Информатика и вычислительная техника. автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

I. Формула специальности

«Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
(по отраслям)» — специальность, занимающаяся математическим,
информационным, алгоритмическим и машинным обеспечением создания эргатических
(человеко-машинных) систем управления процессами и производствами,
включающая методологию исследования и проектирования, формализованное
описание и алгоритмизацию управления процессами и производствами, оптимизацию
и имитационное моделирование функционирования систем, внедрение,
сопровождение и эксплуатацию человеко-машинных систем управления в
технологических процессах и производствах, отличающаяся тем, что она содержит
научные и технические исследования и разработки, модели и структурное решение
человеко-машинных систем, предназначенных для автоматизации интеллектуальной
поддержки процессов управления и необходимой для этого обработки данных в
организационно-технологических и распределенных системах управления в
различных сферах технологического производства и других областях человеческой
деятельности.

Актуальность развития проблемной области данной специальности и ее
народнохозяйственное значение обусловлено ростом масштабов работ по
интенсификации и компьютеризации технологического производства и комплексной
автоматизации интегрированного управления функционированием как сетью
технологических процессов, так и отдельным предприятием и целой отраслью
народного хозяйства. Создание на научной основе автоматизированных систем
управления технологическими процессами и производством, их последовательная
увязка по иерархическим уровнями, интеграция в единую систему сбора и
обработки данных и оперативного управления повышает качество и эффективность
всех звеньев управления производством в народном хозяйстве.

II. Области исследований

1. Методология, научные основы и формализованные методы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и производствами (АСУП), а также технической подготовкой производства АСТПП) и т.д.
2. Теоретические основы и методы математического моделирования организационно- технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация.
3. Теоретические основы, средства и методы промышленной технологии создания АСУТП, АСУП, АСТПП и др.
4. Научные основы, модели и методы идентификации производственных процессов, комплексов и интегрированных систем управления.
5. Методы совместного проектирования организационно-технологических распределенных комплексов и систем управления ими.
6. Формализованные методы анализа, синтеза, исследования и оптимизация модульных структур систем сбора и обработки данных в АСУТП, АСУП, АСУПП и др.
7. Методы эффективной организации и ведения специализированного информационного и программного обеспечения АСУТП, АСУП, АСУПП и др., включая базы и банки данных и методы их оптимизации.
8. Методы синтеза специального математического обеспечения пакетов прикладных программ и типовых модулей, функциональных и обеспечивающих подсистему АСУТП, АСУП, АСУПП и др.
9. Методы планирования и оптимизации отладки, сопровождения, модификации и эксплуатации задач, функциональных и обеспечивающих подсистем АСУТП, АСУП, АСУПП и др., включающие задачи управления качеством, финансами и персоналом.
10. Методы контроля, обеспечения достоверности, защиты и резервирования информационного и программного обеспечения АСУТП, АСУП, АСУПП и др.
11. Теоретические основы и прикладные методы анализа и повышения эффективности, надежности и живучести АСУ на этапах их разработки внедрения и эксплуатации.
12. Теоретические основы, методы и алгоритмы диагностирования (определение работоспособности, поиск неисправностей и прогнозирование) АСТП, АСУП, АСУПП и др.
13. Теоретические основы, методы и алгоритмы интеллектуализации решения прикладных задач при построении АСУ широкого назначения (АСУТП, АСУП, АСУПП) и др.
14. Теоретические основы, методы и алгоритмы построения экспертных и диалоговых подсистем, включенных в АСУТП, АСУП, АСУПП и др.
15. Использование методов автоматизированного проектирования для повышения эффективности разработки и модернизации АСУ.
16. Средства и методы проектирования технического, математического, лингвистического и других видов обеспечения АСУ.
17. Разработка методов обеспечения совместимости и интеграции АСУ, АСУТП, АСУП, АСУПП и других систем и средств управления.

Приобретаемые навыки

Выпускники направления приобретают следующие умения и навыки:

1. Сбор и анализ исходной информации для разработки автоматизированных систем.
2. Анализ перспектив разрабатываемых объектов.
3. Осуществление контроля за соблюдением соответствующих норм и стандартов при создании объектов.
4. Создание подробных моделей будущей продукции.
5. Разработка комплекса правил к изготавливаемым продуктам и формулировка требований к их качеству.
6. Составление инструкций по эксплуатации систем автоматизации и управления.
7. Проектировка и разработка автоматизированных систем и комплексов управления.
8. Обслуживание современного оборудования по автоматизации и управлению производством.
9. Обеспечение безопасного производства, которое не будет вести к разрушению экологии.
10. Регулирование деятельности работников, формирование их заработной платы.
11. Постоянное повышение уровня знаний и навыков персонала, занятого на производстве.
12. Обеспечение эффективного управления всеми рабочими процессами, начиная с установки оборудования и заканчивая его диагностикой.

Перспективы трудоустройства по профессии

Кем можно работать по окончании вуза? Круг предполагаемых профессий довольно широк. Среди них встречаются такие должности:

• проектировщик,
• программист,
• разработчик систем автоматизации,
• материаловед,
• инженер по обслуживанию систем управления,
• аппаратчик-оператор,
• конструктор систем автоматизации,
• оператор линий.

С развитием в России автомобилестроения, строительного сектора, приборостроения и пищевой промышленности актуальность вышеперечисленных профессий находится на своем пике. Начинающие специалисты могут рассчитывать на оклад в 30 000 рублей, а более опытные эксперты получают от 45 000 рублей. Ведущие инженеры в крупных фирмах и предприятиях сегодня зарабатывают от 100 000 рублей и выше. Таким образом, при желании и стремлении талантливые выпускники могут добиться хорошего карьерного роста и обеспечить свое будущее достойной оплатой труда.

15.03.04«Автоматизация технологических процессов и производств»

15.03.04_03 «Автоматизация технологических машин и оборудования»

Русский

Цель программы – подготовка профессионалов в области автоматизации технологических процессов на базе мехатронной техники и робототехники. Формирование знаний и навыков у студента идёт в направлении его способности решать задачи, связанные с автоматизацией технологических процессов в различных  сферах человеческой деятельности на земле, в море, в космосе. Выпускники способны  грамотно  использовать знания, полученные при изучении базовых дисциплин (сопротивление материалов, детали машин, теоретическая механика, физика, математика). 

Вот малая часть того, чему можно здесь научиться:

• знание элементной базы современного автоматического оборудования и тенденций в его развитии;
• умение пользоваться графическими пакетами (Компас, Solid Works, AutoCAD) и языком технических расчётов MATLAB;
• знание работы приводов современного автоматического оборудования;
• основы программирования;
• принципы построения систем управления автоматами;
• ГОСТы на проведение проектных работ;
• навыки проведения исследовательской работы.

Ключевые особенности:

Программа гармонично сочетает в себе технологические, конструктивные и управленческие аспекты автоматизации технологических процессов производств.

Специалисты, прошедшие подготовку по данному профилю, получают навыки выполнения проектно-конструкторских и научно-исследовательских работ, владеют методиками расчета и экспериментального исследования машин, автоматизированных систем и оборудования.

Студенты данного профиля имеют возможность пройти стажировку и практику в лабораториях Технического университета г. Вюрберг (Германия), в зарубежных фирмах с получением международного сертификата по образованию (КБА, Гейдельберг (Германия)).

Обмен студентами, получение второго высшего образования за границей возможно в рамках сотрудничества с университетом Ганновера (Германия), университетом Аусбурга (Германия), с Лапперанским технологическим университетом (Финляндия).

Варианты обучения:

• Детали мехатронных модулей автоматизированных технологических машин и оборудования
• Микропроцессорная техника автоматизированного оборудования
• Программное обеспечение автоматизированных производственных систем
• Проектирование и конструирование мехатронных модулей автоматизированного технологического оборудования
• Электронные устройства автоматизированных технологических машин и оборудования
• Эргономика
• Cистемы автоматизированного проектирования в машиностроении

• Исследователь
• Инженер-консультант
• Менеджер производства
• Инженер-системотехник
• Инженер-технолог
• Инженер по рационализации и изобретательству
• Инженер по автоматизации и механизации производственных процессов
• Инженер-машиностроитель
• Инженер КИПиА

• Модуль сборки с электромеханическим манипулятором
• Мобильная робототехническая система с телекамерой
• Устройство автоматической загрузки деталей
• Разработка преобразователя питания светодиодного освещения вагонов метрополитена
• Разработка системы стабилизации скорости резания токарного станка
• Разработка унифицированного программируемого устройства преобразования сигнала управления для трамвая и троллейбуса
• Автоматизированная система управления мобильным роботом
• Система управления прецизионным 3-D малоразмерным экструзионным устройством для аддитивных технологий
• Система удалённого контроля аккумуляторной батареи
• Автоматизированная терморегуляция салона автомобиля

• Разработка принципов построения и конструкций устройств улавливания и намотки аморфных лент на скоростях более 100 км/час
• Разработка, модернизация, компьютерное и физическое моделирование оборудования для испытания приборов
• Разработка конструкции и принципов управления автоматизированным комплексным электролизным агрегатом для одновременной выработки анолита для обеззараживания воды и феррата для обеззараживания стоков

• Лаборатория САПР
• Лаборатория мехатроники и робототехники
• Лаборатория гидропневматических приводов
• Лаборатория мехатроники (приводы и системы управления

• Балтийская промышленная компания
• ООО «Стелла»
• ООО «Дельтамэк»
• ООО «ТестПартнёр»

Важность профессии

Разумеется, само по себе что-то может работать исключительно в сказках, и несмотря на то, что автоматизированный технический процесс способен облегчить трудозатраты работников, за ним (процессом) также необходим тщательный контроль. Как правило, за обеспечением оптимальности процесса автоматизации следит техник с высокой квалификацией, мастер своего дела. В его обязанности входит работа по установке, эксплуатации автоматического управления, организация рабочего процесса среди исполнителей, диагностика приборов автоматизации и анализ их работоспособности. Этот человек обязан знать все тонкости и мелочи систем автоматизации.

Вероятнее всего, не имея специалистов в данной сфере, мы очень скоро вернулись бы в «каменный век». Ведь в наше время, фактически на любом заводе или предприятии, вне зависимости от рода их деятельности, все процессы автоматизированы. А соответствующие специалисты поддерживают жизнедеятельность производственных процессов и всячески ищут способы их дальнейшего совершенствования. Исходя из этого, можно сделать очевидный вывод, что люди, обладающие знаниями в области автоматизации, крайне востребованы в любой промышленной отрасли, будь то сфера здравоохранения, или же банковская структура.

Нефтегазовая автоматизация

Механизация нефтегазового производства позволит обеспечить высокий уровень безопасности, повысить эффективность и экологичность производства, уменьшить количество обслуживающего персонала. Первоначально необходимо установить на производстве новое оборудование для обслуживания производственных процессов, что уже на этом этапе сократит количество обслуживающих сотрудников, оставив только тех, кто будет контролировать работу оборудования.

Оборудование позволит обеспечить круглосуточную добычу и переработку сырья с минимальными выбросами вредных веществ в окружающую среду. А за сотрудниками останется лишь контроль процесса, поиск сбоев и отклонений в работе оборудования.

Описание специальности

Специальность «Автоматизация технологических процессов и производств» связана с созданием современных программных и аппаратно-технических средств проектирования, исследования, технического диагностирования и промышленных испытаний, а также с созданием современных систем управления и автоматизации. Она охватывает перспективные направления работы инженера в области автоматизированного проектирования технологических процессов и производств в машиностроении.

В рамках обучения по специальности готовятся специалисты по созданию современных автоматизированных объектов, их эксплуатации и разработке для них программного обеспечения.

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Объектами автоматизации и управления являются: объекты промышленности, сельского хозяйства, энергетики, транспорта, торговли, медицины и т.д.; технологические и производственные процессы; техническое диагностирование, научные исследования и производственные испытания.

Студенты учатся:

• Собирать и анализировать исходные данные для проектирования технических средств систем автоматизации и управления производством
• Оценивать актуальность, перспективность и значимость объектов проектирования
• Проектировать аппаратно-программные комплексы автоматических и автоматизированных систем
• Контролировать соответствие разрабатываемых проектов стандартам и другим нормативным документам
• Выбирать средства автоматизации производств, программного обеспечения для автоматизированных систем управления, контроля, диагностики и испытаний
• Проектировать модели продукции на всех этапах её жизненного цикла
• Разрабатывать правила и требования к продукции различного назначения, процессам её изготовления, качеству, транспортировке и утилизации
• Снимать эскизы, выполнять и читать чертежи и другую конструкторскую документацию
• Изготавливать технические средства и программные продукты, создавать системы автоматизации и управления
• Оценивать уровень брака продукции, выявлять причины его появления, разрабатывать предложения по предупреждению брака и улучшению продукции
• Проводить сертификацию продукции, технологических процессов, аппаратных и программных средств
• Разрабатывать инструкции по использованию средств и систем автоматизации и управления
• Совершенствовать системы и средства автоматизации и управления процессами изготовления продукции, её жизненным циклом и качеством
• Обслуживать технологическое оборудование, средства и системы автоматизации управления, контроля, диагностики и испытаний
• Налаживать, настраивать, регулировать оборудование, средства и системы автоматизации, контроля, диагностики
• Обеспечивать соблюдение экологической безопасности на производстве
• Организовывать работу малых коллективов, планировать фонды оплаты труда, принимать экономические решения
• Повышать квалификацию сотрудников подразделения в области автоматизации технологических процессов и производств
• Организовывать на производстве рабочие места, размещать технологическое оборудование, средства автоматизации, управления, контроля, диагностики и испытаний

В процессе обучения предусмотрена глубокая фундаментальная подготовка будущих инженеров по математике, физике, химии, информатике, теоретической механике, сопротивлению материалов, а также по следующим дисциплинам:

• Технология машиностроения и приборостроения
• Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении
• Технология автоматизированного изготовления деталей и узлов
• САПР технологических процессов и средств автоматизации механосборочных операций
• Контрольно-диагностические системы искусственного интеллекта в машиностроении и приборостроении
• Вычислительные машины, системы и сети
• Диагностика и надежность автоматизированных систем
• Инженерная и компьютерная графика
• Материаловедение
• Прикладная механика
• Программирование и алгоритмизация
• Средства автоматизации и управления
• Теория автоматического управления
• Технологические процессы автоматизированных производств
• Электротехника и электроника и др.

Инженер-технолог работает на промышленных предприятиях и в проектных организациях.

Автоматизация мебельного производства

Этот вид бизнеса обладает отличительной двойственностью продукции, которая может рассматриваться как результат художественного творчества, так и как предмет инженерной деятельности. Поэтому автоматизация мебельного производства может начинаться как с разработки дизайна, так и на этапе изготовления мебели.

Автоматизация проектирования позволит конструировать и создавать проекты, подготавливать технологическую составляющую изготовления продукции с помощью компьютерной системы, а роботизация сократит время изготовления заказов на мебельные изделия.

Однако рекомендуется делать оба процесса одновременно, чтобы равномерно снижать затраты без перегибов в какую-либо одну сторону. Рекомендуется начинать реорганизацию с анализа технического состояния оборудования и выявления необходимости его замены, а далее уже настраивать программы. Автоматизация мебельного производства может проводиться с помощью программы САПР, которая возьмет на себя все трудоемкие и рутинные процессы.

О возникновении автоматизации

То время, когда процессы в той или иной сфере реализовывались вручную, давно прошло. Сейчас у людей есть возможность автоматизировать фактически любую процедуру, а точнее наладить такое управление, которое не будет требовать постоянного участия человека. Если углубиться в основные цели автоматизации, то становится ясно, что во главе лежит повышение производительности, оптимизация и улучшение рабочего процесса в целом.

Автоматизация позволяет использовать технические средства и системы управления таким образом, что необходимость участия человека в рабочем процессе отпадает частично или же полностью. Процесс автоматизации получил свое начало фактически сразу после возникновения различных производств и автоматических устройств. Выражение «автомат» с греческого обозначает «самодействующий», то есть механизм способный работать без постоянного вмешательства человека.

Необходимые знания и умения специалиста в сфере автоматизации

Прежде всего, квалифицированный техник обязан осуществлять метеорологическое обеспечение систем автоматизации, наладку каждой системы, своевременный ремонт, контролировать работоспособность данных систем, анализировать их качественные характеристики и обеспечивать надежность каждой системы автоматизации.

Что касаемо старшего техника, то в его обязанности помимо всего прочего входит еще проектировка, моделирование и оптимизация автоматизированных систем.

Человек, работающий в данной сфере должен знать, как правильно построить необходимую схему или чертеж, как разработать и оформить технологическую, конструкторскую и иную нормативную документацию. Также он должен быть в курсе основ, на которых строится производственный и технологический процесс, уметь строить электрические схемы, понимать принцип работы электронных приборов, знать об особенностях и характеристиках разных типов электронных машин. Кроме того, он должен понимать принцип построения систем автоматического управления.

Специалист должен обладать навыками:

• проведение анализа работоспособности средств автоматизации и осуществление диагностики каждого измерительного прибора;
• выполнение монтажных работ, своевременного ремонта и управление автоматическим оборудованием;
• организация работы своих подчиненных;
• продуктивная работа в коллективе;
• самостоятельное определение задач как по профессиональному, так и личностному развитию;
• самообразование, своевременное повышение квалификации.

Как и в любой профессии, здесь также имеются определенные медицинские противопоказания, которые, в целях безопасности, ограничивают круг людей, допускаемых к работе. Людям, имеющим нарушения опорно-двигательного аппарата, а также имеющим серьезные заболевания зрения, не рекомендуется работать в данной отрасли.

Условия, необходимые для автоматизации на предприятии

Перед тем как провести механизацию и модернизацию предприятия, следует ответить на несколько вопросов. Не зная ответов на них, сотрудникам и руководителям будет тяжело осуществить внедрение, выработать правильный подход

Цель автоматизации

Исходя из анализа и статистики, можно сделать вывод, что чаще всего инициатором автоматизации является собственник, гендиректор, бухгалтер и т.д. Соответственно, у каждого из них есть свои ожидания конечного результата и выгод. Лучше всего, когда проектом занимаются высшие лица предприятий, потому что именно они способны указать причины механизации, среди которых могут быть:

• переориентация производства;
• изменение принципов управления предприятием;
• замена существующей и устаревшей системы;
• продажа предприятия для увеличения его рыночной стоимости.

Более того, начальник способен определить приоритетные моменты и решить любые конфликтные ситуации. Их статус позволяет смягчить отношение к проекту простых сотрудников.

Автоматизированное рабочее место оператора

Причины выбора метода

Определившись с инициаторами, следует решить вопрос, связанный с тем, что именно ждут от системы. Чаще всего такие проекты реализовываются для повышения управляемости. Современное управление невозможно представить без информационных систем. Если в организации происходит обмен огромным количеством информации, следить за которым невозможно вручную, то автоматизация — это выход. Если ИС нет, то следует оценить ситуацию здраво и понять, даст ли что-нибудь автоматизация после внедрения.

Выбор процессов, подлежащих автоматизации

Один из самых сложных вопросов: какие именно техпроцессы будут обрабатываться. Чаще всего они связанны с определенными механизмами, а также обработкой информации больших объемов. Обычно это бухгалтерия и налоговый учет. В первую очередь нужно выбрать систему начального уровня, которая подойдет по всем требованиям и не будет сковывать организацию при дальнейшем росте. Для небольших компаний это решение подходит идеально, но для более крупных нужно не просто определить процесс, но и получить его точное описание. Помимо этого, для больших организаций следует определиться с:

• составом бизнес-процессов предприятия;
• результатами, ожидаемыми для каждого процесса;
• последовательностью действий, необходимых для достижения результата;
• «хозяином» процесса, ответственным за его выполнение;
• исполнителем процесса;
• что является входом и выходом для процесса.

Одно из популярнейших ПО для управления процессами — SCADA

Выводы

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что специалист в сфере автоматизации нацелен на работу с технологическими, энергетическими, информационными, транспортными и иными производственными процессами.

Он налаживает производственный процесс на выделенном ему участке, организует рабочий лад в бригаде. Профессиональный техник обладает навыками составления проектной и конструкторской документации, уверенно обращается с измерительной техникой, грамотно рассчитывает каждый параметр электрической схемы. Помимо всего прочего, он способен умело организовать рабочий процесс, учитывая все нормы и правила техники безопасности.