НТП В ОБЛАСТИ ОРУДИЙ ТРУДА. МЕХАНИЗАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ И РОБОТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Современный парк оборудования многих отраслей промышленности характеризуется переходом на новый уровень машинной техники. В связи с этими основными направлениями НТП в производстве орудий труда являются: рост единичных мощностей машин и агрегатов; переход от создания и внедрения отдельных машин к разработке и внедрению их систем, целиком охватывающих весь технологический процесс, механизацию и автоматизацию производства; возрастающее использование приборов и средств автоматизации, вычислительной техники, автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).
Увеличение единичных мощностей машин и агрегатов обусловлено тем, что крупные высокопроизводительные и высокоавтоматизированные устройства позволяют значительно сократить удельные капиталовложения, поднять производительность труда и снизить себестоимость продукции. Так, в химической промышленности укрупнение в 3 — 4 раза единичных мощностей основного технологического оборудования снижает капиталоемкость на 20 — 50%. При этом численность работающих сокращается в 2—3 раза и во столько же раз уменьшается потребность в производственных площадях.
Решающей силой для ускорения научно-технического прогресса является комплексная механизация и автоматизация производства. Она предусматривает применение машин, агрегатов, установок, приборов, позволяющих осуществлять производственные процессы без физических усилий человека, а лишь под его контролем.
По словам К. Маркса, «... вместо того, чтобы быть главным агентом процесса производства, рабочий становится рядом с ним»*[5]. Это качественно новый, длительный и сложный этап в развитии техники, кореннымобразом меняющий тип связи между человеком и техникой.
Следует различать несколько ступеней автоматизации: частичную, комплексную и полную. Частичная предполагает автоматизацию управления технологическими параметрами на отдельных агрегатах, узлах и в процессах данного производства. Это станки с программным управлением, отдельные автоматические линии с контрольными приборами. Комплексная предполагает автоматизацию управления производством во всех основных и вспомогательных процессах, начиная с поступления сырья и кончая выходом готовой продукции. Примером может быть цех-автомат с системой общего электронного управления, осуществляющего контроль за ходом всех производственных процессов, наладку оборудования, загрузку, разгрузку, транспортировку и т. д. В данном случае рабочий становится наблюдателем и регулятором производственного процесса.
Полная автоматизация — это система, обеспечивающая автоматическое функционирование всех без исключения участков производства — от проектирования до выдачи готовой продукции, включая переход на подготовку новых видов продукции, самопроектирование по заданной программе. Здесь уже происходит автоматизация управленческого, конструкторского и другого инженерного труда, а не только труда рабочего. В системе полной автоматизации функции человека поручаются машине, благодаря чему высвобождается рабочее время миллионов людей для творчества в сфере науки, культуры и т. д. Однако полная автоматизация производства — дело будущего.
В настоящее время на многих промышленных предприятиях все еще велика доля ручного труда. На фоне высокомеханизированных участков одного и того же производства существуют участки, где преобладает малоквалифицированный ручной труд. До последнего времеци механизация и автоматизация охватывали, как правило, основные технологические процессы. Вспомогательные же работы механизированы недостаточно. В результате этого только в машиностроении и металлообработке более половины рабочих сейчас занято на подсобных и вспомогательных работах.
Сложившаяся диспропорция в механизации основных и вспомогательных робот приводит к дефициту трудовых ресурсов. Для повышения эффективности производства необходимо создание системы машин, способствующих комплексной механизации трудоемких, погрузочно-разгрузочных, вспомогательных, подземных, подъемно-транспортных и складских работ.
Наряду с комплексной механизацией производства высокими темпами идет процесс его комплексной автоматизации. Автоматизировать следует весь процесс в целом. Автоматизация на этой стадии заключается в применении автоматических устройств, самонастраивающихся автоматов, различных видов автоматического оборудования, в том числе станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и автоматических линий (АЛ). Например, агрегатный автоматический станок с несколькими головками обрабатывает детали 20 — 40 инструментами, одновременно высвобождая 8 — 10 станочников, повышая производительность труда в 7 раз.
Комплексная автоматизация производства предполагает автоматизацию всех основных и вспомогательных операций (включая транспортировку). Она осуществляется по заранее заданным программам с помощью различных средств автоматики, объединенных общей системой управления. В машиностроении создание комплексно-автоматизированных участков программированных станков, управление ими с помощью ЭВМ позволят повысить производительность труда станочников в 13 раз (на 1200%), сократить в 7 раз число станков и в 5 раз производственные операции.
Другое направление комплексной автоматизации — использование автоматических линий для производства продукции массового применения.
Автоматическая линия (АЛ) — это система производственных автоматов, расположенных в последовательности технологических операций и связанных автоматическими транспортно-загрузочными устройствами. Согласованность работы станков АЛ обеспечивается единой системой управления. При использовании автоматизированных линий из агрегатных станков производительность по сравнению с универсальными станками увеличивается более чем в 30 раз. В отдельных случаях эффективность АЛ может быть повышена применением станков с ЧПУ, а также автоматических транспортных и складских систем, управляемых ЭВМ, работающей в режиме разделения времени. Такая линия при обработке тел вращения и корпусных деталей высвобождает, например, 79 80 единиц универсального оборудования, 165 — 185 работающих, в том числе 140—146 станочников.
К перспективному направлению комплексной автоматизации простых операций относится внедрение роторных машин и роторных линий. Так, автоматизация участка, производящего изделия из пластмасс на роторных машинах, снижает трудоемкость в 6—10 раз, уменьшает производственные площади в 5 —8 раз, дает годовой эффект до 7 млн. руб.
В настоящее время в промышленности получает большое развитие робототехника, при этом для автоматизации многих работ практический интерес представляют манипуляторы и роботы.
Манипулятор — это техническое устройство длявоспроизведения двигательных функций руки человека. Он снабжен захватом, подобным кисти руки, и сервоприводами, перемещающими эту механическую руку. Такие манипуляторы выполняют функции «взять — повернуть — положить». Отечественные образцы первого поколения 1950-х годов применялись на операциях свободной ковки. Повторяя команды человека и многократно усиливая его руку с помощью различных сервомеханизмов, они удерживали многотонный раскаленный слиток металла и поворачивали его между бойками кузнечного молота. Однако практика показала, что внедрение отдельных манипуляторов на отдельных процессах не дает нужного эффекта. Это произошло по двум причинам: во-первых, манипулятором была передана только мышечная, а не информационная функция деятельности человека; во-вторых, при внедрении манипуляторов не была обеспечена автоматизация их загрузки и межоперационной передачи деталей. Конечно, такие манипуляторы, но улучшенной конструкции, будут использоваться и впредь. Но вместе с ними уже в ближайшие годы должны получить широкое применение роботы-манипуляторы с программным управлением, обеспечивающие быструю переналадку для выполнения других механических операций. Для этого роботы оснащаются адаптивными устройствами, в какой-то мере эквивалентными органам чувств человека — техническим зрением, тактильными датчиками и другими средствами восприятия рабочей среды. Такие датчики снабжаются соответствующими преобразователями для ввода информации в управляющие устройства.
В перспективе развитие адаптивных систем управления должно привести к появлению роботов нового поколения. Такие роботы будут оснащены развитой системой датчиков и устройств для распознавания окружающей среды. По этим данным с помощью ЭВМ строится упрощенная модель. Сопоставлением этой модели с поставленной задачей мини-ЭВМ будет вырабатывать решение в действиях робота в данной обстановке, планировать их и отдавать соответствующие команды на исполнение своим манипуляторам. Иными словами, подобные роботы будут иметь иерархическую систему управления со многими контурами обратной связи, обеспечивающую им высокую автономность действий.
Роботы с высокой автономией действий позволят исключить присутствие человека при выполнении вредных, опасных и особо опасных работ, связанных с радиацией, загазованностью, высокими и низкими температурами и давлениями. Такие роботы будут применяться в металлургических, литейных и гальванических цехах, на предприятиях атомной промышленности и энергетики, подземной добыче полезных ископаемых и нефтепромыслах, подводных работах.
В настоящее время роботы начинают применять для автоматизации сварки, окраски, транспортировки, сборки и др. По мере совершенствования роботов-автоматов их технологические возможности и экономическая рентабельность повышаются.
Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 2802;