Механизация и автоматизация строительных работ

Под механизацией производства понимают замену ручных средств труда машинами и механизмами с приведением их в действие за счет энергии различных двигателей с целью повышения производительности труда и технического уровня производства, освобождения человека от выполнения тяжелых, трудоемких и утомительных операций, снижения себестоимости и улучшения качества продукции.

Механизация — одно из главных направлений технического прогресса, материальная основа повышения эффективности общественного производства, условие и средство индустриализации строительства, коренного совершенствования технологии.

Отечественная промышленность еще в годы предвоенных пятилеток освоила производство всех основных видов строительных машин, которого до революции в стране практически не было. Сейчас численность таких крупных машин, как экскаваторы, скреперы, бульдозеры, передвижные краны, составляет многие сотни тысяч единиц. Тем не менее проблема механизации строительства сохраняет актуальность.

Комплексная механизация производства осуществляется на основе рационального выбора оборудования и машин, обеспечивающего их работу во взаимно согласованных режимах, увязанных по производительности и условиям наилучшего выполнения всех основных операций технологического процесса.

В строительстве, где на одних и тех же работах могут быть заняты различные машины, применение которых диктуется, помимо производительности, еще и другими факторами, не всегда удается вполне согласовать рабочие характеристики. В совокупности машин, выполняющих взаимоувязанные работы технологического процесса, выделяется ведущая машина, которая определяет темп и ритм работы.

Эта машина обычно бывает занята на главной производящей операции. Остальные машины, работающие в ритме ведущей, называются комплектующими. Для наиболее распространенных видов работ (земляных, строительно-путевых и т. д.) Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ВНИИТС) установлены отраслевые типажи машин.

Существует также понятие малой механизации, к которой относят механизированный инструмент (или ручные машины), различные приспособления, оснастку, позволяющие простыми средствами, частичными видоизменениями конструкции .упростить и облегчить работу. Малая механизация играет роль в улучшении условий труда и повышении его эффективности. Уровень механизации определяется как отношение объема работ данного вида, выполненных машинами, к общему объему работ.

Механовооруженность труда оценивается обычно стоимостью занятых в производстве машин, отнесенной в среднем к одному рабочему. Энерговооруженность труда выражается количеством механической и электрической (или только электрической) энергии, потребной в процессе производства на отработанный человеко-час или на одного рабочего. Все эти показатели условны и применяются для сравнительных целей.

Еще в 70-е годы уровень механизации при монтаже конструкций, бетонных, земляных работах, добыче и переработке нерудных материалов приблизился к 100 %. Вместе с тем оставались частично механизированными и ручные работы. Их удельный вес снижается медленно.

Поэтому перед транспортными строителями стоит задача ускорить создание и внедрение прогрессивной технологии., систем машин и механизмов, обеспечивающих комплексную механизацию строительных работ. Требуется сократить примерно на 25 % объем работ, выполняемых ручным способом, существенно увеличить производство специализированной строительной техники на предприятиях строительных министерств и ведомств.

В Минтрансстрое СССР для решения последней задачи создано научно-производственное объединение «Трансстроймаш», которое должно реализовать широкую программу освоения новых видов машин, механизмов, оборудования и средств малой механизации.

Автоматизация строительства. При современной научно-технической революции механизация производства находит всеобъемлющее и глубокое продолжение в автоматизации. Под автоматизацией понимают передачу функций управления и контроля, выполнявшихся человеком, специальным приборам и устройствам. Следовательно, если механизация нацелена на выполнение машинами главным образом физического труда человека, то автоматизация облегчает умственный труд в производственном процессе.

Она призвана в первую очередь снять с человека монотонно повторяющиеся управленческие и контрольные операции, которые во многих случаях поглощают больше времени, чем сам механизированный рабочий процесс, а также операции, требующие непрерывного внимания или в силу сложности и скоротечности процесса затрудняющие эффективное выполнение их человеком.

В таком понимании автоматизация распространяется на самодействующие контрольно-предохранительные, сигнальные устройства, регуляторы, встроенные в машины, устройства управления рабочими органами, в том числе дистанционного, контрольно-учетные приборы и т. д.

В более развитой форме автоматизация охватывает комплексы машин и устройств в рамках того или иного технологического процесса. В частных случаях возможна его полная (или комплексная) автоматизация. Однако при строительстве приходится считаться с сильной изменчивостью условий производства, которые порой складываются непредсказуемым образом и не допускают заблаговременной формализации процесса для разработки алгоритмов управления.

Правильное решение в таких условиях может найти лишь человек с его гибкой логикой и способностью к творчеству. Поэтому управление технологическими процессами чаще всего делают автоматизированным, предусматривающим обязательное участие человека-специалиста и рациональное распределение функций управления между ним и автоматическими приборами и устройствами.

При наличии автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) основные машины уже должны работать, как автоматы, под наблюдением человека или без него. Автоматическое, в том числе дистанционное, управление строительными машинами технически вполне доступно, но достаточно сложно и дорого, в рядовых ситуациях пока себя не оправдывает.

При больших объемах выпуска однородной продукции и относительной неизменности условий производства внедрение автоматики обеспечивает надлежащую эффективность. Поэтому автоматизация технологических процессов имеет место главным образом на щебеночных, бетонных заводах, домостроительных комбинатах, заводах железобетонных изделий и других видах массового производства строительных материалов, изготовления и испытания конструкций.

На щебеночных заводах осуществляются автоматические пуск всех машин технологической цепочки в ненагруженном состоянии и остановка, отвечающая тому же условию, аварийное выключение ряда машин, подающих материал на машину, вышедшую из строя (иначе она будет завалена). На заводе железобетонных изделий автоматически контролируются и регулируются тепловлажностный режим пропарочных камер, предварительное натяжение пучковой и прядевой арматуры железобетонных конструкций, влажность заполнителей, дозирование компонентов бетонной смеси, уплотнение бетона в конструкциях. Существуют бетонные заводы-автоматы.

Новый этап автоматизации технологических процессов открывает применение роботов — машин с антропоморфным поведением. Известные разновидности роботов действуют по программе, набираемой сообразно с конкретными условиями производства на клавиатуре, управляются человеком на расстоянии при помощи манипулятора, работают целенаправленно, подчиняясь функционированию искусственного интеллекта.

Роботы могут быть оснащены обучающей системой, при которой первоначальные действия человека фиксируются в виде программы управления, а затем точно и многократно воспроизводятся автоматами. Уже в настоящее время некоторые промышленные роботы открывают возможность применения в строительстве, например, при окраске плоских поверхностей, сварке и т. д.

Еще одна область автоматизации строительства — проектирование. Система автоматизированного проектирования (САПР) — широкое понятие, ибо охватывает разработку проектной документации как своеобразное производство, сближаясь, в известном смысле, с АСУТП, и в то же время является областью автоматизации инженерного труда, открывающей качественно новые возможности творчества за счет переложения на ЭВМ громоздких, трудоемких и не исключающих ошибок вычислительных обоснований искомого решения.

Технологическое проектирование тоже нуждается в автоматизации, основным средством которой является ЭВМ. Требования к вычислительной машине обусловлены характером задач. При необходимости повторно-многократных вычислений в рамках отдельных строительных работ и процессов можно обойтись миниатюрными и вполне доступными по цене ЭВМ личного пользования — программируемыми микрокалькуляторами (ПМК). Они позволяют решать большинство повседневных задач в любое время, быстро, бесшумно, с высокой надежностью и точностью. Громоздкие примеры в настоящей книге ориентированы на вычисления с помощью ПМК.

Современные программируемые калькуляторы второго поколения располагают функциональными возможностями, которые еще совсем недавно имели лишь большие ЭВМ: прямой и косвенной адресацией, безусловными и условными переходами, вычислениями по подпрограммам и в циклах, микропрограммами для однокомандного получения значений ряда элементарных функций и т. д.

Отечественная промышленность выпустила уже ряд функционально однородных носимых и настольных машин, имеющих общее название «Электроника», марок Б.3-34, МК-54, МК-56, МК-61, МК.-52, полностью совместимых по языку программирования и системе команд, но несколько различающихся вычислительными возможностями.

Принципиально новые пути автоматизации инженерного труда открывают персональные компьютеры — универсальные малогабаритные ЭВМ нового поколения, работа с которыми требует владения алгоритмическими языками, специальными приемами программирования. Организация вычислений, их программирование и на ПМК — творческие процессы, допускающие значительную свободу действий по замыслу оператора. Поэтому приводимые в учебнике программы следует воспринимать как примеры.