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.