ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6406| Title: | Автоматизація виробничого процесу переробки макулатури |
| Authors: | Міценко, Сергій Анатолійович Логвиненко, Денис Іванович |
| Issue Date: | Jun-2024 |
| Abstract: | Впровадження автоматизації на етапі розволокнення має великий потенціал для поліпшення якості та кількості отриманої макулатури, що є критично важливим у процесі переробки відходів. Такий підхід до оптимізації процесу переробки макулатури може значно покращити ефективність виробництва та зменшити негативний вплив на довкілля. Завдяки автоматизації можна досягти значного підвищення ефективності переробки, оскільки вона дозволяє проводити процеси швидше та точніше, знижуючи при цьому ризик помилок та витрат ресурсів. Використання наявних ресурсів та приладів дозволяє максимально використовувати потенціал обладнання та матеріалів без необхідності значних інвестицій у нове обладнання чи технології. Оптимізація грає важливу роль у виробництві та переробці макулатури, оскільки дозволяє підвищити обсяги переробки та зменшити кількість відходів. Це важливо з екологічної та економічної точок зору, оскільки зменшує негативний вплив на навколишнє середовище та сприяє ефективному використанню ресурсів. Отже, оптимізація переробки макулатури є важливим кроком у вирішенні проблеми відходів та сприяє розвитку економіки України. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6406 |
| Appears in Collections: | 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Б_151_2024_Логвиненко.pdf Restricted Access | 3.64 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи освітнього ступеня «бакалавр» на тему: АВТОМАТИЗАЦІЯ ВИРОБНИЧОГО ПРОЦЕСУ ПЕРЕРОБКИ МАКУЛАТУРИ Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу, групи АКІТС-2299 спеціальності 151 Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології Денис ЛОГВИНЕНКО (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) Керівник Сергій МІЦЕНКО (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) Рецензент (ім'я та ПРІЗВИЩЕ) Черкаси 2024 року ЗМІСТ СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ ............................................ 3 ВСТУП ............................................................................................................................ 4 1 АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ........................................................................... 6 1.1 Аналіз стану питання в різних літературних джерелами ................................ 6 1.2 Актуальність дослідження та методи вирішення задачі .................................. 9 1.3 Характеристика виробу та його призначення ................................................. 14 1.4 Технологічний процес виготовлення виробу .................................................. 23 2 ПРОЕКТУВАННЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ ВИРОБНИЧОГО ПРОЦЕСУ ПЕРЕРОБКИ МАКУЛАТУРИ .................................................................................... 25 2.1 Аналіз вихідних даних базового варіанту виробничої системи ................... 25 2.2 Обґрунтування вибору функціональної схеми автоматизації ....................... 26 2.3 Обґрунтування вибору, опис та розрахунок технічних засобів автоматизації ............................................................................................................................. 28 2.4 Розробка системи керування автоматизованою системою ............................ 34 2.5 Розробка мережі передачі даних автоматизованої системи .......................... 36 3 ІНФОРМАЦІЙНА СИСТЕМА ПІДПРИЄМСТВА З ПЕРЕРОБКИ МАКУЛАТУРИ ............................................................................................................ 40 3.1 Характеристика об’єкту .................................................................................... 40 3.2 Методика теоретичних та експериментальних досліджень .......................... 42 3.3 Обробка та аналіз результатів досліджень ...................................................... 47 3.4 Моделювання системи автоматичного регулювання ..................................... 50 ВИСНОВКИ ................................................................................................................. 56 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ .................................................................... 58 ЧДТУ.242274.001 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Логвиненко Літ. Лист. Листів Перевір. Міценко Автоматизація виробничого 2 60 процесу переробки макулатури. Реценз. Пояснювальна записка Н. Контр. ЧДТУ, АКІТС-2299 Затверд. Лукашенко СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ CNC – Числове керування обчислювальними машинами ERP – Системи планування ресурсів підприємства IoT – Інтернет речей MES – Виробничі інформаційні системи PLC – Програмовані логічні контролери RFID – Ідентифікація радіочастотними мітками SCADA – Системи збору та аналізу даних з автоматизованих об'єктів ІТ – Інформаційна технологія Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 3 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ВСТУП Актуальність теми. Сміття стало глобальною проблемою в сучасний час. Щодня люди по всьому світу викидають велику кількість відходів, і лише в окремих випадках вони сортуються та направляються на переробку. Незважаючи на те, що такі матеріали, як скло, папір, поліетилен і т. д., підлягають переробці, у більшості міст не має спеціально обладнаних підприємств для їхньої реалізації та переробки. За останні роки папір став не лише невід'ємною частиною нашого життя, але й зростаючою проблемою для навколишнього середовища. Незважаючи на те, що свідомість про необхідність ефективного використання паперу зросла, все ще велика кількість цього матеріалу викидається без переробки. Україна, на жаль, не є винятком у цьому плані. Щорічно тисячі тонн паперу потрапляють на сміттєзвалища, де вони розглядаються як втрачені ресурси. Відсутність ефективної системи сортування та переробки спричиняє негативний вплив на довкілля, забруднюючи ґрунт і водні ресурси, а також викидаючи в атмосферу шкідливі речовини під час розкладання. Нинішній стан справ свідчить про необхідність реалізації ефективних заходів з управління паперовими відходами. Це може включати в себе створення інфраструктури для сортування та переробки відходів, впровадження програм масового усвідомлення про необхідність раціонального використання паперу, а також підтримку та стимулювання підприємств, що займаються переробкою відходів. Тільки шляхом спільних зусиль уряду, бізнесу та громадськості ми зможемо зменшити негативний вплив паперових відходів на довкілля та створити більш сталий та екологічно чистий світ.На території України існує близько 30 тисяч несанкціонованих сміттєзвалищ. Це свідчить про те, що більше 90% відходів не сортується для переробки або подальшого використання у повсякденному житті. Для вирішення цієї проблеми необхідно створити умови для сортування та переробки целюлозно-паперових матеріалів. Це включає оптимізацію процесу перевезення та розвиток інфраструктури для сортування та переробки відходів. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 4 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Такий підхід допоможе зменшити негативний вплив сміття на навколишнє середовище та ефективно використовувати ресурси. Мета кваліфікаційної роботи – дослідження та оптимізація процесу переробки целюлозно-паперових матеріалів з метою підвищення ефективності та зменшення негативного впливу на навколишнє середовище. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити завдання: 1. Дослідити технологічну схему для оптимізації процесу переробки макулатури. 2. Визначити етапи, які потребують вдосконалення для забезпечення ефективності та якості переробки. 3. Дослідити можливості впровадження автоматизації на етапі розволокнення для підвищення продуктивності та зменшення ризику помилок. 4. Оцінити вплив оптимізації процесу переробки на зменшення кількості відходів та екологічну сталість виробництва. 5. Визначити можливості та перспективи впровадження результатів дослідження у практичне виробництво. Об'єкт дослідження – процес переробки целюлозно-паперових матеріалів з метою отримання напівфабрикату для використання у виробництві паперу. Предметом дослідження є автоматизація виробничого процесу переробки макулатури Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 5 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1 АНАЛІЗ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ 1.1 Аналіз стану питання в різних літературних джерелами Неефективні або погано сплановані системи поводження з відходами є значним тягарем для суспільства та економіки. Надмірно довгі маршрути транспортування відходів можуть негативно впливати на значну частину населення, особливо в умовах швидкої урбанізації, яка спостерігається у всьому світі та в країнах, що розвиваються. Питання сталого розвитку повинні бути враховані на кожному етапі прийняття рішень, від стратегічного до щоденного. Протягом останніх десятиліть було проведено кілька аналізів стану навколишнього середовища на території України. Державні природничі організації, такі як «Департамент охорони навколишнього середовища», «Міністерство охорони здоров'я та захисту навколишнього середовища», «Міністерство природних ресурсів та охорони навколишнього середовища», а також міжнародні організації, такі як «Економічна комісія ООН Європи», провели ці аналізи. Вони показали, що основною проблемою екології України є некоректне поводження держави з відходами. Для вирішення цієї проблематики та попередження майбутніх екологічних проблем необхідно оптимізувати всі процеси збирання та переробки відходів. На основі проведених аналізів визначається морфологічний склад відходів, які утворюються середньостатистичним жителем України. Зокрема, аналіз показує, що найбільша частина відходів є органічного походження (залишки їжі – 65,3%), тоді як найбільшу частку неорганічних відходів складає папір (целюлозно-паперові відходи) – 9,8%, за ними йдуть пластик (9,4%), скло (6,8%) та інші матеріали. В Україні діє значна кількість заводів з переробки відходів, проте вони не використовують свою потенціальну потужність повністю. Наприклад, заводи по переробці паперу мають потужність приблизно 1200 тисяч тонн сировини для переробки, проте фактично переробляють лише половину цієї кількості, що стосується не лише целюлозно-паперових відходів, а й інших видів відходів. Такий Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 6 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата парадоксальний факт, що Україна імпортує папір та скло через недостатню власну сировину, створює проблему в управлінні відходами та економічному розвитку. Інтегрована система поводження з відходами – це складний процес, що включає різноманітні аспекти: − Зменшення впливу на навколишнє середовище, що включає зменшення забруднення та відходів, а також збільшення використання вторинних ресурсів. − Забезпечення здоров'я населення, зокрема шляхом зменшення токсичних речовин у повітрі, воді та ґрунті. − Розробка та впровадження методик та технологій переробки відходів з метою максимального використання ресурсів та зменшення негативного впливу на навколишнє середовище. − Економічні аспекти, включаючи оптимізацію витрат на поводження з відходами та стимулювання розвитку економіки через використання вторинних ресурсів. − Організація відповідної інфраструктури та послуг для населення, зокрема забезпечення зручних та ефективних систем збирання та переробки відходів. − Встановлення мети та цілей для ефективного планування та розвитку політики управління відходами, враховуючи потреби суспільства та забезпечення сталого розвитку. Утворення ефективної стратегії управління відходами є життєво важливим аспектом інтегрованої системи поводження з відходами. Ця стратегія визначає траєкторії руху відходів та системи їх управління в Україні, враховуючи різноманітні аспекти та складності цього процесу. Одним з найкращих варіантів у інтегрованій системі поводження з відходами є мінімізація кількості утвореного сміття. Першочерговим завданням для оптимізації є сортування сміттєзвалищ на початковій стадії. Проміжні варіанти оптимізації залежать від типу відходів, які можна обробляти на різних етапах системи (рис. 1.1). Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 7 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Кожен етап в інтегрованій системі управління відходами відіграє важливу роль. Переробка відходів є кращим варіантом порівняно з іншими методами виробництва енергії, такими як спалювання або анаеробне перетравлення, коли це можливо. Переробка матеріалів має позитивний вплив на зміну клімату, що підтверджується доповідями країн Північної Європи. Рисунок 1.1 – Інтегрована система поводження з відходами Процеси компостування або анаеробного перетравлення органічних відходів дозволяють уникнути надмірного накопичення сміття на сміттєзвалищах. Деякі типи відходів, зокрема небезпечні, можуть бути ефективно збережені на закритих і контрольованих сміттєзвалищах. Для цих матеріалів сміттєзвалище є єдиним доступним методом обробки, оскільки це забезпечує надійну детоксикацію ресурсів в круговій економіці. Система управління відходами має за завдання ефективно направляти кожен тип відходів на його оптимальний шлях в системі відходів. Не менш важливо забезпечити, щоб жоден відход не залишався поза контролем, уникати Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 8 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата неконтрольованого захоронення або розповсюдження. Ключовим елементом цієї стратегії є перехід від лінійної та традиційної економіки до кругової економіки. Це означає стимулювання переробки та повторного використання матеріалів та енергії в економічному циклі настільки, наскільки це можливо. Наприклад, у 2015 році Європейський Союз розробив план дій для сприяння круговій економіці серед своїх членів шляхом встановлення цілей щодо поводження з відходами та управління ними на різних етапах життєвого циклу продукту. 1.2 Актуальність дослідження та методи вирішення задачі Відходи представляють собою небажані речовини, які виникають у житті людини і є невіддільними від її активностей. Це поняття може використовуватися у різних термінологічних контекстах, таких як сміття, побічні продукти та інше. Зростання населення, зміни у структурі споживання та соціально-економічний розвиток кожної країни призводять до збільшення обсягів та різноманітності відходів. Згідно зі статистикою Світового банку, утворення твердих побутових відходів у світі очікується зростати з 3,5 мільйона тонн на день у 2010 році до понад 6 мільйонів тонн на день до 2025 року, що є майже подвоєнням за п'ятнадцять років. Прогнозується, що до 2100 року кількість твердих побутових відходів збільшиться з 9 до 12 мільйонів тонн на день, зокрема через розвиток країн Південної Африки. Ефективне управління відходами стає ключовим аспектом інфраструктури, оскільки зростають як кількість, так і різноманітність відходів. Недбале відношення до управління відходами може призвести до серйозних наслідків, таких як забруднення довкілля, вичерпання ресурсів, зміна клімату та загроза енергетичній безпеці. Тому важливо розвивати ефективні стратегії управління відходами, які враховують зростаючу складність та обсяги виробництва відходів, щоб забезпечити сталість та стале покращення якості довкілля. Глобальний ріст побутових відходів створює нагальну потребу у вирішенні екологічних проблем, що вимагає уваги та досліджень від спеціалістів. Хоча Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 9 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата паперові відходи становлять лише частину загальної маси відходів, їх вплив на навколишнє середовище значний, тому потрібно ухвалювати рішення та приймати заходи щодо їх переробки та утилізації. Розвиток стійкої системи переробки макулатури є важливим кроком для подолання зростаючої проблеми паперових відходів в Україні та світі. Збільшення обсягів переробки матеріалів у системі управління паперовими відходами є складним завданням, яке охоплює як соціальні, так і технічні аспекти. Вирішення цього завдання передбачає розробку ефективних стратегій поділу джерел, тобто розділення відходів на місці їх утворення. Деякі українські компанії, що займаються переробкою відходів, вважають, що однією з основних проблем є відсутність адекватних інструментів аналізу, які допомогли б вдосконалити систему поділу джерел на місцевому рівні. Розробка таких інструментів аналізу, спрямованих на поліпшення сортування відходів у системі збору, може вирішити цю проблему і сприяти покращенню ефективності переробки матеріалів. У високорозвинених країнах та мегаполісах по всьому світу рівень розвитку та статус значно впливають на питання переробки відходів та якісного поводження з ними з метою мінімізації негативного впливу на навколишнє середовище. Ефективність інтегрованої системи управління відходами визначається чотирма рівнями ієрархії відходів, що працюють зверху вниз: 1. Зменшення джерел відходів: в цьому варіанті намагаються зменшити кількість утворюваних відходів, наприклад, шляхом впровадження політики зменшення використання одноразових товарів чи стимулювання використання екологічно чистих альтернатив. 2. Переробка: відходи переробляються з метою повторного використання або отримання нових матеріалів, зменшуючи таким чином кількість відходів, які потрапляють на сміттєзвалища. 3. Перетворення відходів: цей етап включає фізичну, біологічну та, у деяких випадках, хімічну обробку відходів з метою зменшення їхньої шкідливості та негативного впливу на навколишнє середовище. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 10 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4. Сміттєзвалища: це завершальний етап обробки відходів, призначений для тих матеріалів, які не можуть бути перероблені або перетворені. Цей етап варто уникати якомога більше через його негативний вплив на навколишнє середовище та здоров'я людей. Шість функціональних елементів в рамках інтегрованого управління переробки відходів можуть включати: 1. Утворення відходів: цей етап охоплює процеси та діяльність, що призводять до утворення відходів, які потім підлягають переробці. 2. Збір та сортування: відходи збираються з різних джерел і сортуються залежно від їхньої придатності для подальшої переробки. 3. Транспортування: цей елемент включає перевезення зібраних відходів до місць їхньої переробки чи знешкодження. 4. Переробка: відходи піддаються процесам переробки, щоб перетворити їх у вторинні сировинні матеріали або енергію. 5. Використання або відновлення: отримані вторинні матеріали використовуються у виробництві нових товарів або відновлюються для подальшого використання. 6. Знешкодження: цей етап охоплює безпечне та ефективне видалення та обробку відходів, які не можуть бути перероблені або використані повторно. Взаємозв'язок цих шести функціональних компонентів є критичним для ефективного впровадження методу управління переробкою відходів. Кожен елемент взаємодіє з іншими, утворюючи комплексну систему управління, яка забезпечує оптимальний процес обробки відходів від їхнього утворення до знешкодження. Розподіл відходів на початковому етапі, який відбувається у місці їх утворення, є критично важливим для досягнення ефективної переробки та зменшення обсягу відходів в цілому. Цей процес, також відомий як сортування на джерелі, включає в себе відокремлення різних видів відходів ще до того, як вони потрапляють у систему збору. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 11 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 1.2 – Взаємозв’язок функціональних компонентів для переробки З рис.1.2 видно, що взаємозв'язок між різними етапами переробки відходів, зокрема розподілом, є ключовим для успішного функціонування системи поводження з відходами. Розподіл відходів на початковому етапі дозволяє ефективно використовувати вторинні ресурси та зменшує кількість відходів, які потрапляють на сміттєзвалища або піддаються неналежному утилізації. Існує багато способів розподілу відходів на початковому етапі. Наприклад, це може бути система сортування вдома за допомогою спеціальних контейнерів або механізмів сортування в спеціальних пунктах збору. Ці системи дозволяють ефективно відокремлювати різні види відходів, що сприяє їхній подальшій переробці та використанню як вторинних ресурсів. Міста, які успішно впровадили систему сортування відходів на початковому етапі, спостерігають значний зріст у рівні переробки та зменшенні обсягу відходів, які потрапляють на сміттєзвалища. Це свідчить про важливість цього етапу управління відходами для сталого розвитку та збереження навколишнього середовища. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 12 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Ваше розуміння ролі громадян у системі поділу джерел відходів важливо для досягнення сталого управління відходами. Система поділу джерел відіграє критичну роль у зборі та переробці відходів, а громадяни - ключові учасники цього процесу. Відокремлення джерел, як ви зазначили, є поширеним методом, який дозволяє громадянам ефективно відокремлювати різні види відходів у місцях їх утворення. Це допомагає зменшити кількість відходів, які потрапляють на сміттєзвалища, та сприяє подальшій переробці та використанню вторинних ресурсів. Безпосередня участь громадян у цьому процесі дозволяє ефективно використовувати вторинні ресурси та зменшує негативний вплив на навколишнє середовище. У містах, де відходи не відокремлюються, це часто призводить до накопичення великої кількості відходів на сміттєзвалищах, що може спричинити серйозні екологічні та соціальні проблеми. Такі сміттєзвалища можуть стати джерелом забруднення довкілля, а також місцем проживання для людей, які шукають матеріали для переробки. Поділ відходів на джерелі дозволяє запобігти таким проблемам та забезпечити більш ефективне управління відходами у містах. Увага до досліджень та аналізу факторів, що впливають на поведінку утилізації, є важливою для розуміння та розв'язання проблем поводження з відходами. Спільна участь громадян у системі поділу джерел відходів сприяє збору та переробці відходів, зменшуючи негативний вплив на довкілля та сприяючи використанню вторинних ресурсів. Результати досліджень психологічних, соціологічних та інших наукових дисциплін показують, що внутрішні, зовнішні та соціально-демографічні фактори можуть впливати на поведінку утилізації. Зручність, доступність та інші аспекти інфраструктури відходів можуть сприяти або гальмувати бажання громадян утилізувати відходи. Розуміння цих факторів дозволяє розробляти більш ефективні підходи до управління відходами. Мета переробки макулатури полягає в отриманні вторинного сировинного матеріалу для подальшого використання. Оптимізація процесу переробки відіграє Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 13 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ключову роль у забезпеченні ефективного використання ресурсів та зменшенні відходів. Робота над вдосконаленням та оптимізацією процесу переробки допомагає забезпечити ефективне використання вторинних матеріалів та зменшити негативний вплив на довкілля. 1.3 Характеристика виробу та його призначення Здійснення ефективного використання макулатури в паперовій промисловості стає все більш важливим в сучасному світі. Зниження ціни відповідних видів целюлози та розвиток ринку вторинної переробки макулатури у багатьох європейських країнах сприяють збільшенню використання вторинних волокон. Середня норма використання макулатури в Європі наразі становить 43%, що вказує на значний обсяг використання вторинних волокон у виробництві паперу. Для ефективного використання макулатури вона повинна бути зібрана, відсортована та розділена за якістю. Після цього матеріал піддається переробці, під час якої видаляються домішки. Заводи з переробки макулатури використовують різні технології та обладнання для цього процесу. Отриманий перероблений папір подається в паперові виробництва для подальшої обробки. Завдяки цьому процесу використання макулатури не лише сприяє збереженню природних ресурсів, але й зменшує вплив на довкілля, оскільки використання вторинних волокон у паперовій промисловості допомагає зменшити потребу в первинних сировинах. Аналіз умов роботи виробу, матеріалу та його властивостей Різноманітність ліній для обробки відходів макулатури обумовлена типами паперу, які виробляються, та складом використовуваної паперової маси. Процес обробки макулатури можна умовно розділити на дві основні категорії: 1. Процеси, що використовують тільки механічне очищення без знебарвлення. Це включає виробництво продуктів, таких як тестлайнер (біла основа для виробництва гофрованого паперу), гофрований папір, картон без покриття та картон для коробок. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 14 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2. Процеси, що включають механічне очищення та знебарвлення, що використовуються у виробництві продуктів, таких як газетний папір, гігієнічний паперовий папір, папір для друку та письма, ілюстровані журнали та газети, картон з покриттям тощо. У європейських паперових комбінатах використовуються різні системи переробки макулатури, проте всі вони включають подібні етапи процесу. Ці системи можуть поєднуватися різними способами для вирішення конкретних завдань. Вони всі включають розволокнення (процес розбивання макулатурного матеріалу на волокна), видалення домішок (ефективне розділення волокнистого матеріалу та домішок) та інші етапи. Заводи для переробки макулатури можуть складатися з різних "блоків" або секцій, які призначені для конкретних завдань у процесі переробки. Такий підхід дозволяє оптимізувати робочі процеси та досягати більш ефективного використання вторинних волокон для виробництва паперу. Аналіз конструктивних особливостей виробу та технологічних особливостей його виготовлення Важливість різних властивостей виробу визначає необхідність різних рівнів чистоти та білості переробленого паперу. Це означає, що процес переробки макулатури буде відрізнятися залежно від цих властивостей. Наприклад, для виробництва багатьох видів картону знебарвлення може бути зовсім необов'язковим. Однак для тонких паперів, виготовлених на високошвидкісних машинах, або у випадку, коли потрібна висока білість, потрібний дуже ефективний багатоступеневий процес. Рівень складності всього процесу переробки також залежить від використовуваного волокнистого складу та типу виробленого паперу. Тому немає одного "типового" процесу переробки макулатури. Основні системи переробки можуть бути описані більш докладно, виходячи з прикладів переробки макулатури для виготовлення різних видів паперу: 1. Підготовка макулатури для виготовлення пакувального паперу та картону (тест-лайнер і папір для гофрованого шару-маховик). Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 15 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2. Підготовка вторинного паперу для виробництва газетних та звичайних друкарських паперів, а також для письма. 3. Підготовка вторинного паперу для виробництва високоякісних поліграфічних паперів та для письма. 4. Підготовка на ринку вторинного паперу для використання в текстильній промисловості та знебарвленого вторинного паперу. Завдяки використанню різних вхідних волокон системи переробки макулатури можуть відрізнятися. Це може впливати на екологічні аспекти, такі як склад стічних вод та обсяги відходів, а також на використання енергії та прісної води. Процес виготовлення пакувального паперу та картону Рисунок 1.3 – Приклад загальної концепції приготування маси для тестлайнера Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 16 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Процес виготовлення пакувального паперу та картону, такого як тест-лайнер і гофрований картон, включає лише механічне очищення без знебарвлення целюлозно-паперової маси. Зазвичай для цих видів паперу використовується макулатура з супермаркетів та змішана макулатура. На діаграмі представлений процес підготовки маси для виробництва тест- лайнерів. Цей процес може бути складнішим, з двома контурами, або простішим, з одним контуром. Двоконтурна система дозволяє краще керувати процесом, що підвищує ефективність паперової машини. Перший етап - грубе очищення - відокремлює великі забруднення та коригує розмір шматочків. Наступна багатоступенева система сортування та очищення видаляє важкі забруднення, плоскі шкідливі компоненти, липкі забруднення та дрібні частинки піску. Це призводить до отримання маси з високою оптичною рівномірністю. Деякі заводи, що виробляють гофрований картон, працюють з повністю закритими водопровідними контурами. Це дозволяє підтримувати регульовані умови експлуатації та забезпечує якість продукції (рис. 1.3). Газетні та звичайні друкарські та письмові папери Система, зображена на рис. 1.4, є прикладом установки для масової підготовки до виробництва газетного паперу. У цій системі використовується знебарвлена макулатура, яка складається переважно з газет та журналів у співвідношенні 50:50. Система масової підготовки включає двоступеневу флотацію та відбілювання, поєднані з міжстадійною дисперсією. Це дозволяє отримати високоякісний газетний папір з покращеними властивостями, такими як висока білість. Для поліпшення білості газетного паперу може застосовуватися ступінь зменшення відбілювання разом із застосуванням бісульфіту. Це допомагає досягти бажаної якості паперу. Особливу увагу слід звернути на дизайн водяного контуру та системи очищення води, особливо якщо використовується вторинний папір для Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 17 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата виготовлення паперу для графічних цілей. Чиста та якісна вода є важливою для забезпечення високої якості виготовленого продукту. Рисунок 1.4 – Приклад загальної концепції компонування для виробництва (вдосконаленого) газетного паперу Система є прикладом установки для масової підготовки до виробництва газетного паперу. У цій системі використовується знебарвлена макулатура, яка складається переважно з газет та журналів у співвідношенні 50:50. Система масової підготовки включає двоступеневу флотацію та відбілювання, поєднані з міжстадійною дисперсією. Це дозволяє отримати Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 18 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата високоякісний газетний папір з покращеними властивостями, такими як висока білість. Для поліпшення білості газетного паперу може застосовуватися ступінь зменшення відбілювання разом із застосуванням бісульфіту. Це допомагає досягти бажаної якості паперу. Особливу увагу слід звернути на дизайн водяного контуру та системи очищення води, особливо якщо використовується вторинний папір для виготовлення паперу для графічних цілей. Система обробки води передбачає використання принципу "проти потоку" для впорядкування контурів води, що є дуже важливим. Це допомагає забезпечити ефективне очищення води та підтримку якості виробництва. Продукт виготовлення, який базується на вторинних волокнах, також може використовуватися для виробництва паперу для друку та письма. Ці папери можуть мати менш високу якість порівняно з газетним папером, але вони ідеально підходять для офісного використання. Гігієнічний папір і вторинний папір Обробка макулатури для виготовлення високоякісної гігієнічної тканини або вторинного паперу вимагає спеціалізованого підходу, щоб уникнути присутності друкарських фарб, липких домішок, дрібної фракції та наповнювачів. Зменшення вмісту золи та дрібної фракції вимагає більшої кількості макулатури для досягнення потрібної якості виробу. Системи обробки макулатури можуть включати флотацію та відбілювання, а також додаткові етапи очищення та сортування. Наприклад, в місцях, де доступна технологія, усі відходи, включаючи мул, можуть бути спалені на місці, а теплота згоряння використовується для енергії пари, що споживається на заводі. Для більшості продуктів, таких як кухонні рулони або туалетний папір, можна використовувати сировину, аналогічну тій, що використовується для газетного паперу. Проте для покращення якості продукту може вимагатися макулатура без деревини. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 19 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Системи обробки макулатури включають в себе різні етапи сортування, очищення та обробки, щоб забезпечити якнайвищу якість викінця. Система обробки може використовувати спеціалізовані установки, такі як високо- концентраційна волоконно-сортувальна система, для ефективного видалення забруднень. Рисунок 1.5 – Приклад загальної концепції лінії обробки макулатури у виробництві гігієнічної тканини Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 20 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Ці процеси важливі для забезпечення високоякісної та надійної продукції, що відповідає стандартам якості та екологічним вимогам (рис. 1.5). Процес миття макулатури є важливим етапом у виробництві високоякісного паперу. Під час миття застосовуються різні методи очищення, такі як флотація бульбашками, щоб видалити забруднення, такі як зола, дрібна фракція та друкарська фарба, з суспензії. Перший етап миття полягає в видаленні золи, дрібної фракції та дрібних частинок друкарської фарби. Суспензію потім ущільнюють на ситовому пресі та очищають у флотаційній камері, де використовують катіонні флокулянти для видалення забруднень та відновлення води. Другий етап миття може включати нагрівання та диспергування суспензії, щоб відокремити залишки друкарської фарби та інших домішок. Частинки чорнила та липкі речовини видаляються під час флотації. Друга стадія промивання може супроводжуватися другою стадією відбілювання, яка допомагає покращити білість маси. Найважливішим етапом на макулатурних заводах є обробка відходів, оскільки вони містять велику кількість мулу, який надходить з різних джерел виробництва. Ці відходи потребують відповідної обробки для зменшення впливу на навколишнє середовище. Аналіз технічних умов на виготовлення виробу Розглядаючи автоматизовану систему для переробки макулатури, важливо враховувати різні аспекти, такі як тип виробництва, номенклатура та обсяг випуску продукції, вид обладнання, методи досягнення точності при механічній обробці та методи технічного нормування: 1. Тип виробництва: Переробка макулатури відноситься до масового типу виробництва. Це означає, що система має бути спроектована для постійного виробництва обмеженої номенклатури продукції з однаковими характеристиками. 2. Номенклатура та обсяг випуску: Важливо визначити, яка саме продукція буде виготовлятися з макулатури та який очікуваний обсяг випуску. Це допоможе підібрати відповідне обладнання та налаштувати систему для досягнення необхідної продуктивності. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 21 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3. Вид обладнання: Для автоматизованої системи переробки макулатури можуть використовуватися різні види обладнання, такі як сортувальні лінії, млини для розмелювання, преси для ущільнення сировини тощо. Важливо вибрати обладнання, яке найбільш ефективно відповідає потребам виробництва. 4. Методи досягнення точності при механічній обробці: Для досягнення точності при механічній обробці можуть використовуватися різні методи, такі як автоматизоване керування процесом, використання сучасних технологій управління та контролю якості. 5. Методи технічного нормування: Для забезпечення ефективної роботи системи важливо використовувати методи технічного нормування, які визначають стандарти якості та продуктивності обладнання. Урахування цих аспектів допоможе створити ефективну та продуктивну автоматизовану систему для переробки макулатури. Так, виробнична технологічність може бути визначена за різними показниками, які включають: 1. Скорочення часу виготовлення продукції: Швидке виготовлення продукції є одним з головних показників ефективності виробництва. Чим менше часу потрібно для виготовлення продукту, тим більше продукції може бути виготовлено за один період часу. 2. Витрати на технологічну підготовку, конструкторську підготовку та процеси виготовлення: Ефективність виробництва також можна визначити за кількістю витрачених коштів на підготовку до виробництва, включаючи технологічну та конструкторську підготовку. Це включає в себе витрати на випробування, контроль і монтаж обладнання. Чим менше коштів потрібно витратити на ці процеси, тим ефективніше виробництво. Узагальнюючи, виробнична технологічність оцінюється за здатністю зменшити час виготовлення продукції та ефективно використовувати ресурси на технологічну підготовку, конструкторську підготовку та процеси виробництва. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 22 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1.4 Технологічний процес виготовлення виробу Технологічна конструкція виробу дійсно відіграє ключову роль у забезпеченні ефективного виробництва. Вона визначає можливість виготовлення продукції з врахуванням експлуатаційних, виробничих і технологічних вимог. Щоб оптимально впровадити технологічну конструкцію виробу, потрібно провести комплекс заходів для забезпечення необхідного рівня технологічного стану. Це означає використання матеріалів і технологічних процесів, які відповідають вимогам продукції та сприяють зниженню економічних витрат і часу на проектування. Технологічна підготовка виробництва також включає в себе контроль і випробування продукції, щоб переконатися, що вона відповідає встановленим стандартам і вимогам якості. Такий підхід дозволяє забезпечити оптимальну ефективність виробництва, зменшуючи економічні витрати та витрати часу на процес проектування і виготовлення продукції. Технологічна оптимізація конструкції виробу спрямована на зменшення часу та витрат на технологічне обслуговування та ремонт, що підвищує ефективність виробництва. Технологічна раціональність конструкції виражається у властивостях виробу, які дозволяють приймати конструктивні рішення, враховуючи умови виробництва та експлуатації. Технологічний процес складання включає в себе послідовну групування марок (готових запчастин) у вузли, агрегати та готові вироби з використанням основної документації та дотриманням встановленої якості. Це система операцій, які моделюються через мережі, і включають управління, координацію, планування та контроль, використовуючи ті ж методи, що й у проектній діяльності. Технологічна оптимізація покликана покращити якість, ефективність та економічність виробничих процесів, сприяючи більш ефективному використанню ресурсів та зменшенню витрат. Аналіз технологічних процесів і відповідна реорганізація ресурсів є важливими аспектами для досягнення оптимальності та вчасності реалізації Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 23 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата поставлених цілей. Технологічний процес складається з послідовності дій та подій, кожна з яких потребує ресурсів. Діяльність виконується в певній послідовності, деякі можуть бути послідовними, паралельними або розвиватися поступово. Подія відображає завершення однієї чи декількох дій у певний момент часу. Для керування та оптимізації технологічним процесом часто використовуються інформаційні продукти, наприклад, Microsoft Project. Вони дозволяють створювати мережу дій та подій, встановлювати взаємозв'язки між ними, визначати послідовність та планувати виконання завдань. Розробка технологічного процесу та програми передбачає кілька етапів, включаючи аналіз технологічного процесу, поділ на дії, встановлення послідовності та зв'язків, оцінку часу та вартості, побудову мережі, аналіз діяльності та подій, моніторинг і контроль витрат та часу, а також оптимізацію використання ресурсів. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 24 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2 ПРОЕКТУВАННЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ ВИРОБНИЧОГО ПРОЦЕСУ ПЕРЕРОБКИ МАКУЛАТУРИ 2.1 Аналіз вихідних даних базового варіанту виробничої системи Розволокнення є критичним етапом у переробці макулатури на виробництві макулатурної маси та целюлозно-паперових виробів. Під час цього етапу вирішуються декілька важливих завдань: 1. Утворення макулатурної маси: Макулатура змішується з водою, і в результаті цього процесу відбувається розділення макулатури на волокна, які є основою для подальшого виготовлення паперу. 2. Видалення забруднень: Під час розволокнення вирізняється більша частина великих забруднень, таких як клампарти, старі металеві предмети тощо. Також частково зменшується кількість дрібних забруднень. 3. Застосування хімічних реагентів: Під час цього етапу можуть застосовуватися технологічні хімічні реагенти для поліпшення процесу розволокнення, але це залежить від конкретних потреб виробництва. Головна мета цього етапу полягає в оптимізації процесу розволокнення за допомогою застосування новітніх технологій та модернізації обладнання. Розволокнення може відбуватися у двох типах гідророзбивачів: 1. Гідророзбивачі з ванною та ротором: Цей тип гідророзбивача має спеціальну «ванну» та обертаючийся ротор, що допомагає розділити макулатуру на волокна. 2. Гідророзбивачі барабанного типу: У цьому типі гідророзбивача макулатура обробляється у барабані, де відбувається розволокнення. Вибір між цими двома типами залежить від конкретних технічних вимог та обсягу виробництва. Система TwinPulp разом з розвантажувальним апаратом IntensaMaXX виявляється дієвим рішенням для оптимізації процесу переробки макулатури. Одним з головних переваг цієї системи є можливість швидкого та ефективного Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 25 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата розволокнення целюлозно-паперових відходів з використанням гідророзбивача барабанного типу. Застосування розвантажувального апарату IntensaMaXX в системі TwinPulp вирішує проблему забруднення та закупорення гідророзбивача, що може призводити до затримок та зниження ефективності переробки. Цей елемент забезпечує неперервне видалення важких та дрібних забруднень, що дозволяє підтримувати оптимальні умови для процесу розволокнення. Усунення забруднень з гідророзбивача є критично важливим для забезпечення швидкості та якості процесу переробки макулатури. Впровадження елементу, як IntensaMaXX, допомагає покращити ефективність та надійність цього процесу, що в свою чергу позитивно впливає на загальну продуктивність заводу. 2.2 Обґрунтування вибору функціональної схеми автоматизації Функціональна блок-схема розволокнення типу TwinPulp використовується для ілюстрації функцій та зв'язків між різними елементами в межах процесу розволокнення макулатури. Ця схема показує всі етапи процесу розволокнення та взаємозв'язки між його складовими частинами. На схемі зображені наступні елементи: 1. Подрібнювач макулатури ZS Voit: використовується для подрібнення макулатурних матеріалів. 2. Гідророзбивач IntesaPulper IP-R: де відбувається утворення макулатурної маси. 3. Апарат для видалення важких часточок Junkomat™ JM: відокремлює важкі забруднення для подальшої утилізації. 4. Дефлокулятор Fiberizer™ F-T.S.: за допомогою сита з отворами забезпечує утворення макулатурної маси. 5. Апарат для видалення забруднень IntensaMaXX: відокремлює важкі забруднення та направляє їх до сортувального барабану. 6. Сортувальний барабан Drum Screen STR: використовується для сортування макулатурних матеріалів. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 26 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 7. Утилізація відходів: відходи, які не підлягають подальшому використанню, піддаються утилізації. Використання системи TwinPulp дозволяє зменшити кількість відходів для утилізації, що сприяє оптимізації процесу розволокнення та підвищує ефективність виробництва (рис. 2.1). Рисунок 2.1 – Функціональна схема розволокнення типу TwinPulp Ваш опис підкреслює важливі переваги функціональної схеми розволокнення типу TwinPulp. Відсутність розволокнених фрагментів і великих розмірів сировини забезпечує більш ефективну роботу гідророзбивача, що дозволяє зменшити тривалість операції. Додатково, використання дефлокулятора типу Fiberizer™ F- T.S. дозволяє уникнути використання насосів для транспортування відходів, що сприяє оптимізації технологічного процесу та зменшенню його складності. Ці переваги сприяють покращенню продуктивності та ефективності переробного процесу. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 27 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2.3 Обґрунтування вибору, опис та розрахунок технічних засобів автоматизації Правильний вибір обладнання - це ключовий аспект у компонуванні автоматизованої системи, що відіграє значну роль у забезпеченні ефективності та швидкості виконання робіт. Основні критерії для вибору обладнання включають виробничу потужність, технологічну схему, потужність серійного обладнання та вимоги технологічного проектування. У процесі підбору обладнання для етапу розволокнення необхідно враховувати всі можливі непередбачені ситуації. При цьому, дотримання деяких принципів може бути корисним: 1. Сучасність та ефективність: Вибір обладнання повинен спирається на сучасні технології, які відповідають усім вимогам та забезпечують економічну доцільність. 2. Потужність: Обладнання повинно відповідати фактичним потребам операцій та забезпечувати необхідну продуктивність. 3. Надійність та технічна підтримка: Важливо вибирати обладнання від надійних виробників, які гарантують якість своєї продукції та надають відповідну технічну підтримку. 4. Сумісність з іншими компонентами системи: Обладнання повинно легко інтегруватись з іншими елементами автоматизованої системи. 5. Економічна доцільність: Вибір обладнання повинен бути обгрунтованим з економічної точки зору, враховуючи вартість придбання, утримання та експлуатації. Дотримання цих принципів допоможе забезпечити успішне впровадження автоматизованої системи та оптимізацію процесу розволокнення. Так, виправленням у вирішенні цієї задачі може бути зроблено висновок, що для обробки такого об'єму роботи рекомендується мати по одній одиниці обладнання для переробки макулатури. Характеристика технологічного та допоміжного обладнання може бути представлена у таблиці 2.1, яка містить детальні дані про необхідні машини, їх потужність, функції та особливості. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 28 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Таблиця 2.1 – Характеристика технологічного та допоміжного обладнання Потужність Найменування Кіль- Технічна електро- Тривалість № обладнання кість характеристика двигуна роботи Виробник кВт двигуна Довжина 2 м, висота 1,4 м, 1. Подрібнювач ZS Voit 1 швидкість 14 24год/добу Voit подрібнення 15кг/хв Розмір «52», Гідророзбивач об’єм 52 , 2. IntesaPulper 1 висота IP-R 7300мм, 500 24год/добу Voit діаметр бака 5200 мм Пропускна 3. Junkomat™JM 1 здатність 30 24год/добу Voit 9кг/хв Ефективний вміст 0,6 , діаметр екрану Дефлокулятор 4. Fiberizer™ F- 1 8-20 мм, 90 24год/добу Voit T.S середня пропускна здатність 1600 л/хв Ефективний вміст 1,2 , 5. IntensaMaXX 1 пропускна 430 24год/добу Voit здатність 5000 л/хв Максимальна пропускна Drum Screen здатність 6. STR 1 9000 л/хв, 11 24год/добу Voit барабанний діаметр 2м, довжина 3,5 м Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 29 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата За допомогою цієї таблиці можна здійснити аналіз і вибір обладнання, що найкраще відповідає потребам та вимогам технологічного процесу з розволокнення макулатури. IntensaMaXX звучить як дійсно прогресивне рішення для вирішення проблем з малою продуктивністю через застаріле обладнання. Його висока продуктивність та можливість практично повної відсутності перешкод можуть значно покращити ефективність процесу переробки макулатури. Ексцентрична конструкція та особливе розташування робочих органів у асиметричному корпусі IntensaMaXX дозволяють уникнути утворення вихрових потоків і джгутів, забезпечуючи безвідмовну роботу протягом всього процесу обробки відходів гідророзбивача. Такі рішення можуть значно зменшити виробничі втрати, пов'язані зі зміною обладнання, та зробити модернізацію більш привабливою альтернативою. Рисунок 2.2 – Схема принципу роботи етапу розволокнення для системи TwinPulp Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 30 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Це процес, який чудово демонструє, як IntensaMaXX (Б) впливає на видалення забруднень з гідророзбивача (А) у системі TwinPulp (рис. 2.2). Під час процесу розпуску макулатурної сировини концентрація забруднень у ванні гідророзбивача може досягати 15%, що може значно знизити продуктивність гідророзбивача. IntensaMaXX видаляє ці забруднення безперервно, а волокно повертається в гідророзбивач, тоді як відходи направляються на подальшу обробку. Цей процес допомагає забезпечити ефективне функціонування гідророзбивача та підвищити продуктивність системи переробки макулатури. Рисунок 2.3 – Схема принципу роботи подрібнювача ZS Voit: 1 – ротор ; 2 – ніж ротора ; 3 – корпус ; 4 – решітка ; 5 – ножі статора Роторний ножовий подрібнювач ZS Voit (рис. 2.3) – це ефективний пристрій для подрібнення макулатури. Його ротор має ножі як на роторі, так і в статорі, що забезпечує ефективне подрібнення матеріалу. Процес подрібнення розпочинається з завантаження матеріалу в бункер, звідки він потрапляє на ротор і його ножі. Під Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 31 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата взаємодією з ножами ротора та ножами статора матеріал подрібнюється. Після цього подрібнений матеріал проходить через решітку і потрапляє до гідророзбивача для подальшої переробки. Гідророзбивач IntesaPulper IP-R оснащений ванною та ситами з круглими отворами діаметром від 7 до 20 мм, а також пристроями для видалення посторонніх матеріалів, такими як джгутовинаймачі та автоматичний апарат Junkomat™ JM для видалення тяжких забруднень (рис. 2.4). Після цього макулатура направляється у дефлокулятор Fiberizer™ F-T.S. Маса, яка пройшла через отвори плити сита, подається насосом до дефлокулятора Fiberizer™ F-T.S. Цей пристрій призначений для розволокнення малих фрагментів макулатури, що пройшли через сито гідророзбивача, а також для видалення повторної матеріалів з розмірами меншими, ніж отвори сита. Рисунок 2.4 – Схема принципу роботи гідророзбивача IntesaPulper IP-R із апаратом Junkomat™ JM: 1 – «ванна»; 2 – ротор; 3 –під-роторна зона; 4 – муфта; 5 – електродвигун. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 32 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата В результаті інтенсивної дії ротора дефлокулятора та подачі маси в його корпус відбувається дорозволокнення пучків волокон макулатури в зазорі між робочими краями лопастей ротора і дисковою ситовою пластиною. За рахунок наявності центробежних сил важкі частинки відкидаються до стінок дефлокулятора і видаляються через автоматичний клапан. Легкі залишки відходів разом із залишками волокна концентруються у центрі корпусу, і через стабілізуючий клапан потрапляють до IntensaMaXX. Там очищені волокна можуть направлятися або до гідророзбивача для подальшого розволокнення, або до сортувального барабану Drum Screen STR. Рисунок 2.5 – Схема принципу роботи дефлокулятора Fiberizer™ F-T.S: 1 – ротор; 2 – корпус; 3 – дискова ситоподібна пластина; 4 – автоматичний клапан; 5 – стабілізуючий клапан. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 33 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2.4 Розробка системи керування автоматизованою системою Точно, для ефективного керування процесом розволокнення макулатури необхідно використовувати спеціальну автоматизовану систему. Ця система повинна забезпечувати безперервну роботу процесу розволокнення, контролювати розпад макулатури на волокна і видалення забруднень та відходів. Для досягнення цієї мети необхідно використовувати програмований логічний контролер (ПЛК). ПЛК є ключовим компонентом в системі автоматизації, який відповідає за виконання різноманітних завдань управління та контролю. Він може програмуватися для керування різними процесами, включаючи керування роторними подрібнювачами, гідророзбивачами, насосами, клапанами та іншим обладнанням, яке використовується під час розволокнення макулатури. Застосування ПЛК дозволяє автоматизувати і контролювати різні аспекти процесу розволокнення, забезпечуючи оптимальну продуктивність, якість і ефективність виробництва. Використання автоматизованої системи управління для лінії подачі макулатури та процесу розволокнення макулатури є критичним для оптимізації та керування цим етапом виробництва. Основні завдання такої системи включають управління електроприводами, транспортерами та іншим обладнанням, що використовується в цьому процесі. Серед основних завдань автоматизованої системи керування можна виділити такі: 1. Подача макулатури у подрібнювач. 2. Управління роботою подрібнювача. 3. Переміщення подрібненої макулатури у гідророзбивач. 4. Управління роботою гідророзбивача. 5. Переміщення маси до дефлокулятора. 6. Управління дефлокулятором. 7. Переміщення маси для очистки у спеціальний апарат. 8. Управління цим апаратом. 9. Переміщення залишків маси до сортувального барабана. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 34 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 10. Управління сортувальним барабаном. 11. Переміщення маси у гідророзбивач. 12. Переміщення відходів для подальшої утилізації. Перевагами такої системи є висока продуктивність та якість виконуваних робіт, висока надійність за рахунок застосування сучасної техніки і програмного забезпечення, простота обслуговування та забезпечення безпеки обслуговуючого персоналу протягом всього технологічного процесу. Така система забезпечує всі необхідні аспекти керування процесом розволокнення макулатури. Програмований логічний контролер (ПЛК) є ключовим пристроєм для автоматизації різноманітних технологічних процесів. У випадку автоматизації системи керування лінією розволокнення целюлозно-паперових матеріалів, оптимальним варіантом є використання ПЛК серії MELSEC FX (рис. 2.6). Рисунок 2.6 – Зовнішній вигляд ПЛК серії MELSEC FX5U Серія MELSEC FX включає в себе блокові контролери, які діляться на різні підгрупи, такі як FX3S, FX3G, FX3U та FX5U. Ці ПЛК надають широкі можливості Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 35 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата для розширення завдяки великому вибору модулів розширення. Крім того, вони пропонують широкий вибір спеціальних функціональних модулів, що дозволяє створювати малі, середні та великі автоматизовані системи регулювання і контролю з різною кількістю входів/виходів від 10 до 384. Це забезпечує можливість швидкого розширення виробництва або його модернізації за необхідності. ПЛК серії MELSEC FX5U відкриває широкі можливості для підключення різних мереж, таких як MELSECNET, ETHRNET, SSCNET, CC-Link, PROFIBUS, ModBus, DeviceNet, CANopen, AS-Interface. Це забезпечує гнучкість і сумісність з різними промисловими мережами, що дозволяє легко інтегрувати ПЛК у різноманітні системи управління. ПЛК серії MELSEC FX5U має такі характеристики: − 16 дискретних входів (PNP / NPN 24VDC) − 16 виходів (реле 2А) − Пам'ять 64000 кроків RAM (внутрішня) − Інтерфейс RS-485, RS-422 − Підтримка Ethernet та CC-Link − Живлення 220VAC Окрім того, вбудований ПІД-регулятор з автоматичним налаштуванням спрощує процес підключення і дозволяє швидко та якісно інтегрувати ПЛК в систему керування. 2.5 Розробка мережі передачі даних автоматизованої системи Звичайно, локальні мережі стали невід'ємною частиною сучасних організацій. Вони не лише забезпечують доступ до сервісів, програм і даних для кожного співробітника, але й оптимізують роботу та зростання ефективності всієї компанії. Однак, із зростанням ролі ІТ інфраструктури виникають і нові виклики, які потребують уваги на рівні проектування, впровадження та експлуатації. Основні вимоги до мережі включають продуктивність, доступність, конвергенцію, підтримку якості обслуговування (QoS), безпеку, відповідність стандартам і відкритим протоколам, а також можливість централізованого Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 36 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата управління. Для забезпечення цих вимог важливо враховувати як технічні, так і організаційні аспекти мережі. Щоб впоратися з цими вимогами, потрібно вибрати інфраструктуру мережі та обладнання, яке відповідає потребам компанії. Також важливо розробити відповідні політики безпеки, встановити механізми резервування та відновлення, а також забезпечити постійний моніторинг та управління мережею. Використання обладнання провідних виробників, таких як Cisco, Hewlett Packard, Extreme Networks і інші, дійсно дозволяє досягти високої продуктивності, надійності і керованості мережі, а також економічно ефективно вирішити завдання передачі даних. Це обладнання відповідає всім вищезазначеним вимогам і має відмінні показники Повернення інвестицій (ROI) і Вартості володіння (TCO). Багаторівневий підхід до побудови локальних мереж дійсно має свої переваги. Він дозволяє мінімізувати час простою інформаційних систем, локалізувати проблеми, ефективно впроваджувати нові технології та оптимізувати витрати на експлуатацію та розширення мережі. Такий підхід сприяє підвищенню продуктивності та надійності мережі, що є важливим для бізнесу. В цілому, ця інтегрована стратегія дозволяє компаніям забезпечити оптимальну інфраструктуру мережі, яка відповідає їх потребам і сприяє ефективному функціонуванню бізнесу. Забезпечення високої доступності серверів, які обслуговують додатки, важливо для безперебійного функціонування бізнесу. Це вимагає надійної локальної мережі, оскільки сервери та клієнти повинні бути взаємопов'язаними для ефективної роботи. Для досягнення високої доступності мережі використовуються різні стратегії, включаючи резервні підключення, дублювання комутаторів та модульне обладнання. Резервні підключення дозволяють мережі переключатися на альтернативний канал у разі відмови основного. Дублювання комутаторів на рівні ядра мережі забезпечує неперервний доступ до даних в разі відмови одного з пристроїв. Модульне обладнання дозволяє швидко замінювати несправні компоненти, забезпечуючи безперервну роботу мережі. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 37 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Ці стратегії спрямовані на забезпечення надійності та стійкості мережі, що є критичним для ефективності бізнесу в сучасному світі. Логічна топологія мережі визначає спосіб розповсюдження інформації між комп'ютерами у мережі. При передачі даних від одного абонента до іншого, інформація упаковується в пакети або дейтаграми, які містять адресу приймача та передавача, контрольну інформацію та інші дані. CC-Link є промисловою мережею високої швидкості, яка одночасно обробляє дані управління і інформаційні дані. З швидкістю передачі даних 10 Мбіт/с та можливістю передачі на відстань до 100 метрів, CC-Link дозволяє підключати до 64 станцій. Рисунок 2.7 – Промислова мережа автоматизованої системи Однією з головних переваг CC-Link є його висока швидкість та детермінована реакція введення/виведення. Це забезпечує надійне управління в реальному часі і дозволяє розробникам систем розраховувати на передбачувану реакцію. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 38 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Зменшення обсягу проводки є ще однією перевагою CC-Link, що значно зменшує витрати на проводку, монтаж та обслуговування мережі. Це особливо важливо в складних виробничих лініях, де зменшення витрат на проводку може суттєво підвищити ефективність операційного обслуговування. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 39 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3 ІНФОРМАЦІЙНА СИСТЕМА ПІДПРИЄМСТВА З ПЕРЕРОБКИ МАКУЛАТУРИ 3.1 Характеристика об’єкту Вторинна волоконна сировина, що походить із використаної макулатури, має широке застосування в переробці. Це включає у себе друкований матеріал з паперу або картону, а також відходи від їхнього виробництва та інші матеріали. Практично будь-який вид паперу може бути підданий вторинній переробці. Деякі з найпоширеніших предметів паперу, які підлягають переробці, включають картон, газетний папір, журнали, посібники, буклети та офісний папір. Розширення асортименту паперу та картону, виготовлених із використанням складу вторинного волокна, стає все більш популярним завдяки високоефективному обладнанню, призначеному для переробки макулатури. Перероблений папір має значний вплив на збереження ресурсів та довкілля: 1. Кожна перероблена тонна паперу зберігає приблизно 18 дерев, 65 000 галонів води, 230 кВт/год електроенергії і 2,5 кубічних метрів площі полігонів, при цьому зменшуються викиди забруднюючих речовин в атмосферу. 2. Папір має найвищий ступінь переробки серед усіх твердих відходів. 3. Перероблений папір є важливим товаром на ринку. 4. На переробку паперу витрачається значно менше енергії, ніж на виробництві нового паперу. Ці факти підтверджують важливість переробки макулатури та використання вторинної волоконної сировини для збереження ресурсів та довкілля. Підвищений обсяг переробленої макулатури і використання її для виготовлення різних видів продукції свідчать про значний внесок у відновлення ресурсів та збереження довкілля. В цьому процесі якість та чистота макулатурної маси мають критичне значення. Якість макулатурної маси визначається основними паперово-утворюючими властивостями, такими як механічна міцність та білизна матеріалу. Чистота Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 40 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата макулатурної маси, з свого боку, охоплює різноманітні властивості, включаючи наявність липких речовин, оптичні, хімічні, колоїдні, мікробіологічні та технологічні параметри. Показники механічної міцності та якості паперу, виготовленого з макулатурної маси, залежать від виду вихідних волокон і методів їх обробки. Процес подрібнення і сушки важливі для формування кінцевого продукту, однак вони можуть призводити до втрати еластичності та зниження інших механічних характеристик паперу. Листкова целюлоза є основним компонентом макулатурної маси, що використовується для виготовлення паперу. Вона постачається з переробки відходів паперу або цільової сировини, такої як деревина. Ця целюлоза містить волокна, які головним чином відповідають за структуру та міцність паперу. Мінеральні наповнювачі, такі як каолін, тальк або карбонат кальцію, додаються до макулатурної маси для поліпшення певних характеристик паперу. Вони можуть забезпечувати покращення якості друку, збільшення гладкості поверхні, а також зменшення проникнення чернил або фарб. Комбінація листкової целюлози та мінеральних наповнювачів дозволяє отримати папір з потрібними властивостями для різних застосувань, таких як друк, пакування, архівування та інші. Загалом, зниження показників механічної міцності може бути обумовлене різними факторами, такими як наявність дрібних волокон, обривки волокон та інші. Це цікава і важлива інформація про процес переробки паперу. Зв'язки, які утворюються між мікрофібрилами під час сушіння на машині, дійсно грають ключову роль у міцності паперового полотна. Однак, під час повторного використання волоконних напівфабрикатів, ці зв'язки можуть почати руйнуватися, особливо після кількох циклів переробки. Погіршення механічних властивостей макулатурної маси після кількох циклів переробки може бути спричинене різними факторами, такими як зменшення міжволоконних сил зв'язку та зменшення середньої довжини волокон. Це може призвести до зменшення міцності та здатності до фібриляції макулатурної маси, що ускладнює її подальше використання для виробництва паперу та картону. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 41 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Враховуючи ці фактори, важливо здійснювати контроль за якістю та станом макулатурної маси під час повторного використання, а також розглядати можливості оптимізації процесу переробки для збереження максимальної міцності та якості паперу. 3.2 Методика теоретичних та експериментальних досліджень Рівні оптимізації дійсно допомагають у забезпеченні ефективного та екологічно-безпечного управління відходами (рис. 3.1). Розглянемо кожен із них докладніше: 1. Оптимізація системи сортування відходів: Цей рівень орієнтований на ефективне розділення сміття на різні категорії відповідно до їхнього походження та характеристик. Це може бути ручне сортування або автоматичне розподілення відходів в місцях їх збору або переробки. 2. Оптимізація системи вибору маршруту та транспортування відходів: На цьому рівні важливо забезпечити ефективне та оптимальне перевезення сміття до місця його подальшої обробки. Це включає в себе планування найкоротших та найбільш ефективних маршрутів та використання відповідного типу транспорту. 3. Оптимізація системи вибору переробки в залежності від виду відходів: На цьому рівні важливо обрати оптимальний метод або технологію переробки для кожного типу відходів. Це може включати різні технічні та технологічні процеси, спрямовані на перетворення відходів у нові продукти або матеріали. Ці три рівні спільно допомагають у зменшенні відходів та забезпеченні більш ефективного та екологічно-безпечного управління ресурсами. Розшифрування абревіатур до рис. 3.1: • ВВ – важкі відходи; • ЛВ – легкі відходи; • ЛЗ – легкі забруднення; • КВФ – коротко-волоконна фракція; Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 42 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата • ДВФ – довго-волоконна фракція. Рисунок 3.1 – Принципова схема переробки макулатури Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 43 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Ці процеси переробки целюлозно-паперових відходів дійсно дозволяють ефективно використовувати макулатуру та перетворювати її на якісний продукт. Давайте розглянемо кожен із них: 1. Розволокнення: Цей процес дозволяє перетворити макулатуру на суспензію волокон, яка є потенційно спроможною до покращення паперово-утворюючих якостей під час подальшого перероблення. Важливою частиною цього процесу є розм'якшення волокон, що полегшує їх подальше розподілення та формування суспензії. 2. Очистка: На цьому етапі з макулатури видаляють небажані домішки та забруднення, які можуть негативно впливати на якість кінцевого продукту. Це важливий крок у забезпеченні чистоти та якості волоконної суспензії. 3. Сортування: Цей процес дозволяє видалити нерозволокнені фрагменти паперу та інші сторонні домішки, що можуть бути присутніми у макулатурі. Це важливо для забезпечення однорідності та якості сировини для подальшого використання. 4. Подрібнення: Цей етап дозволяє підвищити спроможність волокон до утворення міжволоконних зв'язків шляхом розвитку зовнішньої та внутрішньої фібриляції. Це полегшує подальше формування паперового полотна та забезпечує його властивості. Ці технологічні операції важливі для забезпечення високої якості та ефективності процесу переробки целюлозно-паперових відходів. Дані процеси є ключовими для забезпечення ефективності та якості переробки целюлозно-паперових відходів. Їх правильна реалізація дозволяє ефективно використовувати макулатуру та створювати нові продукти з високим ступенем використання вторинної сировини. Перший етап переробки макулатури включає розволокнення, попередню та грубу очистку або сортування, а також можливу дефлокуляцію макулатурної маси. На цьому етапі частково можна відновити паперово-утворюючі властивості вторинних волокон і отримати напівфабрикат, який можна використовувати у комбінації з плоскими шарами гофрованого картону та паперу для гофрування. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 44 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Другий етап обробки макулатури є продовженням першого та включає грубу, а також тонку очистку та сортування, фракціонування, подрібнення або термодисперсійну обробку. На відміну від першого етапу, на цьому етапі у волокнах, отриманих після переробки, вже в достатній мірі сформовані та розвинуті паперово-утворюючі властивості. Це дозволяє використовувати отриману масу для виробництва гофрованого картону з можливістю друкування на ньому необхідних матеріалів. Якщо в якості вихідного матеріалу використовується високоякісний папір, то після цих двох етапів можна отримати волокнистий напівфабрикат, придатний для використання у вигляді шпалер, паперу для зошитів, санітарно- гігієнічного паперу та інших видів паперу. Рисунок 3.2 – Комплексна система підготовки макулатури, яка має полімерні покриття Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 45 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Також враховується макулатура пакувального типу, яка містить сульфатну фарбовану (білену) целюлозу. Після перших двох етапів переробки макулатури можна отримати суспензію, придатну для використання як білий верхній шар картону. Для цього використовується технологічний процес, спрямований на видалення поліетиленової або іншої плівки. У якості альтернативи застосовується комплексна система, яка поєднує переваги мокрих і сухих методів обробки целюлозно-паперових відходів. Така система передбачає сухе подрібнення макулатури в молоткових подрібнювачах до фрагментів розміром від 1 до 5 см. Після цього подрібнена макулатура, яка складається з механічної суміші часток полімерного та волокнистого матеріалів, піддається сортуванню за допомогою конвеєрних або стаціонарних вібросит, де волокниста складова і важкі забруднення відокремлюються від плівки для подальшої утилізації. Волоконна складова, що містить невеликі частки полімерів і важкі забруднення, обов'язково проходить аеросепарацію для додаткового очищення. Після цієї процедури паперова складова змішується з водою для розпускання та подальшої обробки у водяному середовищі згідно з потребами виробництва. Третій етап переробки включає видалення друкарської фарби шляхом флотації або промивки, відомий як "облагородження" макулатурної маси. Четвертий етап, відбілювання або знебарвлення за допомогою спеціальних відбілювальних речовин, є дорогим і складним процесом. Для невеликих виробництв, що переробляють до 15 тонн макулатури на день, відбілювання може бути економічно недоцільним. Виключення цього етапу може зменшити час переробки і витрати на обладнання. Більша кількість переробленої сировини, завдяки збереженому часу, може підвищити виробництво вторинної сировини для виробництва продукції. Так, виключення четвертого етапу, який передбачає відбілювання макулатурної маси, може бути доцільним для виробництв, які опрацьовують невеликі обсяги сировини. Наприклад, якщо виробництво виготовляє близько 1,436 тонн сировини за годину, а час відбілювання становить від 1 до 2 годин, то Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 46 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата виключення цього етапу дозволить заощадити час, електроенергію та гроші. Припустимо, що час відбілювання становить 2 години. Після виключення цього етапу час виробництва скоротиться на 2 години, що призведе до збільшення ефективності та продуктивності виробництва. Таким чином, більше сировини буде опрацьовано, що може позитивно позначитися на прибутку компанії. 3.3 Обробка та аналіз результатів досліджень Раціональне управління системою поводження з відходами тісно пов'язане з логістичними процесами, що організовують не лише матеріальний, але й інформаційний потік. Мета полягає у забезпеченні якості при мінімальних витратах. Окрім вимог ЄС, національні системи поводження з відходами потребують екологічного підходу, спрямованого на максимізацію утилізації та переробки. Згідно з визначенням логістики, ефективний потік відходів охоплює планування, реалізацію та контроль від створення до остаточного використання відповідно до потреб клієнта. У контексті поводження з відходами, це означає оптимізацію потоку від місця збору до переробки та остаточного використання, з максимальним використанням вторинної сировини. При цьому логістика відходів також має враховувати соціальний аспект, зокрема, підвищення екологічної свідомості громадськості та селективний збір на джерелі. Логістичні процеси пов'язані з ланцюгом переробки включають сортування, розволокнення, фракціонування та інші операції. Однак впровадження інтегрованої логістики відходів у муніципалітетах може бути ускладненим без системного підходу та спільної мети. Реорганізація системи поводження з відходами спрямована на підвищення ефективності та результативності, а також на максимальну утилізацію матеріалів. Отже, оптимізація, такого процесу дозволяє зекономити час, а також не витрачати зайві кошти на купівлю спеціального обладнання. За рахунок часу, який не буде витрачатись додатково, збільшиться об’єм переробленої сировини, а також час, для її переробки. Така система матиме такий вигляд, як на рис. 3.3. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 47 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розшифрування абревіатур до рис. 4.3: • ВВ – важкі відходи; • ЛВ – легкі відходи; • ЛЗ – легкі забруднення; • КВФ – коротко-волоконна фракція; • ДВФ – довго-волоконна фракція. Оптимізація такого процесу дозволяє зекономити час і уникнути зайвих витрат на обладнання. За рахунок економії часу збільшується об'єм переробленої сировини і зменшується час на її переробку. Підтримка такої системи переробки відходів допомагає знизити негативний вплив на природне середовище: 1. Шкідливі речовини та парникові гази, що викидаються на сміттєзвалищах, можуть бути зменшені завдяки переробці, яка допомагає зменшити забруднення. 2. Знищення середовища проживання та глобальне потепління, спричинені вирубкою лісів, можна зменшити, оскільки переробка допомагає зменшити потребу у деревині. 3. Величезна кількість енергії, яка використовується при виготовленні виробів з сировини, може бути зменшена завдяки переробці, що вимагає менше енергії і допомагає зберегти природні ресурси. Утилізація стає надзвичайно важливою для міст у всьому світі та для їхніх мешканців. Просто немає куди відводити відходи. Наші сміттєзвалища швидко заповнюються, і до 2023 року майже всі з них в Україні будуть переповнені. Це також допомагає зменшити фінансові витрати в економіці, оскільки виготовлення продуктів із первинної сировини коштує значно більше, ніж якщо вони виготовлені з вторинної продукції. Переробка також сприяє збереженню природних ресурсів для майбутніх поколінь, знижуючи потребу в новій сировині і використовуючи менше енергії, що дозволяє зберегти ці ресурси на майбутнє. Видно, що з використанням дослідницьких ресурсів під час експерименту і аналізу результатів можна зробити певні висновки. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 48 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рисунок 3.3 – Оптимізована принципова схема переробки макулатури Папір є необхідним компонентом життя будь-якої людини, тому забезпечення суспільства цим матеріалом є важливим для підприємців. Однак, оскільки ринок Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 49 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата насичений целюлозно-паперовими виробами, підприємствам потрібно забезпечити конкурентоспроможність своєї продукції. Це вимагає розробки продуктів, які будуть якісними та економічно ефективними. Сьогодні для споживача важливі три аспекти: ціна, якість та вирішення проблеми. Товар повинен задовольняти всі ці потреби, інакше споживач може вибрати іншого виробника. Проведені дослідження свідчать, що оптимізація є ключовим етапом у формуванні будь-якого виробництва, включаючи переробку макулатури. Це особливо важливо для України, де проблема відходів завжди була актуальною. Оптимізація процесу переробки макулатури може допомогти збільшити обсяги виробництва вторинної сировини. 3.4 Моделювання системи автоматичного регулювання Автоматизація – це технологія, яка дозволяє виконувати процеси чи процедури з мінімальною людською участю. Це використання різних систем управління для операційного обладнання, таких як машини, заводські процеси, котли та печі для термічної обробки, телефонні мережі, рульове управління та стабілізація суден, літальних апаратів та інші застосування та транспортні засоби, з мінімальним або зменшеним втручанням людини. Основними перевагами автоматизації є: 1. Збільшена пропускна здатність або продуктивність. Автоматизація дозволяє ефективніше виконувати завдання, що призводить до збільшення обсягів виробництва або обслуговування. 2. Поліпшення якості або підвищення передбачуваності якості. Автоматизація може допомогти уніфікувати процеси та зменшити імовірність помилок. 3. Поліпшена надійність (консистенція) процесів або продукту. Системи автоматизації зазвичай працюють безперервно та без втрати якості з часом. 4. Підвищена узгодженість виходу. Автоматизація дозволяє досягти більш однорідного результату у виробничому процесі. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 50 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5. Скорочення прямих витрат і витрат на працю людини. Автоматизація може призвести до зменшення витрат на робочу силу та споживання ресурсів. 6. Скорочення часу циклу операцій. Автоматизація дозволяє прискорити виконання процесів. 7. Виконання завдань, де потрібен високий ступінь точності. Автоматизовані системи можуть виконувати завдання з великою точністю та без помилок. 8. Менше фізичної та монотонної роботи для людини. Автоматизація може звільнити працівників від нудної та тяжкої фізичної праці. 9. Зменшення ризику виробничих травм та робота в небезпечних середовищах. Автоматизація дозволяє виконувати роботи в небезпечних або шкідливих умовах без ризику для здоров'я працівників. 10. Виконання завдань, які перевищують можливості людини. Автоматизовані системи можуть працювати з великими об'ємами даних або великими швидкостями, що перевищують можливості людини. 11. Скорочення часу виконання робіт. Автоматизація може допомогти виконати завдання швидше, що дозволяє підвищити продуктивність. 12. Звільнення працівників для виконання інших завдань. Автоматизація дозволяє звільнити ресурси для виконання більш важливих або креативних завдань. 13. Забезпечення виконання завдань вищого рівня з розробки, розгортання, обслуговування та запуску автоматизованих процесів. Автоматизація дозволяє впроваджувати складні системи управління та контролю, що підвищує ефективність та надійність виробничих процесів. Основними недоліками автоматизації є: 1. Загрози в безпеці та вразливість. Автоматизація може створити нові потенційні точки вразливості для кібератак та інших безпекових загроз. Недолік в програмному забезпеченні або неправильна конфігурація можуть призвести до серйозних проблем з безпекою. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 51 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2. Непередбачувані або надмірні витрати на розробку. Впровадження автоматизації може вимагати значних витрат на розробку та налаштування системи. Поганий управлінський контроль може призвести до перевищення бюджету та затримки в графіку. 3. Висока початкова вартість. Початкові витрати на придбання та впровадження автоматизованих систем можуть бути дуже великими, що може бути обтяжливим для бізнесу, особливо для менших підприємств або стартапів. 4. Заміна працівників через виконання їх роботи. Автоматизація може призвести до заміщення робочих місць та втрати робочих місць для людей, які раніше виконували ці завдання вручну. Це може призвести до соціальних проблем та нестабільності на ринку праці. Існують різні типи засобів автоматизації: 1. Штучні нейронні мережі (ANN): Використовуються для розв'язання задач імітації нейронних мереж людського мозку та для вирішення завдань, які вимагають розпізнавання зразків, класифікації даних, передбачення та оптимізації. 2. Розподілені системи управління (DCS): Використовуються для автоматизації та управління процесами в промислових об'єктах, таких як заводи та виробництва. DCS забезпечує інтегроване управління різними частинами системи з використанням централізованого контролю. 3. Інтерфейси людської машини (HMI): Використовуються для взаємодії між оператором та автоматизованою системою. HMI надає зручний та інтуїтивно зрозумілий інтерфейс для візуалізації даних, керування та моніторингу процесів. 4. Системи нагляду, контролю та збору даних (SCADA): Використовуються для збору, моніторингу та аналізу даних з різних джерел в реальному часі. SCADA дозволяє операторам віддалено керувати та моніторити процеси через централізоване інтерфейсне обладнання. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 52 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5. Програмовані логічні контролери (PLC): Використовуються для автоматизації управління різними механізмами та процесами у промислових та виробничих середовищах. PLC забезпечує логічне керування на основі програмувальної логіки. 6. Приладобудування: Включає в себе різноманітні датчики, клапани, мотори та інші пристрої, які використовуються для збору даних, керування обладнанням та виконання різних функцій. 7. Контроль руху: Використовується для автоматизації руху механізмів, таких як роботи на збірному конвеєрі або виробничі роботи. 8. Робототехніка: Використовується для автоматизації завдань, які вимагають фізичного руху та маніпулювання предметами, таких як монтаж, збирання, пакування тощо. Існують різні типи засобів автоматизації: 1. Програмне забезпечення для моделювання хостів (HSS): Це програмне забезпечення, яке використовується для тестування пристроїв (хостів) згідно з заводськими стандартами автоматизації. Воно дозволяє перевірити працездатність обладнання та його відповідність вимогам. 2. Автоматизована система контролю (АСУ): Це система, яка забезпечує контроль, діагностику та управління обладнанням у реальному часі. Вона відповідає за збір та аналіз інформації про стан обладнання, приймання рішень щодо його управління та розвитку, а також реалізацію цих рішень. 3. Автоматизована система управління технологічними процесами (АСУ ТП): Це система, яка відповідає за автоматизацію та управління виробничим процесом. Вона забезпечує збір та аналіз даних про обладнання, управління його режимом роботи, формування документації та діагностику вимірювальних приладів. Ці системи сприяють підвищенню ефективності та надійності виробничих процесів, забезпечуючи автоматизацію та контроль ключових аспектів виробництва. Система автоматизованого управління технологічними процесами (АСУ ТП) з гнучкою модульною структурою дійсно має значний потенціал для Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 53 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата оптимізації та ефективного управління виробничими процесами. Ось деякі переваги та можливості впровадження такої системи: 1. Автоматизація виробничого процесу: АСУ ТП дозволяє автоматизувати різні аспекти виробництва, що сприяє підвищенню продуктивності та зниженню витрат. 2. Дистанційне управління та моніторинг: Завдяки системі можливе віддалене управління та моніторинг виробничими процесами, що дозволяє операторам втручатися та приймати рішення навіть на відстані. 3. Підвищення безпеки праці: Автоматизація дозволяє зменшити ризики для працівників, спрощуючи та автоматизуючи небезпечні або трудомісткі завдання. 4. Управління з центрального комп'ютера: Центральний комп'ютер відповідає за управління та моніторинг всіх підключених контролерів, а також за архівування даних та генерацію звітів. 5. Гнучкість установки: Кількість та функції контролерів можна налаштовувати залежно від потреб конкретного виробничого процесу. 6. Розробка програмного забезпечення: Програмне забезпечення контролера може бути розроблене та налаштоване спеціально для конкретного виробничого процесу, що забезпечує максимальну ефективність та точність управління. Програмне забезпечення GX Works3 для програмованого логічного контролера (ПЛК), MELSEC FX5U, є наступним поколінням програмного забезпечення MELSOFT для програмування та обслуговування ПЛК Mitsubishi. Воно успадковує кращі риси від відомого розробникам програмного забезпечення GX Developer та прискорює і спрощує програмування. GX Works підтримує мови стандарту IEC 61131-3, що дозволяє програмістам використовувати різні мови програмування або їх комбінації. Крім того, в програмному забезпеченні існує емулятор апаратних засобів для налагодження та різні модулі онлайн моніторингу. Остання версія GX Works3 має безліч нових можливостей, таких як графічна конфігурація системи, вбудована настройка засобів позиціонування та консоль Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 54 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата проектування системи. Це дозволяє створювати проекти та програмувати контролери нового покоління FX5U і MELSEC iQ-R. У програмному забезпеченні GX Works3 конфігурація основного вікна має робочу область та плаваючі вікна. У вікні навігації відображається структура проекту у вигляді дерева, де можна проводити операції, такі як створення нових даних і відображення вікон редагування. У робочій області можна керувати кількома проектами, а при конфігуруванні системи з декількома модулями центрального процесора, файл проекту потрібно створити для кожного модуля центрального процесора. Кілька файлів проекту в одній системі можна зберігати у форматі робочої області. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 55 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ВИСНОВКИ Удосконалення процесу переробки відходів є ключовим аспектом в ефективному управлінні целюлозно-паперовими матеріалами. Багато країн активно займаються зменшенням, повторним використанням та переробкою відходів, оскільки це допомагає зберегти ресурси та зменшити негативний вплив на навколишнє середовище. У кваліфікаційній роботі розроблено технологічну схему для оптимізації процесу переробки макулатури та визначив етапи для його вдосконалення. Мета переробки макулатури полягає в отриманні напівфабрикату для подальшого використання у виробництві паперу та картону. Цей процес є важливим, оскільки створює можливість використання відходів у виробництві нових матеріалів. Оптимізація цього процесу є ключовою, оскільки переробка макулатури відбувається на великих обсягах і вимагає ефективних технологій. Результати досліджень підтверджують, що впровадження автоматизації на етапі розволокнення є найефективнішим методом оптимізації процесу переробки макулатури. Це означає застосування передових технологій та обладнання для автоматизації різних операцій, які включають у себе розділення волокон від залишкових матеріалів, таких як металеві або пластикові елементи. Автоматизація на цьому етапі дозволяє здійснювати процес швидше та більш точно, знижуючи ризик помилок та збільшуючи продуктивність. Використання передових технологій також дозволяє оптимізувати використання ресурсів, зменшуючи втрати та збільшуючи виходи продукції. Впровадження автоматизації на етапі розволокнення має великий потенціал для поліпшення якості та кількості отриманої макулатури, що є критично важливим у процесі переробки відходів. Такий підхід до оптимізації процесу переробки макулатури може значно покращити ефективність виробництва та зменшити негативний вплив на довкілля. Завдяки автоматизації можна досягти значного підвищення ефективності переробки, оскільки вона дозволяє проводити процеси швидше та точніше, знижуючи при цьому ризик помилок та витрат ресурсів. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 56 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Використання наявних ресурсів та приладів дозволяє максимально використовувати потенціал обладнання та матеріалів без необхідності значних інвестицій у нове обладнання чи технології. Оптимізація грає важливу роль у виробництві та переробці макулатури, оскільки дозволяє підвищити обсяги переробки та зменшити кількість відходів. Це важливо з екологічної та економічної точок зору, оскільки зменшує негативний вплив на навколишнє середовище та сприяє ефективному використанню ресурсів. Отже, оптимізація переробки макулатури є важливим кроком у вирішенні проблеми відходів та сприяє розвитку економіки України. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 57 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Beskorovainyi V. Combined method of ranking options in project decision support systems // Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries. 2020. № 4 (14). – Р. 13–20. 2. Hax А.C. Production and inventory management / Arnoldo C. Hax, Dan Candea. – New Jersey: Prentice Hall, Inc., 2020. – 513 p. 3. Petruk F. Household waste management. The European experience. – Vinnytsia: Nilan-Ltd., 2022. – 184 p. 4. Petruk R. Hazardous household waste management in Vinnytsia region. Environmental Problems 1(2022), vol. 1, pp. 27–30. 5. Philip G. Moscoso. An empirical study on reducing planning instability in hierarchical planning systems / Philip G. Moscoso, Jan C. Fransoo, Dieter Fischer // Production Planning & Control. – № 4 (21). – 2020. – Р.413-426. 6. Pohrebennyk V. Assessment of batteries influence on living organisms by bioindication method. 16th International Multidisciplinary Geoconference SGEM 2022. Book 5. Ecology, Economics, Education and Legislation. SGEM2022 Conference Proceedings, June 28–July 6, 2022, vol. II, pp. 85–92. 7. Styskal O. Air pollution with heavy metals compounds in Vinnytsia region, Ukraine. Structure and Environment 1 (2021), vol. 6, pp. 33–37. 8. Автоматизація технологічних процесів і системи автоматичного керування: навч. посіб. / О.В. Барало, П.Г. Самойленко, С.Є. Гранат, В.О. Ковальов. Київ: Аграрна освіта, 2020. – 557 с. 9. Барандич К. С. Системи автоматизованого проєктування: конспект лекцій / за ред. К. С. Барандич, О. О. Подолян, М. М. Гладський. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського. 2021. – 234 с. 10. Барбаш В.А. Технологія паперу і картону: Навчальний посібник для вузів. – К.:, ЕКМО, 2022. – 396 с. 11. Безкоровайний В. Підтримка прийняття рішень при проєктуванні комп’ютерно-інтегрованих виробничих процесів // Інформаційні системи та Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 58 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата технології: матеріали 11-ї Міжнародної наук.-техн. конф. Ч. 2 (м. Харків, 22- 25 листоп. 2022 р.), Х.: ХНУРЕ, 2022. – С. 19–20. 12. Братушка С. М. Системи підтримки прийняття рішень: навч. посіб. / Суми: ДВНЗ «УАБС НБУ», 2021. – 265 с. 13. Гнучкі комп‘ютеризовані системи: проектування, моделювання і управління: Підручник / Л.С. Ямпольський, П.П. Мельничук, Б.Б. Самотокін, М.М. Поліщук, М.М. Ткач, К.Б. Остапченко, О.І. Лісовиченко. – Житомир: ЖДТУ, 2019. – 680 с. 14. Гомеля М.Д. Тверді відходи, збір переробка, складування: Навчальний посібник. – К.: Кондор, 2020. – 552 с. 15. Горох Н.П. Технологічні основи промислової переробки відходів мегаполіса: Учбова допомога. – Харків: ХНАДУ, 2021. – 340 с. 16. Ельперін І. В. Автоматизація виробничих процесів/ І. В. Ельперін. – К., 2022. – 378 с. 17. Здорик Н. В. Синтез моделі прийняття рішень при проєктуванні комп’ютерно-інтегрованих виробничих процесів // Комп’ютерно-інтегровані технології автоматизації технологічних процесів на транспорті та у виробництві. Матеріали всеукраїнської наук.-практ. конф. здобув. вищої освіти і молод. учених (м. Харків, 23 листоп. 2022 р.), Харків: ХНАДУ. 2022. – С. 151–154. 18. Іванова Ю.В. Стан і проблеми утилізації і видалення побутових і промислових відходів в Україні і країнах ЄС / Ю. В. Іванова, Н. І. Муратова // Наукова-технічна інформація. – 2022. – № 2 (64). – С. 46–52. 19. Ільїн В.Я. Машини та обладнання для переробки паперу та картону: Підручник для технікумів. – К.: Лісова промисловість, 2020. – 200 с. 20. Іщенко В.А. Способи поводження з твердими побутовими відходами у містах України / В. А. Іщенко // Екологічна безпека та природокористування. – 2022. – № 2 (18). – С. 21–30. 21. Кожемяченко О.О. Організація виробництва: курс лекцій: навч. посіб. / Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 233 с. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 59 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 22. Невлюдов І. Ш. Виробничі процеси та обладнання об’єктів автоматизації: підручник для студентів вищих навчальних закладів / І. Ш. Невлюдов. – Кривий Ріг: Криворізький коледж НАУ, 2021. – 444 с. 23. Невлюдов І. Ш. Технічні засоби автоматизації: підручник / І. Ш. Невлюдов, А. О. Андрусевич, О. І. Филипенко, Н. П. Демська, С. П. Новоселов. – Кривий Ріг: Криворізький коледж НАУ, 2019. − 366 с. 24. Невлюдов І.Ш. Виробничі процеси та обладнання об’єктів автоматизації / Кривий Ріг: КК НАУ, 2019. – 444 с. 25. Пакувальні матеріали та їх фізико-хімічні властивості: підручник / А.І. Соколенко, В. С. Костюк, К. В. Васильківський та ін.; Нац. ун-т харч. технол. – К. : Кондор, 2021. – 396 с. 26. Про схвалення Національної стратегії управління відходами в Україні до 2030 року: Розпорядження Кабінету Міністрів України від 08.11.2017 р. № 820-р. Відомості Верховної Ради України. 2017. – С. 5-10. 27. Системи і методи підтримки прийняття рішень / П. І. Бідюк, О. Л. Тимощук, А. Є. Коваленко, Л. О. Коршевнюк. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського. 2022. – 610 с. 28. Хобот М. В. Підсистема підтримки прийняття рішень для технології автоматизації проектування виробництва // Автоматизація та приладобудування («Automation and Development of Electronic Devices» АDED-2021): збірник студентських наукових статей. Харків: ХНУРЕ, 2021. Вип. 2. – С. 62–167. Лист ЧДТУ.242274.001 ПЗ 60 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата