ТЕМА 2. Закономерности формирования и развития технологических процессов
ТЕМА 1. Введение в технологию
I. Понятие технологии
II. Виды технологий и их классификация
III. Понятие о производственном процессе
I. Понятие технологии
Технология (с греч.) – наука о мастерстве.
Технологию можно рассматривать с разных позиций:
- С позиции предметов труда (сырья, деталей, ресурсов)
Технология - это наука, изменяющая средства предметов труда в процессе производства товара - С позиции средств производства (оборудование, техника)
Технология – это наука по использованию живого и прошлого труда в процессе изготовления товара.
- С позиции экономиста
Технология – это наука, отвечающая на вопрос, каким способом изготовить товар с минимальными издержками.
- Согласно определению К. Маркса
Технология - наука, связывающая естествознание с практической деятельностью людей.
Технология – синтез всех наук.
Энгельс добавлял, что технология связывает воедино естественные, технические и экономические науки.
Технология базируется на других дисциплинах:
· На естественных науках (математика, физика, химия и т.д.)
· На технических науках (машиноведение, материаловедение, сопротивление материалов и т.д.)
· На экономических науках (финансовый анализ, менеджмент, маркетинг и т.д.)
· На общественных науках (социология, психология, этика и т.д.)
II. Виды технологий и их классификация
§ По функциональным признакам:
1 группа действий (технологии) связана с непосредственным выпуском продукции
2 группа действий (экономика) выполняет функцию управления и обеспечения
технологии всеми необходимыми ресурсами.
§ По видам потребительских стоимостей:
- материальные технологии (отличаются вещественным наполнением)
- социальные технологии (связаны с услугами) предусматривают изменение духовной деятельности (объекты социальной технологии: произведения искусства, знания научные открытия, нормы морали, духовные ценности, здоровье человека и т.д.)
§ В рамках производственного процесса выделяют:
- базовые/основные
- вспомогательные
§ По области применения:
-производственные
- технологии строительства
- технологии в сфере образования
§ По принципу обмена сведениями:
- информационные
- неинформационные
§ По степени обобщения разработки:
- абстрактно-теоретические
- прикладные технологии
III. Понятие о производственном процессе
Производственный процесс в общем виде представляет собой совокупность действий по выпуску продукта.
Производственный процесс на промышленном предприятии – это совокупность действий по непосредственному изготовлению продукта, а также вспомогательных и обслуживающих действий, обеспечивающих работу основных подразделений.
Классификация производственных процессов:
§ По роли в изготовлении продукта:
- основные процессы
- вспомогательные
§ По характеру протекания
- простые
- синтетические
- аналитические
§ По стадии изготовления продукта:
- заготовительные
- обрабатывающие
- выпускающие/сборочные
§ По технической оснащенности
- ручные процессы
- частично механизированные процессы
- комплексно-механизированные процессы
- автоматизированные процессы
ТЕМА 2. Закономерности формирования и развития технологических процессов
1. Понятие о технологическом процессе и его структуре. Классификация.
2. Естественные процессы и их систематизация.
3. Химические процессы, применяемые в технологии.
4. Биологические процессы.
5. Физические процессы.
1. Технологический процесс — это совокупность операций, преобразующих сырье в продукт, при которых происходит качественное изменение объекта обработки.
Структура технологического процесса:
1. рабочий ход (акт воздействия инструмента на предмет труда);
2. вспомогательный ход (обеспечивает пространственное и временное совмещение инструмента и предмета труда);
3. технологический переход (совокупность повторяющихся и чередующихся рабочих и вспомогательных ходов);
4. вспомогательный переход (обеспечивает реализацию технологических переходов во времени и пространстве);
5. технологический процесс (совокупность технологических и вспомогательных переходов).
Классификация:
· по отраслям народного хозяйства: металлургическое, пищевое (молочное, мясное, консервное), текстильное производства;
· по конечному продукту: сталелитейное, мебельное, стекольное, спичечное, обувное производства;
· с точки зрения природной сущности: химические, биологические, физические процессы;
· по степени непрерывности: периодические, непрерывные процессы и комбинированные процессы.
2. Естественные процессы протекают в природе естественным путем в результате природных явлений или их сущности.
Технологические процессы представляют собой естественные процессы, воспроизведенные искусственным путем.
Естественные процессы условно разделяют на 4 группы:
1. химические процессы (связаны с глубокими и необратимыми изменениями химической структуры вещества);
2. биологические процессы (использование живых микроорганизмов с целью получения необходимых продуктов (традиционная биотехнология), а также воспроизведение в искусственных условиях процессов протекающих в живой клетке);
3. физические процессы (преобразование сырья в продукт, в рамках которых значительно не изменяется химическая структура вещества):
· механические процессы;
· гидромеханические процессы;
· тепловые процессы;
· массообменные процессы;
4. процессы мышления человека (постигается мир, а также психология человека.) Эти процессы применяются в сфере науки, здравоохранения, культуры и искусства.
3. Химические процессы являются самым распространенными в природе и применяются как основные и вспомогательные в народном хозяйстве: водоподготовка в пищевой промышленности, целлюлозно-бумажная промышленность, нефтехимическая промышленность, фармацевтическая промышленность.
Химическая технология — это наука о наиболее экономичных методах и средствах массовой химической переработки сырья в продукцию.
Преимущества:
· перерабатываются все виды сырья;
· могут перерабатываться отходы производства.
Недостатки:
· химические процессы протекают во вредных или опасных условиях.
Три стадии химического процесса:
· подбор химических реагентов в зону реакции;
· химическая реакция;
· отвод продуктов реакции.
Классификация химических процессов:
· по характеру протекания (обратимые и необратимые);
· по отношению к температуре (экзотермические и эндотермические);
· по агрегатному состоянию взаимодействующих веществ (гомогенные (ж+ж) и гетерогенные (ж+т, т+г, г+ж)).
4. Биологические процессы отличаются тем, что протекают при мягких условиях; используют возобновляемое органическое сырье; малое число стадий; отходы от биологического производства доступны для следующей переработки и утилизации.
Область применения:
· пищевая промышленность;
· фармацевтическая промышленность;
· сельское хозяйство;
· химическая промышленность.
Биологическая промышленность, в основе которой лежат биологические технологии представляет три направления:
1. промышленная биотехнология (микробиологический синтез) — это наука, которая изучает методы промышленного получения веществ с помощью микроорганизмов;
2. генетическая и клеточная инженерия — создает генетические искусственные структуры путем целенаправленного воздействия на материальные носители наследственности; клеточная инженерия дополняет генную и создает клетки или ценные продукты. Применяется для получения высокоурожайных растений (гибриды), для получения более плодовитых результатов в сельском хозяйстве;
3. инженерная энзимология — это наука, создающая высокоэффективные ферменты для интенсивного использования в процессах брожения (распад сложных органических веществ на более простые под влиянием микроорганизмов или выделенных ими веществ).
5. Физические процессы — это преобразование сырья в продукт, при котором изменяется форма, соотношение, размеры, агрегатное состояние и др.
Механические процессы преобразуют вещества, находящиеся в твердом агрегатном состоянии:
1. транспортные процессы включают в себя процессы перемещения насыпных и штучных грузов по трассе без остановок для погрузок/разгрузок;
2.процессы формообразования твердых тел предусматривают механическое изменение формы или пластическую деформацию; механическая обработка включает в себя резку, фрезерование, шлифование и т. д.; пластическое формование предусматривает обработку материала давлением (штампование или прокатка (металл, стекло), волочение (металл), экструзия (пластмасса));
3.процессы соединения твердых тел позволяют осуществлять сборку готовой продукции и сложно-технологических товаров. Соединения бывают разъемные и неразъемные (пайка, сварка, сшивка).
Способы соединения: пайка, сварка, сшивка, склеивание, с помощью крепежных изделий;
4. процессы изменения размеров твердых тел включают дробление и измельчение. Дробление – более твердого вещества (камень, мрамор, гранит, руда, калийные соли), измельчение – более легкие фракции (с/х сырье);
5.дозирование, сортировка и смешивание являются сопутствующими или вспомогательными процессами. Дозирование — это процесс измерения массы/объема вещества. Смешивание — это процесс образования однородной системы из сыпучих материалов. Сортировка — это отбор твердых веществ по каким-либо критериям.
Гидромеханический процесс связан с переработкой веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях или имеющие границы разделов. Неоднородные системы (гетерогенные) состоят из двух и более фаз, имеющих границу разделов.
По физическому состоянию выделяют эмульсии (2 несмешивающиеся между собой жидкости), суспензии (жидкость с взвешенными в ней твердыми частицами), пены (жидкость с распределенными в ней пузырьками газов), пыль/дым (газовая среда с распределенными в ней твердыми частицами).
1.Процессы образования неоднородных систем (гомогенизация, смешивание)
2.Процессы разделения неоднородных систем (фильтрование, отстаивание, сепарирование (центрифугирование), гравитационная и электрическая очистка)
3.Процессы транспортирования жидкостей и газов (специальные резервуары, трубопровод)
Тепловые процессы связаны с переносом энергии в виде теплоты, которые отличаются скоростью переноса. Три способа передачи теплоты: конвективный (перенос теплоты от стенки к движущейся относительно нее жидкости или газу и наоборот), теплопроводность (перенос энергии микрочастицами за счет их колебания при соприкосновении), тепловое излучение (процесс переноса энергии в виде электромагнитных колебаний).
Процессы нагревания или охлаждения
Выпаривание, испарение. Выпаривание — это процесс удаления растворителя в виде пара из нелетучего раствора при его кипении. Испарение — это удаление жидкой фазы путем нагрева неоднородной системы.
Процесс искусственного охлаждения предусматривает изменение внутренней температуры тела до -100°С и ниже.
Процессы кристаллизации и плавления позволяют выплавлять вещества из насыщенных растворов или расплавов.
Массообменные процессы отличаются переходом одного или нескольких веществ в другую среду.
Сушка — это процесс удаления влаги из различных материалов.
Перегонка жидкости — испарение отдельных фракций с последующей конденсацией паров и их отборов.
Естественные процессы