Автоматизация в строительстве: как устроен сервис подготовки документации
Основная форма организации процесса на заводах строительных материалов и изделий является поточная форма.
Один из принципов, на котором базируется поточное производство является принцип автоматизации.
Механизация и автоматизация производственных процессов — это комплекс мероприятий, предусматривающих широкую замену ручных операций машинами и механизмами, внедрение автоматических станков, отдельных линий и производств.
Главные цели автоматизации :
— достижение более высоких темпов ведения работ;
— оптимальная загрузка строительных машин и оборудования;
— повышение производительности и снижение трудозатрат;
— автоматическое обеспечение безопасных условий труда;
-улучшение качества продукции
Наиболее оправдано использование автоматизации при следующих технологических ситуациях: вредное влияние на оператора, обеспечение безопасных условий труда (в т.ч. работы машины), необходимость исключения ошибок оператора и т.д.
Виды автоматизации:
Различают частичную, комплексную и полную автоматизацию производства.
• Частичную автоматизацию (автоматизацию отдельных частей производственного процесса) осуществляют в первую очередь в тех случаях, если непосредственное управление сложными скоротечными процессами становится практически невозможным для человека или если процесс ведется в условиях, опасных для жизни человека.
• При комплексной автоматизации участок, цех или даже целый завод действует как единый взаимосвязанный автоматический комплекс. Комплексная Автоматизация строительства целесообразна в условиях высокоразвитого производства на базе совершенной технологии с применением надежных средств автоматизации. Работа такого комплекса осуществляется при общем контроле со стороны человека.
• Полная автоматизация предусматривает управление комплексно-автоматизированным производством без непосредственного участия человека. Она осуществляется обычно в тех случаях, когда производство рентабельно, устойчиво, режимы его неизменны. Автоматизация не может, безусловно и полностью вытеснить человека из сферы производства, труд его приобретает новое качество — становится более содержательным и творческим.
Степень автоматизации технологического процесса характеризуется коэффициентом автоматизации: Ка=1/(1+tн/ta),
где tн — время затрачиваемое на реализацию неавтоматизированных операций; tа — время затрачиваемое на реализацию автоматизированных (автоматических) операций.
При Ка >=0.98 — технологический процесс считается автоматическим.
При 0.98> Ка >0.5 — технологический процесс считается автоматизированным.
При Ка <0.5 — технологический процесс считается мало автоматизированным.
Основные элементы автоматизированных (автоматических) систем:
— измерительное, представляющие собой различного типа датчики
— промежуточное, служащее для усиления и преобразования сигнала в удобный для управления;
— техника, которая позволяет стабилизировать работу машины (рабочего органа оборудования) по заданной программе, обеспечивать заданную производительность, защищать от перегрузок машину
— исполнительное, комплекс механизмов,непосредственно осуществляющих управление.
Перечень технических средств автоматизации,используемых в строительном производстве:
1. Для контроля и информации
-качество уплотняемого грунта (плотность);
-подсчёт выполняемого объема работ (пройденных км, поданной воды и т.д.);
— наличие жидкости в ёмкости и её количество;
-количество сыпучих материалов, находящихся в ёмкости (цемент, песок, щебень и т.д.)
2. Для регулирования
-поддержание заданной температуры при прогреве бетона;
-давление жидкости,газов или воздуха в ёмкости (системе);
— грузоподъёмность машин;
— защита от короткого замыкания;
-отключение всех двигателей и закрепление захватами за рельсы башенного крана в зависимости от скорости ветра.высота подъёма рабочего органа машины (стрелы крана, рабочей площадки, подъёмников и лифтов, загрузочного скипа, ковша и т.д.);
— поворот стрелы грузоподъёмного крана;
— поддержание заданного уровня и уклона дна котлована и траншеи при работе экскаватора;
3. Для локальной автоматизации системы управления
-режим работы двигателя в зависимости от нагрузки на рабочий орган (бульдозер — заглубление отвала, скрепер и грейдер — заглубление ножа, экскаватор — заглубление ковша);
-задание доз компонентов бетонной смеси в соответствии с рецептурой;
-определение продолжительности и выдерживание этой подолжительности при приготовлении бетонной смеси)
4. Для автоматизации системы управления
-автоматизированная система управления работой бетоносмесительной установки;
-автоматизированная система управления бульдозером при выполнении работ по заданным отметкам, уклону и направлению; автоматизированная система управления автогрейдером при профилировании дорог и планировка территории; -автоматизированная система управления скрепером при разработке грунта (высотное положение ковша, перемещение задней стенки ковша, заглубление (подъём) ножа ковша и регулирование двигателя тягача и его направление; -автоматизированная система управления многоковшовым экскаватором при разработке траншей по заданному направлению, глубине копания, заданному уклону дна траншеи и регулирования работы двигателя.
***Для наглядного изображения автоматизированной (автоматической) системы используются графические изображения:
— структурная схема, которая отражает улучшенную структуру системы и взаимосвязи между пунктами контроля и управления объектами;
— функциональная схема, чертёж на котором схематически условными обозначениями изображены технологическое оборудование, коммуникации,
органы управления и средства автоматизации (приборы, регуляторы, датчики) указанием связей между
технологическим оборудованием и элементами автоматики. На схеме указаны параметры которые подлежат контролю и регулированию;
— а также принципиальные, монтажные и другие схемы.
Примеры принципа автоматизации
Так как принцип автоматизации характеризуется освобождением человека не только от мускульных усилий для выполнения тех или иных движений, но и от оперативного управления механизмами, выполняющими эти движения, приведу в качестве примера один из основных элементов систем автоматического управления – датчики (измерительные преобразователи).
Датчиком называется первичный преобразователь контролируемой или регулируемой величины в выходной сигнал, удобный для дистанционной передачи и дальнейшего использования. В состав датчика входят воспринимающий (чувствительный) орган и один или несколько промежуточных преобразователей
Датчики предназначенные для измерения физических величин и преобразуют их в электрические выходные величины, передаваемые на расстоянии для воздействия на исполнительный механизм.
Например, новейшая система вентиляции — приточно-вытяжная вентиляция по потребности:
Система вентиляции с помощью датчиков присутствия оценивает наличие людей в помещении, с помощью датчиков CO2 — определяет их количество (по количеству выдыхаемого углекислого газа), а также измеряет температуру воздуха. Исходя из анализа этих параметров вентиляционная система поддерживает необходимый расход воздуха, обеспечивая оптимально экономичную работу вентиляционной системы. Т.е. если нагрузка в помещении растет, система вентиляции увеличивает расход воздуха. Если нагрузка уменьшается, соответственно, система вентиляции уменьшает расход воздуха.
Происходит не постоянный расход воздуха, как у большинства вентиляционных систем, а переменный. Что естественно комфортнее и экономичнее.
Так как, роботизация производства является составной частью автоматизации и развития предприятий. В качестве примера, можно привести робота- строителя, который возможно будет использоваться и приведет к радикальным переменам в строительстве.
В университете Южной Калифорнии приступили к испытаниям огромного робота-строителя, способного за 24 часа построить дом. Робот умеет читать строительные чертежи и по ним строить дом по технологии 3D печати, последовательно укладывая слои бетона друг на друга.
В отличие от человека такой робот-строитель может работать круглосуточно при условии непрерывной подачи бетонной смеси и электроэнергии. Строительный робот способен выполнять прокладку коммуникаций во вновь строящемся доме. Его возможности в строительстве почти безграничны.
Строительный робот легко создает стены сложной конфигурации и даже способен выполнять куполообразные сооружения. Пока лишь сделаны первые шаги в этом направлении.
Представим, как будут развиваться события на строительной площадке в недалеком будущем. На заранее подготовленной ровной площадке рабочие укладывают два ряда рельсов на расстояние, немного больше ширины строящегося здания. Мостовой кран с рукой-манипулятором, оснащенным насадкой-форсункой будет перемещаться по уложенным рельсам. Через форсунки начнет выдавливаться раствор для создания полых стен. Затем полости станут заполняться теплоизоляционным составом, например, бетоном с полистирольными шариками. Рука-манипулятор будет устанавливать арматуру, сантехническое оборудование, коммуникационные системы, выполняя сварочные работы с ростом стен. После того, как поднимутся стены, робот смонтирует пол, потолочные перекрытия, крышу. Человеку останется установить в доме окна и двери.
Роботизация производства — это не просто замена рабочих машинами, повторяющими их действия. Для того чтобы конечный эффект был максимален, нужно всю технологию перестраивать ( или проектировать) на более высокий уровень, предельно оптимизировать производство.
Современное строительство является одной из наиболее механизированных и автоматизированных сфер человеческой деятельности. Строительные машины используются на всех этапах строительного производства, а именно:
1- в добыче строительных материалов
2- в изготовлении железобетонных, металлических, деревянных и других
строительных конструкций заводским способом;
3- на погрузке, разгрузке и транспортировке строительных материалов, изделий и конструкций;
4- в технологических процессах возведения зданий и сооружений, строительстве дорог, подземных коммуникаций, объектов гидротехнического, энергетического и других видов строительства;
5- на работах по освоению стройплощадок, от нулевого цикла до завершающих стадий отделочных, кровельных и других работ;
6- это средства механизации ремонтных и восстановительных работ (большой набор ручных машин).