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連續型制造業的特點

發布時間： 2022/12/14

　　為了說明什么是連續型制造業，首先需要對工業進行分類。我們可以從不同角度提出許多分類方法，這里引用美國儀表學會在《過程工業中的CIM》一書中提出的按操作性質來分類的觀點。加工工業可以分成連續、不連續、間歇和離散操作四種類型。
　　(1)連續操作：其原材料、半成品和產品通常是液體，加工過程是長時期連續不斷地進行，如化工、石油、電力工業。
　　(2)不連續操作：其加工方式與連續操作相同，但是其加工產品頻頻改變，因而它需要不斷地開車或停車，或者要不斷地改變操作條件，如造紙、特殊化工和軋鋼工業。
　　(3)間歇操作：其加工方式是不連續的，往往將多種原材料混合在一起，按事先規定的溫度、壓力等參數曲線進行加工操作，如化工、食品、冶煉、皮革紡織和木材工業。
　　(4)離散操作：在同一時刻或同一地點按不同的加工步驟進行加工，工件一般是固體狀態的原材料，通常利用生產裝配線來進行最后的組裝。屬于這類操作的是汽車工業、機械制造業以及家電(如冰箱等)工業。
　　參照美國儀器學會的分類方法，從控制的角度出發，建議把工業分成三類：連續型、混合型和離散型。在連續型工業中，主要對系統的溫度、壓力、流量、液位、成分和物性六大參數進行控制，其基本控制采用比例積分微分(PID)定值控制系統，一般應用商品化的傳感器、調節器、記錄儀和氣動或電動調節閥加以實施。近年來，數字調節器和分布式系統(又稱集散系統)已經越來越多地用來代替模擬調節器。在離散型工業中，主要對系統中的位移、速度、加速度等參數進行控制，通常采用反饋原理實現隨動控制，一般應用商品化的傳感器和數控裝置加以實現。至于混合型，則介于兩者之間，往往是兩種控制系統均被采用。
　　習慣上把連續型工業稱為過程工業，有時為突出其流動的性質而稱之為流程工業。從操作性質來看，它包括連續、不連續和間歇三種操作形式。其生產特征是：呈液體狀的各種原材料在連續流動過程中，經過傳熱、傳質、生化物理反應等加工，發生了相變或分子結構等的變化，失去了原有性質而形成一種新的產品。連續型工業的生產特征決定了它在控制方面有如下特點。
　　·連續型工業加工過程包括信息流、物質流和能量流，同時還伴隨著物理化學反應、生化反應，以及物質和能量的轉換和傳遞。因此，生產過程的復雜性決定了對它進行控制的艱難程度，例如過程工業的建模就是一個十分棘手的問題，同時也顯示了流程工業有節省能源、降低消耗的巨大潛力。
　　·流程工業往往處于十分苛刻的生產環境中，如高溫、高壓、真空，有時甚至是易燃或存在有毒氣體、嚴重受到污染的環境，生產中的人身安全和設備安全都被放在最重要的位置，相應的故障預測預報和安全監控系統受到特別的重視。
　　·流程工業的生產過程是連續的，因而強調生產控制和管理的整體性，應把各種裝置和生產車間連接在一起作為一個整體來考慮，實現了個別設備或裝置的優化不一定是最優的，應求取全廠的最優化。與離散型制造業相比，連續型制造業有以下區別。
　　·生產方式不同。離散制造業一般表現為小批量、多品種，甚至單件生產，而連續生產過程一般是大批或大量生產，因此，物流和能量流都表現為連續的。
　　·工藝流程不同。離散工業是離散制造，各工序間的時間次序一般不是很緊湊的，允許有緩沖單元；而連續生產過程中，由于物流和能量流是不間斷的，因此各工序先后次序緊密、嚴格，生產的連續性一般不允許生產中有緩沖單元，工藝流程基本保持不變。
　　·生產環境不同。離散制造業一般是在常規環境下進行生產，而連續生產的環境一般是苛刻的，如高溫、高壓、低溫、低壓、易燃、易爆、有毒等。
　　·已有的生產技術不同。離散制造業中主要有NC、CAD／CAM、FMS、CAE、MRP—lI等；而連續生產過程中主要有DCS(分布式控制系統)、生產流程模擬計算、操作優化、先進控制等，兩種系統在數學模型、優化目標及優化策略等方面也有顯著區別。
　　此外，與離散工業的調度問題比較，流程工業生產調度問題還具有如下特點：
　　·流程工業生產過程包括了信息流、物質流、能量流，而且伴隨著復雜的物理化學反應，以及突變性和不確定性等因素，是一個十分復雜的大系統。
　　·生產裝置間的連接有管道約束，物流連續，或者只有復雜而有限的中間存儲策略。
　　·流程工業的生產是連續的，因而強調生產過程的整體性，要求把不同裝置和生產過程連接在一起作為一個整體，各個設備的優化不等于全廠處于最優，因而在求取全局最優的過程中有時會得到相互沖突結論。
　　·流程工業中，離散決策變量與連續決策變量共存，系統內既包括連續過程變量，如生產過程，也包括離散過程變量，如生產方案的切換、調度指令的下達、隨機事件的引入、生產裝置的切換等，所以，連續過程的生產計劃／調度系統是混雜系統，這種混雜既包括同層混雜，也包括遞階層次之間的混雜。
　　·流程工業常常處于十分惡劣的生產環境，因而生產的安全性被放在最重要的位置。對一些關鍵設備和關鍵生產過程，必須有故障預報和非正常情況下的順序自啟停和連鎖保護系統，以保證人身和設備的安全。
　　在流程工業噴射器企業中，還存在著許多亟待解決的關鍵問題：
　　·噴射器企業中存在自動化孤島，致使噴射器企業在決策時，缺乏準確、及時的噴射器企業資料和狀況分析，導致決策失誤。
　　·噴射器企業管理信息冗余多、準確性差、信息不暢且不能共享、決策速度慢和管理混亂。
　　·噴射器企業的計劃混亂，生產能力無法正確估計，無法最大限度地挖掘噴射器企業的潛力。
　　·噴射器企業的產品沒有合理的庫存安排，經常導致產品短缺或原料長期積壓，以致停產，或者占用大量的資金。
　　·噴射器企業街道設備利用率低，設備維修沒有計劃，造成資源浪費。
　　·噴射器企業對產品銷售和市場需求缺乏足夠的信息和細致的分析，導致噴射器企業決策失誤。
　　以上問題日益成為流程工業噴射器企業的生產運營瓶頸，其存在導致噴射器企業效益降低，甚至破產或倒閉。面對激烈的市場競爭，許多噴射器企業轉而尋求新的管理制度和先進的管理手段，以取得噴射器企業的生存和發展。智能制造系統將噴射器企業中的各子系統有機地集成起來，形成現代化的噴射器企業綜合管理自動化系統，它具有整體性、通用性、有效性和可行性，使噴射器企業能夠在正確的時間將正確的信息以正確的方式送給正確的人，從而做出正確的決策。

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