Организация автоматизированного производства продукции

    Различают промышленные роботы первого поколения, второго и третьего. Промышленные роботы первого поколения (автоматические манипуляторы) работают по заданной «жесткой» программе. Промышленные роботы второго поколения оснащены системами адаптивного управления, представленные различными сенсорными устройствами (техническое зрение, очувствленные схваты и т.д.) и программами обработки сенсорной информации. Роботы третьего поколения позволяют выполнять самые сложные функции при замене в производстве человека, поскольку они обладают искусственным интеллектом.

    Роботы-манипуляторы имеют механическую «руку», управляемую  с пульта управления, и систему  рычагов и двигателей, приводящих ее в действие. Наибольшее распространение  получили манипуляторы с дистанционным  управлением и механической «рукой»  на подвижном или неподвижном  основании.

    Промышленные  роботы имеют перед человеком  преимущество в скорости и точности выполнения однообразных операций, манипулятор  может осуществлять такие движения, которые человек не может выполнить  физически.

    Роботы-автоматы кроме «рук» имеют «электронный мозг» — миниатюрную специализированную электронно-вычислительную машину, которая  управляет роботом по заданной программе  с учетом изменения окружающей обстановки.

    До  сих пор нет четкого представления  о том, какую машину можно считать  роботом, а какую – нет. В энциклопедическом  словаре роботом называется автоматическая система (машина), оснащенная датчиками, воспринимающими информацию об окружающей среде, и исполнительными механизмами, способная с помощью блока  управления целенаправленно вести  себя в изменяющейся обстановке. Характерной  особенностью робота считается способность  частично или полностью выполнять  двигательные и интеллектуальные функции  человека. От обычной автоматической системы (например, станка-автомата) робот  отличается многоцелевым назначением, большей универсальностью, возможностью перестройки на выполнение разнообразных  функций. На практике же понятие “робот”  распространяют и на любые дистанционно управляемые транспортные средства, снабженные системой очувствления (как минимум, системой технического зрения).

    Робот призван заменить человека в случаях, когда выполнение задачи находится  за пределами человеческих возможностей либо сопряжено с чрезмерной угрозой  здоровью и жизни человека, а также  при недостатке профессионально  подготовленного персонала для  выполнения трудоемких и циклически повторяющихся задач.

    Роботы  можно классифицировать:

      по областям применения

• производственные (промышленные),  медицинские, военные (боевые, обеспечивающие),   исследовательские;

      по среде обитания (эксплуатации)

• наземные,  подземные, надводные, подводные, воздушные,              космические;

    по  степени подвижности

• стационарные,    мобильные;

    по  типу системы управления

• программные,   адаптивные,    интеллектуальные;

    по  функциональному назначению

• манипуляционные, транспортные, информационные,                   комбинированные;

    по  уровню универсальности

• специальные, специализированные, универсальные;

    по  типу исполнительных приводов

• электрические, гидравлические, пневматические;

    по  типу движителя

• гусеничные, колесные, колесно-гусеничные, полугусеничные, шагающие, колесно-шагающие, роторные, с петлевым, винтовым, водометным и реактивным движителями;

      по типу источников первичных управляющих сигналов

    - электрические , биоэлектрические, акустические;

    по  способу управления

    - автоматические, дистанционно управляемые  (копирующие, командные, интерактивные,  супервизорные, диалоговые), ручные (шарнирно-балансирные, экзоскелетонные) [3, c. 318].

    Сегодня роботы успешно заменяют человека на химических предприятиях и в научных  лабораториях, где приходится иметь  дело с вредными химическими или  радиоактивными веществами, на атомных  электростанциях, в помещениях с  повышенным уровнем радиации, для  работы с раскаленными и тяжелыми заготовками, на морском дне при  строительных работах и в других случаях.

    Принципиальным  отличием робототехники является ее широкая универсальность (многофункциональность) и гибкость (мобильность) при переходе па выполнение других, принципиально  новых операций без дополнительных затрат.

    В результате внедрения роботов меняется организация управления технологическими процессами, ликвидируются ручные операции, сокращаются межоперационные запасы предметов труда, повышается производительность труда и качество продукции.

    В последние годы происходит роботизация  буквально всех сфер человеческой деятельности. Диапазон применения робототехники  чрезвычайно широк:

    - роботы вытесняют человека на  производстве. Полная автоматизация  многих процессов сводит участие  людей в производстве к принятию  важных решений и устранению  возникающих неисправностей оборудования;

    - - с помощью роботов проводятся  сложнейшие хирургические операции  на мозге и сердце. Разработаны  роботизированные протезы конечностей  и некоторых внутренних органов;

    - военная техника становится все  умней и самостоятельней –  управление движением, контроль  обстановки, прицеливание и поражение  цели производит машина, а человеку остаются решение тактических задач и техническое обслуживание.

    Процесс роботизации затронул и такую  специфическую область как обеспечение  общественной безопасности: вот уже  более 20 лет в арсенале спецслужб  и полицейских подразделений  находятся мобильные роботы и  робототехнические комплексы. 
 

    2.3 Характеристика и применение  гибких производственных

      Систем 

    Создание  средств, станков с числовым программным управлением (ЧПУ), робототехники обусловило создание базы для автоматизации серийного, мелкосерийного и единичного производства, а также для перехода к гибкому автоматизированному производству (далее ГАП) и к массовому внедрению гибких производственных систем (далее ГПС).

    Гибкое  производство – это такое производство, в котором представляется возможность  за короткое время и при минимальных  затратах на том же оборудовании без  перерыва производственного процесса и не останавливая оборудования переходить на производство других изделий произвольной номенклатуры в пределах технических возможностей и технологического назначения оборудования.

    Функционирование  ГПС обеспечивают две группы элементов:

    ٧ производственно-технические функциональные элементы ГАП, составляющие производственно-технологическую часть ГПС;

    ٧ электронно-вычислительные функциональные элементы ГАП, составляющие информационно-вычислительную и управляющую часть ГПС.

    Основными элементами производственно-технологической  части  ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), роботизированный технологический  комплекс (РТК) и система обеспечения.

    Гибкий  производственный модуль (ГПМ) – это  единица технологического оборудования промышленного робота и средств  оснащения для  производства изделий  произвольной номенклатуры, автономно  функционирующая, автоматически осуществляющая все производственные функции, имеющая возможность встраиваться в более сложную систему.

    Роботизированный  технологический комплекс (РТК) –  это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков ЧПУ, роторов и средств их оснащения.

    Система обеспечения функционирования ГПС  включает автоматические системы: транспортно-складскую, инструментального обеспечения, слежения за состоянием инструмента, обеспечения  надёжности качества продукции, удаления отходов производства.

    Дальнейшее  развитие ГПС создало более сложные  гибкие системы в виде гибких производственных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких автоматизированных цехов (ГАЦ) и гибких автоматизированных заводов.

    Как уже отмечалось, гибкие автоматизированные производства позволяют быстро переходить от обработки одного изделия к другому, одновременно выполнять различные операции. Гибкие автоматизированные производства применяются в различных формах, определяемых требованиями производства, для обработки самых разнообразных деталей станков, двигателей, транспортных машин, турбин.

    Обладая широкой гибкостью, ГАП обеспечивает высокую производительность оборудования, приближающуюся к уровню производительности  автоматический линий и линий, скомпонованных из специализированных станков. Основной показатель ГАП – степень гибкости [2, c. 104].

    Степень гибкости производственной системы  –  это неоднозначный, а многокритериальный показатель. В зависимости от конкретно решаемой задачи ГАП выдвигаются различные аспекты гибкости:

1. машинная гибкость – простота перестройки технологического оборудования для производства заданного большого количества изделий каждого наименования;
2. технологическая гибкость – способность системы производить заданное большое количество деталей каждого наименования при различных вариантах технологического процесса;
3. структурная гибкость – возможность расширения ГАП за счёт введения новых дополнительных технологических модулей, а также объединение нескольких систем в единый комплекс;
4. гибкость по объёму выпуска – способность системы экономично изготавливать изделия каждого наименования при разных объёмах партий запуска и может быть охарактеризована минимальным размером партии, при котором использование системы остаётся экономически эффективным;
5. гибкость по номенклатуре – способность системы к обновлению выпуска продукции, характеризуется сроками и стоимостью подготовки производства деталей нового наименования

    Гибкие  автоматизированные производства должны отвечать самым высоким требованиям  по точности, быстродействию, надежности. В конструкциях элементов ГАП  применяются пневматические, электрогидравлические  и электрические приводы, различающиеся  принципами действия и функциональными  возможностями. Средства вычислительной техники являются основными компонентами ГАП; появление микропроцессорной  техники обусловило широкое развитие ГАП [11, c. 93-95]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

3.1 Принципы определения эффективности автоматизированных систем управления 

    Для каждой конкретной АСУ цель ее создания состоит в обеспечении наиболее полного использования потенциальных  возможностей объекта управления для  решения поставленных перед ним  задач.

    Эффективность АСУ определяют сопоставлением результатов  от функционирования АСУ и затрат всех видов ресурсов, необходимых  для ее создания и развития.

    Критерий  эффективности АСУ определяют на множестве (системе) показателей, каждый из которых описывает одну из сторон рассматриваемой системы. В зависимости  от используемого математического  аппарата критерий может быть выражен в виде целевой функции или порядковой меры, устанавливающей упорядоченную последовательность сочетаний показателей.