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浅析机械制造中的安全控制系统
摘要 目前,在机械制造系统中,安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据。本文在分析安全控制系统基本概念基础上,对于安全逻辑控制设备组成及特点进行详细分析,对于保证机械制造系统中的安全问题具有一定作用。
关键词 机械制造;安全控制系统;设备特点;安全继电器;PLC;安全总线
0 引言
机械的安全性就是机械安全使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。任何一台机械都有风险,会导致危险。这些风险和危险都会导致事故的发生、对人员造成伤害。当我们能够关注机械本身的安全性能的时候,其安全功能应该由安全自动化控制系统来实现。安全控制系统的正确设计会影响到机械的安全性能。安全控制系统的可靠性是衡量该台机械是否符合安全要求的重要依据[1],本文对于相关问题进行分析。
1 安全控制系统
所谓的安全(控制)系统,是在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当工厂装置本身出现危险,或由于人为原因而导致危险时,系统立即做出反应并输出正确信号,使装置安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。它包括了现场的安全信号,如紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等,逻辑控制单元和输出控制单元[2]。无论在机械制造领域还是在流程化工领域,安全控制系统是整个系统运转中不可或缺的一部分。
从安全控制系统的结构图我们可以看出,安全控制链由输入(如传感器)、逻辑(如控制器)、输出(如触发装置)构成。从逻辑上来说,对于安全信号的控制功能可以采用普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 等逻辑控制元器件,从表面上达到我们所需要的逻辑输出。但是,我们可以注意到,普通继电器、普通PLC、标准现场总线或DCS 不属于安全相关元器件或系统。它们在进行安全相关控制的时候可能会出现以下安全隐患:处理器不规则、输入/输出卡件硬件故障、输入回路故障(比如短路、触点融焊)、输出元器件故障(如触点融焊)、输出回路故障(如短路、断路)、通讯错误等。这些安全隐患,都会导致安全功能失效,从而导致事故的发生。所以,安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号,一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障,立即做出反应并输出正确信号,使机器安全停车,以阻止危险的发生或事故的扩散。
安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求:1)采用冗余性控制;2) 采用多样性控制;3)频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯);4) 程序CRC 校验;5) 安全认证功能块。
常见的安全输入设备包括由紧急停止设备、安全进入装置(安全门开关或联锁装置)、安全光电设备(安全光幕、安全光栅、安全扫描仪)。安全逻辑部分常采用安全继电器、安全PLC 和安全总线系统。
2 安全逻辑控制设备
逻辑控制设备是整个安全控制系统中最重要的一部分。它需要接收安全信号,进行逻辑分析,可靠的进行安全输出控制。现代自动化安全控制领域中,安全系统的控制元器件有安全继电器、安全PLC 和安全总线控制系统。
2.1 安全继电器
安全继电器,或者称为安全继电器模块,是最简单的安全逻辑控制元器件。其特点是采用了冗余的输出控制和自我检测的功能,实现了对输出负载的可靠控制。
该模块的存在2 个安全输出触点,这两个安全输出触点在内部是由来自2个不同的特殊继电器K1 和K2 的常开触点串连而组成。当K1 出现故障的时候,K2 依然可以实现安全触点断开的功能。同时,安全继电器模块可以通过内部电路进行自检,检测出外部接线故障和内部元器件的故障。
2.2 安全可编程控制器
安全可编程控制器采用了多套中央处理器进行控制,并且这些处理器来自不同的生产商。这样的控制方式符合了冗余、多样性控制的要求。这是安全PLC 与普通PLC最根本的区别。当一定数量的处理器出现故障后,完好的处理器依然执行安全功能,切断所有安全输出使系统停机。导致系统停机的处理器的故障数量取决于不同的系统。如,1oo2 系统(2 取1 的系统),一旦一个处理器出现故障,系统立刻进入故障安全状态;又如,2oo3 系统(3 取2 的系统),当一个处理器出现故障,系统并不会停机。系统只有在2个处理器同时出现故障的情况下才会导致系统停机。前者我们通常成为2 重冗余系统,安全可靠性较高、可用性较低;后者我们通常成为3 重冗余系统,其安全可靠性和可用性较高,但相比前者成本高。
对于信号的采集、处理和输出的过程,安全PLC 都采用了冗余控制的方式。当信号进入PLC 后,分别进入多个输入寄存器,再通过对应的多个中央处理器的处理,最后进入多个输出寄存器。这样,安全PLC 就构成了多个冗余的通道。整个过程之中,信号状态、处理结果等可以通过安全PLC 内部的暂存装置进行相互比较,如果出现不一致,则可以根据不同的系统特性,进入故障安全状态或将故障检测出来。
输入回路可以采用双通道的方式,通过2 条物理接线进入安全PLC。安全PLC也可以提供安全测试脉冲,用以检测输入通道中的故障。安全PLC 的输出内部电路也采用了冗余、多样性的方式,对一个输出节点进行安全可靠控制。安全PLC 可以通过2 种不同的手段,即切断基极信号和切断集电极电源两种不同的方式,将输出信号由1 转变为0。无论那种方式出现故障,另外一种方式依然完好的执行安全功能。同时,安全PLC 提供了内部检测脉冲,以检测内部故障。
安全PLC 的扫描时间要求为每千条指令1ms 以下。快速的中央处理功能不仅可以达到紧急停车的要求,同时能够以较短的时间完成整套系统的安全功能自检。
在软件方面,安全PLC 必须有可靠的编程环境、校验手段,以保证安全。这主要可以通过规范安全功能编程来实现。如Pilz 的安全PLC,提供了通过认证的MBS 安全标准功能块,以帮助编程人员进行合理的、安全的编程。这些安全功能块经过加密,不能够修改。我们只需要在功能块的输入和输出部分填入相应的地址、参数和中间变量,即可以完成对安全功能的编程。这些MBS 功能块涵盖了机械制造领域及流程化工领域的安全功能控制。
2.3 安全总线控制系统
安全现场总线系统是以安全PLC、安全输入输出模块、安全总线构成一套离散式控制系统。硬件和通讯的安全可靠是安全总线控制系统的可靠性判断依据。在硬件上,安全总线系统的模块都采用了冗余、高速的可靠元器件。
3 结论
安全控制系统是一个静态的系统,其监控系统中的安全相关的参数。在系统正常运行期间,安全控制系统不作出任何响应。但是当系统出现异常、或安全相关信号被触发,安全控制系统立刻夺去系统的控制权,根据其内部逻辑,对输出设备进行安全控制,从而保证了整个系统的安全。安全控制系统中的逻辑控制元器件是决定整个安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素之一。在安全自动化领域,常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合,这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。
参考文献
[1]孙清泉,徐卫国,康健.冷轧机自动化安全控制系统[J]. 设备管理与维修,2008,1.
[2]陆武.浅谈故障安全控制系统的通信[J].自动化仪表, 2007,28(1).
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工厂管理论文范文参考篇二
国有企业辅助机加工工厂管理浅谈
摘要：文章分析了国内国有企业辅助机加工工厂普遍现状、主要问题，讨论了如何提高生产效率，由对内变对外，应对复杂的市场经济，要想站稳脚跟，必须精细化管理，使工厂成为企业经济增长点。
关键词：国有企业;辅助机加工工厂;现状;市场;精细化管理
ˎ ̥ abstract: the article analyzed the domestic state-owned enterprise auxiliary machining factory general situation, main problems, and discusses how to improve the production efficiency, the internal variable foreign, coping with the complicated market economy, to gain a firm foothold, must be fine management, make the factory to become the enterprise economic growth point.
Keywords: state-owned enterprises; Auxiliary machining factory; Present situation; Market; Fine management
中图分类号：DF412.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)
一、前言
国有企业辅助机加工工厂，一般都是为主业服务，以完成生产线交给的备品备件订单为目标，很少为社会服务，致使工厂管理粗放，效能低下，面对市场难以应对。当前，由于企业产业转型，传统生产线关停，新行业需求备件少，致使机加工工厂人员富余，设备闲置，加上目前世界经济低迷，企业经营状况普遍不好，辅助机加工工厂成为企业的负担之一，要想生存，不堪于现状，必须充分利用现有人员、设备优势，解放思想，努力开拓市场，强化为社会服务的功能，在市场经济的大潮中与同行一样，不断探索工厂发展的新课题。这就是以精细化管理为目标，深化改革，全面提升工厂的综合实力，为公司创造经济效益。
二、工厂普遍现状及主要问题
1.“大锅饭”的问题，没有市场竞争力。国企工人的终身制，使人员懒散，由于是公家的，赚赔都与自己无关，反正就是厂子倒闭，国家也得管这些人!所以懒散的作风严重，经营管理能力差，市场竞争力弱;2.机制僵化，信息传递过程缓慢，决策和沟通效率低。国有资产缺乏灵活性，一个破凳子，一般情况下搬出去扔掉，但是国企不行，还得写处理报告，一级一级的批准，购买东西同样，部门之间交流少，生产中出现互相推诿扯皮多，信息传递缓慢，决策和沟通效率低;
3.机构臃肿，干活人少，人浮于事，技能单一。国有企业机构设置全面，管理规范，这是优势，但机构重叠、管理人员多，责任区分不清，协调能力差，上班混事，技能低还不愿意学习，干车床的只能干车床，不会干别的工种，也不了解上下工序的工艺技术要求，工序之间衔接能力弱;设计人员不了解机床加工性能、加工范围，闭门造车;不了解市场需求，下达的工艺、设计的图纸不适用，增加了不必要加工工序及工艺要求，造成加工成本增加或无法正常加工;4.缺乏核心技术产品，设备利用率差，浪费严重。由于长期为单一产业服务，设备单一性也强，面对公司新产业，需求备件又少，加工完成这些备件仅使用一部分设备即可，又缺乏自主高附加值产品，数控、加工中心等有时只能加工一些“粗活”。其它独特加工如电镀每年还要进行环保维护，利用率仅30%，不能发挥批量加工优势，造成很大的闲置和浪费，产生不出应有的价值。
三、浅谈工厂管理，精细化势在必行
国有企业的机加工工厂，必须实现向市场经济转型，而机加工是传统产业，利润率薄，如何在经济市场中站稳脚跟?国有企业机加工工厂的发展不缺乏人才，缺乏的是精细化的现代管理，要充分挖掘、利用好工厂制造业的优势，进一步定位营销、人机物、生产、质量等环节加强精细化管理，走高精尖制造之路，向现代化的工厂迈出关键的一步。
精细化管理是一种理念，一种文化。它是源于发达国家的一种企业管理理念，它是社会分工的精细化，以及服务质量的精细化对现代管理的必然要求，是建立在常规管理的基础上，并将常规管理引向深入的基本思想和管理模式，是一种以最大限度地减少管理所占用的资源和降低管理成本为主要目标的管理方式。
(一)实行工厂定位精细化、营销管理精细化，拓展市场
工厂准确定位，就需要精细化，充分发挥和利用工厂优势，扬长避短，常规机加工件利润率低，可以做为工作间隙、锻炼队伍的生产任务;但长远看，还是要形成工厂自身的拳头产品，做一般企业不能完成、不具备生产条件的，强力培养科研技术队伍，研制高利润率产品。工厂的发展也离不开营销管理，要增加订单，促进营销与生产和谐，就必须细化营销管理。确立战略客户、大客户、中小客户等，对营销人员，加强培训，使之更专业化，使工作更规范，市场更广阔，服务更准确。
(二)实行人、机、料精细化管理，做好生产的基础工作
1.实行人员管理精细化，打造过硬团队，提升员工素质
面对一方面人员过剩，另一方面急需的技术高超人才严重不足矛盾，必须进行改革。建议实行全员岗位竞聘，使人才脱颖而出，形成人才竞争的局面。实行分配制度改革，使工资向技术业务骨干倾斜，打破工资分配上的大锅饭。推行岗位技能工资，细化岗位职责，根据不同职务、技能、责任和贡献，设定不同的工资标准，实行灵活的奖励机制，多劳多得，少劳少得，充分调动技术骨干的积极性、创造性。在生产过程中，加强人员培训，使工厂每个岗位都储备多个能手，满足工厂发展对人才的需求，而不是等靠要。加强员工的团队意识，进一步凝聚工厂的团队精神。工厂和员工都从团队的合作中得到回报，特别当生产任务多时，员工能自愿加班加点工作，工厂效益增加，员工收入也就增长，工作环境也会得到进一步改善，要使员工从“要我干”转变到“我要干”。使大多数员工实现了一专多能，促进人力资源的开发。
2.实行设备保养维修精细化，为生产稳定奠定基础
设备管理精细化，时刻要以提高设备完好率、保证设备稳定运行、确保设备精度为工作目标;同时要减少备品备件购买支出、缩减设备保养维护费用、改善设备技术精度状态、延长设备使用寿命，降低费用，责任到人，落实管理监督制度。这样，才能把设备管理工作越做越好，为生产稳定进行保驾护航。
3.实行物料管理精细化，充分节约挖潜生产成本
加工环节物料消耗占成本的很大部分，控制好物料就能降低成本。物料要进行精细化管理，每种物料均要建立档案，对性能、产地、规格、价格等都有明确记录和对该物料负责的人员，设置物料的最低储备线。所有物料都根据需求进行申购，根据生产任务进行领用，物料的运行状态变为动态，定时提供给需求者。物料的清理和盘点变成日常工作，所有问题都能一目了然，更加透明公开，提高物料利用的及时性和准确性。全厂上下牢固树立“节约光荣，浪费可耻”的理念，精心设计、精心加工、精心回收边角余料。对浪费物料的员工进行处罚，节约挖潜工作才会收到成效。缩减采购程序，降低资金占用。
(三)实行生产管理精细化，提高生产效能
粗放型管理条件下，也能加工出产品，任务也可以完成，但往往质量和效率低下，问题成堆。要把生产流程管理进一步细化，层层明确和落实责任，人机料的选配都以生产加工出优质产品为标准，加工的过程不仅要凭人员的经验，更重视加工的程序和标准，员工加工前要对数据进行核对，加工后要将加工信息进行确认，生产进度能否保证工期，使用的物料是否有节余，产品质量是否合格等都要及时上报，管理要全过程进行跟踪，从而形成高效、畅通的生产流程管理机制。生产过程中全面实行劳动定额管理，超产予以奖励，短产减发工资，提高生产效能。
(四)实行产品质量管理、售后服务质量精细化，赢得良好信誉、市场
产品的质量保证来自于生产过程的正确管理和加工，要重过程轻结果，杜绝或减少返工。从加工任务信息的接收，质量管理控制也就开始了，各工序的自检和互检，质检的抽检和专检，均要实行双人检查双人签字的“双检双签”制度，直至成品的入库、出库跟踪，都通过数字化来进行管理分析、检测、控制，生成每批次产品的质量情况报告。工厂根据影响产品质量的因素，重新修改工艺流程和参数，为改进工作和提升质量做准备。还要根据现场的执行情况，落实到影响质量的具体岗位和人员，让其明确给产品质量带来的损失，依据损失程度确定责任的大小进行处罚，让操作者心服口服地承担责任，改进工作，有这样的监管手段，特别是一些低级错误就不再发生了。对于客户反馈的产品质量问题，我们要高度重视，妥善处理，达到客户满意。提高服务意识，建立良好的市场口碑，才能得到市场认可。
面对竞争日趋激烈的机加工市场，特别是在应对当前的经济危机中，我们坚信，功夫在其内，把活做得精细了，才能以不变应万变。只有精细化管理才会让我们工厂有长足的发展，全面提升我们工厂的实力，成为企业经济增长点。
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