е годы научному направлению своих исследований, д-р техн. наук Б. Д. Кононыхин работал в должности профессора Московского государственного строительного университета, а профессор, д-р техн. наук В.И.Рыбьев являлся заместителем начальника управления жилищно-коммунального хозяйства и благоустройства правительства Москвы. В те же годы стал кандидатом наук В. С. Щербаков – в настоящее время ведущий специалист по автоматизации дорожно-строительных машин, д-р техн. наук профессор зав. кафедрой в Сибирском автомобильно-дорожном институте, действительный член Российской академии естественных наук (РАЕН).
Значительную роль в создании методики преподавания и разработке содержания основных дисциплин по специальности автоматизации строительства кроме профессора Г. Г. Зеличенка сыграли ведущие доценты Л. М. Резников, В. С. Дегтярев и энтузиаст автоматизации землеройно-планировочных машин доцент Н. М. Аракельянц.
К середине 70-х годов кафедра АПП заслуженно стала лидером среди аналогичных кафедр страны, поскольку основной учебной литературой по специальности являлись книги и учебные пособия, созданные сотрудниками кафедры.
Заложив основы кафедры, создав методики преподавания дисциплин специализации, на пороге своего семидесятилетия, профессор Г. Г. Зеличенок принял в 1975 году решение передать кафедру специалисту, который смог бы вести начатое им дело в течение многих лет, и пригласил для участия в конкурсе на замещение должности заведующего кафедрой молодого 39-летнего д-ра техн. наук, профессора В. А. Воробьева, заведовавшего до этого момента кафедрой автоматизации производственных процессов в Самарском инженерно-строительном институте. Приход на должность заведующего кафедрой АПП профессора, В. А. Воробьева в 1975г. привел к активизации научно-исследовательской работы на кафедре, не вызвав изменений в ее направленности. Из работавших в 1975 г. доцентами кандидаты технических наук В. А. Горшков и Р. Г. Барский, защитив в 1989 г. докторские диссертации, стали профессорами кафедры. Профессором, доктором технических наук стал также поступивший в аспирантуру в 1975 году Д. Н. Суворов и выпускник кафедры, аспирант начала 80-х годов ,заведующий кафедрой А.В. Илюхин. Доцентами работали на кафедре Н. В. Михайлова, А. М. Каледин и С. А. Шахворостов,бывшие студенты МАДИ. В настоящее время доцентами работают, к.т.н. И.И.Зарипова, к.т.н. Р. А. Гематудинов, к.т.н. М. Э. Чантиева, бывшие студенты и аспиранты МАДИ, а также бывший аспирант кафедры старший преподаватель В. С. Селезнев.
Используя высокий уровень подготовки студентов по общенаучным дисциплинам, характерный для МАДИ, кафедра разработала оптимальный учебный план, сочетающий глубокую проработку вопросов теории автоматического управления и электроники с творческой проработкой дисциплин специализации. В основу учебного плана положено изучение дисциплин, дающих комплекс знаний по информационному обеспечению основных технологических процессов строительства, разработка их функциональных и математических моделей для изучения, проектирование и оптимизация систем автоматического управления и регулирования технологических и производственных процессов. Разработка содержания этих дисциплин выполняется в творческом сочетании с научно-исследовательской работой в плане решения этих же проблем.
В настоящее время кафедра готовит бакалавров по направлению подготовки « Автоматизация технологических процессов и производств» (150304) по профилю «Автоматизация технологических процессов и производств (строительство)» (1503041) , а также магистров по направлению подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств» (150404) по программе – «Локальные системы автоматизации» (1504041).
© МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) 2020 года
Запрещается использование материалов сайта без разрешения администрации.
Информационная продукция для детей, не достигших возраста шести лет (0+).