Основы рациональной компоновки оборудования

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 19

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Лекция 1

1. ВВЕДЕНИЕ. СУЩНОСТЬ И ЗНАЧЕНИЕ КОМПОНОВКИ

КАК ЭТАПА ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Имеет смысл начать с определения понятия компоновки.

Def. Компоновка технической системы: взаимно скоординированное расположение

элементов технической системы в пространстве.

По существу, компоновка - это аппаратное конструирование сложных технических

систем из готовых элементов, являющихся их подсистемами.

Как видно из определения, задача компоновки возникает, когда необходимо создавать сложные технические системы, состоящие из многих элементов: машин, аппаратов, агрегатов - которые необходимо определённым образом разместить в пространстве.

Содержание компоновки как вида (рода, этапа) проектной и конструкторской работы зависит от существа этой работы, т.е. от того, какой объект создают.

При конструировании сложных видов техники задача компоновки заключается преимущественно в нахождении расположения отдельных агрегатов и органов управления в рабочем поле или внутреннем объёме, как правило, весьма ограниченном. Особенность в том, что сами агрегаты обычно не являются законченными, имеющими самостоятельную потребительскую ценность, изделиями (т.е. это именно агрегаты и детали).

Технологическое проектирование химических производств имеет несколько отличные задачи - размещение готовых, могущих иметь разнобразное применение, машин и аппаратов для создания ХТС.

Общим во всех случаях является то, что стоит задача максимально обеспечить надёжность, безопасность и эффективность работы создаваемых технических систем.

Компоновка является органической частью решений по размещению оборудования в существующих или вновь проектируемых помещениях или наружных сооружениях. По своему значению компоновка - один из важнейших этапов технологического проектирования.

Особенность его в том, что именно здесь осуществляется переход от расчётов, выбора оборудования и построения аппаратурной схемы - т.е., от функционального описания ХТС - к её материализации в конкретный технический комплекс. Кстати, только на этом этапе производится окончательный расчёт трубопроводов и других сетей.

Отличие компоновки от размещения заключается в том, что элементы и подсистемы нужно не просто разместить в рабочем пространстве (пусть даже с соблюдением всех требований безопасности), но обязательно так, чтобы было достигнуто максимально функциональное, рациональное, расположение оборудования. Неответственные, мало или редко эксплуатируемые элементы действительно достаточно просто разместить.

По существу, задача рациональной компоновки при проектировании ХТС заключается в том, чтобы разместить оборудование наиболее удобным для работы людей образом. Причина этого кроется в том очевидном, в общем-то факте, что любая техническая система суть система “человек-машина”; причём главной подсистемой её безусловно является человек как главная производительная сила.

Поэтому даже с чисто инженерной, технологической точки зрения все технические системы должно рассматривать именно как системы “человек-машина”; проектировать необходимо с учётом закономерностей деятельности человека в технических системах.

Ну и наконец, решающим гуманитарным фактором является то, что техника существует для Человека, а не Человек для техники.

2. ХАРАКТЕР ДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА В ХТС ПРОИЗВОДСТВА БАВ.

Действия человека в ХТС и его взаимодействие с подсистемами и элементами ХТС в трудовой деятельности обусловлены рядом факторов.

1. Иерархией ХТС и структурой ХТП;

2. Необходимостью осуществлять не только производственный процесс, но также монтаж, техническое обслуживание, ремонт и демонтаж оборудования;

3. Необходимостью человеку получать, воспринимать, оценивать и использовать информацию о ходе технологического процесса, состоянии используемого оборудования, общей обстановке на производстве и т.д.

4. Необходимостью человеку одновременно с интеллектуальной (информационной) деятельностью осуществлять физические действия по ведению технологического процесса и управлению им (проверка и подготовка оборудования; загрузка сырья и материалов; отбор проб; выполнение анализов и измерений; выгрузка и фасовка продуктов; сбор и удаление отходов и т.д.).

5. Вся интеллектуальная и физическая деятельность человека протекает в соответствии с объективными законами физиологии, биомеханики, психологии и мышления.

Взаимодействие этих факторов формирует три важнейших аспекта проблемы рациональной компоновки оборудования.

1. Получение, восприятие, оценка и использование информации для осуществления технологического процесса.

2. Основные антропометрические, физиологические, биомеханические, психологические и мыслительные характеристики людей и их влияние на трудовую деятельность.

Эти два аспекта предопределяют поведение и трудовую деятельность человека в технических системах и являются предметом важной отрасли современной науки о Человеке - инженерной психологии.

3. Построение рабочих зон и зон обслуживания с учётом закономерностей (требований, рекомендаций) инженерной психологии.

Нужно особо отметить, что соотношение функций очень сильно зависит от природы трудовой деятельности.

Так, например в высокоинтегрированных автоматизированных технических и технологических системах человек является оператором, деятельность которого по преимуществу является интеллектуальной. Сюда относятся:

- вождение современных транспортных средств (автомобили, локомотивы, летательные аппараты, суда);

- управление автоматизированными энергоустановками и энергосетями;

- управление автоматизированными технологическими системами в металлургии, переработке керамических и полимерных материалов, химических и биотехнологических производствах; машино- и приборостроении.

В производствах ТОС (в т.ч. производствах БАВ) такие ХТС редки. В большинстве случаев деятельность работников связана как со сложной интеллектуальной работой, так и со значительными физическими нагрузками (передвижение по рабочей зоне, перемещение грузов, управление оборудованием). Такая работа является сложной по существу и затруднённой внешними обстоятельствами.

Поэтому проектирование должно обеспечить максимум удобства работы:

- минимум необходимых перемещений по рабочей зоне и между рабочими зонами;

- компактное расположение оборудования с учетом требований безопасности, монтажа и обслуживания;

- доступность наблюдения и управления оборудованием, средствами автоматизации, трубопроводами;

- максимальная возможность визуального и слухового контроля всей ХТС;

- максимальная быстрота и эффективность действий в нештатных ситуациях.

3. ИНФОРМАЦИЯ И ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИИ.

Для осуществления любой целенаправленной сознательной деятельности необходимо иметь возможно более ясное представление о целях, условиях и возможностях решения стоящих задач. Т.е., надо отражать в сознании реальность или быть информированным.

С философской точки зрения информация есть любые сведения, снижающие нашу неосведомленность, неопределённость в мире; иначе, отражённое многообразие мира.

- 3 -

Именно с этих позиций рассматривает информацию и теория информации, являю-

щаяся важным разделом кибернетики.

3.1. СВОЙСТВА И КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ.

Современная теория информации использует сформулированный К. Шенноном и Н.Винером вероятностно-статистический подход к определению и измерению информации. Суть его в следующем.

Имеется ситуация, в которой возможно много исходов; один из них нас интересует - является решением задачи.

До получения информации мы можем найти этот ответ с априорной вероятностью Р_О. После получения информация часть возможных исходов-ответов отпадёт (возможно, останется лишь один). Апостериорная вероятность нужного исхода-ответа составит P_I.

Информация в таком случае и будет функцией соотношения вероятностей

I = F(P_I/P_O) (1)

Каждое событие богато многогранными деталями. Поэтому для количественной характеристики информации нужно определить, что является элементарным событием (единицей) и на фоне какого множества должно выделять это событие.

Количественной основой информации является энтропия. Энтропия - количественная мера занятия системой всех возможных состояний. Тогда информация определяется как разность априорной и апостериорной энтропий

I = H_О(А) - H_I(A), (2)

где H_О(А), H_I(A) - энтропия до и после получения информации.

Предположим, что в данной системе событие-ответ А наступает с априорной вероятностью р_О, а после получения М сообщений с апостериорной вероятностью р*.

Тогда

H_О(А) = - log₂p_O, (3)

_M

H_I(A) = - p*log₂p* (4)

i =1

_M

I = - log₂p_O + p*log₂p*, (5)

i =1

Из формулы (5) следует и определение единицы информации - бита. Если в системе

возможны лишь два равновероятных исхода, то очевидно:

ìp_O º 1/2

íр* º 1 (6)

îI º 1.

Понятно становится и использования двоичного логарифма. Т.е. бит - это количество информации, соответствующее простейшей ситуации типа “да-нет”.

Однако для практики важно не количество информации само по себе, а то насколько она способствует достижению поставленной цели работы. Это отражается понятием ценности информации.