Автоматизация производства и применение новейших технологий

Для выполнения столь широкого круга задач ПР в составе ГПС должны обладать свойством реконфигурации и иметь различные структурно-компановочные решения и системы управления.

В робототехнике важную задачу составляет задача обучения роботов  путем расчета и подготовки программ. При этом необходимо знание кинематических и динамических параметров конкретной модели робота, которые у одной и той же модели могут существенно изменяться от экземпляра к экземпляру. Эти задачи успешно решают локационные системы, которые позволяют определять фактическую погрешность позиционирования конкретного образца робота. Для этого на ПР вместо захватного устройства устанавливают световозвращающуюся мишень (так называемый уголковый отражатель). Робот, выполняя заданные программы движения, отражает световозвращающей мишенью сигналы при его различных фиксированных положениях при отработке требуемой траектории движения. При этом изменение положения светоотражающей мишени фиксируется лазерным сканирующим дальномером.

Классификация промышленных роботов:

• Роботы с жесткой и изменяемой последовательностью перемещений. Устройства такого типа, действующие по принципу «взять-положить», хотя, строго говоря, не относятся к роботам, тем не менее, часто называются роботами с жесткой последовательностью перемещений. Ход в каждом направлении движения по оси определен установкой механических жестких упоров, а датчики, как правило, представлены конечными выключателями, которые могут воспринимать только конечные точки, а не промежуточные. Такие устройства нельзя перепрограммировать на выполнение новой задачи. Они должны быть заново переналажены и отлажены, как традиционные автоматические механизмы.
• Роботы с изменяемой последовательностью перемещений могут выполнять различные задачи или последовательности операций по новой программе. Однако в настоящее время созданы устройства типа «взять-положить», которые включают различные жесткие упоры по соответствующей программе. Например, у робота могут быть установлены на каждой оси семь упоров, каждый из которых может управляться по своей программе, что позволяет выполнять сложные последовательности. Кроме того, конечно, в промышленности всегда существует соблазн относить к роботам любые манипуляционные устройства типа «взять-положить».
• Роботы со следящей системой и без нее. Роботы с изменяемой последовательностью перемещений должны обладать способностью останавливать отдельный узел руки в любой точке траектории. Существуют два подхода к решению этой задачи. При простейшем техническом решении контроллер просто посылает энергию к узлу, как только получен сигнал, что руке требуется занять нужную позицию. При использовании некоторых специальных электрических моторов (шаговых двигателей и т. д.) такой подход приемлем, но в целом управление с открытым контуром без обратной связи относительно информации о действительном положении того или иного узла весьма неточно — рука робота может где-нибудь застрять и совсем перестать двигаться. Поэтому во всех роботах, кроме учебных, используют другое решение задачи, которое предполагает размещение на каждом узле сервомеханизма, эффективно контролирующего фактическое положение узла и положение, которое контроллер «хочет», чтобы узел занял, а затем перемещающего руку до тех пор, пока положения не совпадают. Роботы, использующие управление с замкнутым контуром, называются роботами со следящей системой или просто сервороботами.
• Роботы с позиционными и контурными системами (действующие от точки к точке и по сплошной траектории управления). Два типа контроллеров, используемых в промышленных роботах, обладают следующей особенностью. У многих роботов первых поколений компьютерной памяти хватало для запоминания лишь определенных точек в пространстве, по которым должна двигаться рука. Траектория движения руки между этими точками не задавалась, и ее нередко трудно было предсказать. Такие роботы с позиционным управлением еще широко распространены и вполне пригодны для таких работ, например, как точечная сварка. С уменьшением стоимости запоминающих устройств появилась возможность увеличить число запоминаемых точек. Многие изготовители используют термин многоточечное управление, если в компьютерной памяти можно хранить очень большое число таких точек.

Для некоторых  видов работ (покраска распылением  и дуговая сварка) необходимо, чтобы  рука робота, следуя по траектории, управлялась непрерывно. Такие роботы с контурным управлением в действительности разбивают сплошную траекторию на большое число отдельных близко расположенных друг от друга точек. Положения точек записывают во время программирования или вычисляют при фактическом движении, например между двумя точками для образования прямой линии. Эти роботы можно рассматривать как естественное развитие систем с позиционным управлением. Фактически существует «серая зона», в которой системы многоточечного управления могут приблизить сплошную траекторию системы, если рука робота не останавливается в каждой дискретной точке, а плавно проходит через них.

• Роботы первого, второго, третьего поколений. К роботам первого поколения обычно относят «глухие, немые и слепые роботы», которые нашли широкое распространение на предприятиях. Роботы второго поколения, которые совсем недавно появились в лабораториях, сейчас можно встретить и на заводах. Роботы второго поколения очень похожи на роботы первого поколения. Используют различную сенсорную информацию об окружающей среде, чтобы корректировать свое поведение при выполнении производственной операции. Сенсорные системы включают устройства технического зрения и тактильные датчики, обеспечивающие «ощущение касания».

Некоторые роботы второго поколения называют интеллектными роботами. Но этот термин следовало бы отнести к роботам третьего поколения, которых нет еще даже в лабораториях. Сейчас только начались исследования по созданию роботов, наделенных «здравым смыслом». Тем не менее такие исследования действительно приведут к созданию так называемых интеллектных роботов, которые будут наделены «чувствами» и способностью распознавать объекты внешнего мира и, таким образом, в перспективе станут в какой-то степени обладать способностью действовать самостоятельно.

Несмотря на все многообразие классификационных  признаков, существуют «серые зоны». Некоторые специалисты относят к первому поколению роботов устройства типа «взять-положить», так что все прочие типы робототехнических устройств оказываются передвинутыми на одно поколение «вверх».

Вполне возможно, что в конечном итоге только роботов  второго поколения можно будет  считать настоящими роботами, относя первое поколение к программируемым  устройствам, обычным манипуляторам  и т. п.

Автоматизированные складские системы.

Автоматизированные  складские системы (АСС) предусматривают  использование управляемых компьютером  подъемно-транспортных устройств, которые  закладывают изделия в склад  и извлекают их оттуда по команде. Эти системы не только исключают  ручной труд, но и позволяют экономить складские площади, ускорять складские операции и улучшать контроль за материально-техническими запасами, поскольку ЭВМ следит за местонахождением каждого изделия на складе. Эти системы называют также автоматизированными складами.

АСС предназначены  для приема и хранения нормативного запаса и выдачи в производство, а также учета материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовых изделий, инструментов и д. р.,  с целью обеспечения ритмичности производственного процесса в ГПС.

Функции АСС в ГПС:

• накопление исходного сырья;
• накопление основных и вспомогательных материалов, заготовок;
• накопление порожней тары;
• хранение инструмента, приспособлений, оснастки, сменных захватов;
• накопление готовых изделий;
• временное хранение отходов производства.

За основные признаки классификации АСС приняты:

• наличие стеллажных конструкций;
• типы и конструкция стеллажей;
• типы и конструкция штабелирующих устройств (складских роботов).

Применяется также  классификация АСС по:

• объему и размерам склада;
• по выполняемым функциям;
• по типам и параметрам складской тары;
• по расположению участков по отношению к пунктам приема и выдачи грузов;
• по уровню и средствам автоматизации.

Классификация АСС по основному признаку представлена ниже:

Расположение АСС в ГПС зависит от:

• типа и характера производства;
• производственной программы;
• вида (организации) внутрицехового и внутрисистемного транспорта;
• строительной части производственного корпуса и других факторов.

Часто используется линейная компоновка склада по отношению к производственным участкам. Применяется также боковая компоновка АСС по отношению к производственным участкам. При этом появляется возможность раздельного хранения и выдачи заготовок, материалов, инструментов, приспособлений. Приемлем также вариант единого стеллажного склада для материалов, полуфабрикатов, инструмента, пустой тары  и готовых изделий с боковым расположением производственных участков.

Интегрированная автоматизированная система управления производством.

Сочетание вышеназванных и др. технологий в одной системе, работающей под управлением интегрированной управляющей системы, называется интегрированной автоматизированной системой управления производством (ИАСУП), или компьютеризированным интегрированным производством. Оно предполагает применение гибких производственных систем, управляющих интегрированной системой управления производством. Начавшийся со второй половины 70-х годов процесс создания нового технологического базиса производства протекает в разных странах с различной интенсивностью. Наибольшее развитие он получил в фирмах США и Японии благодаря стремительному накоплению новых автоматизированных средств; автоматизированных систем проектирования продукции, технологического оборудования с программным управлением, ЭВМ и микропроцессоров, промышленных роботов.

Новые технологии повышают гибкость производства, позволяют  сократить затраты на переналадку  оборудования, что обеспечивает экономичность  производства небольших партий изделий.

Гибкие системы  были разработаны в США, однако сейчас ведущие позиции в мире по их разработке и внедрению занимает Япония. Наиболее широко гибкая автоматизация используется японскими фирмами параллельно с совершенствованием производственного процесса, отладкой системы поставок, приспособлением конструкций изделий для автоматизированной сборки, подготовкой персонала.

Использование микроэлектроники стало массовым явлением. Еще недавно операции, связанные  с накоплением и обработкой информации, концентрировались главным образом  в вычислительных центрах и информационных подразделениях крупных компании. Сейчас этот процесс охватывает все звенья производственной и управленческой структуры. Поэтому решающими вопросами стали программное обеспечение и разработка технологии использования микропроцессоров. Некоторые программы уже издаются массовыми тиражами и активно используются для автоматизации конторских работ - обработки текстов, подготовки финансовых отчетов (в форме таблиц и графиков), учетной и отчетной информация, а также для осуществления расчетных операций, автоматизированного проектирования. Существенное значение приобрели вопросы доступа к источникам информации с помощью персональных компьютеров.

На ИАСУ были возложены не только функции автоматизации  процессов проектирования и производства изделий, но и совершенно новые задачи, связанные с обеспечением информационной интеграции процессов. Эта интеграция должна была осуществляться за счет совместного использования одной и той же информации (в электронном виде) для решения разных задач.

Новейшие  технологии.

Новые технологии облегчили задачу поиска путей снижения издержек, но в то же время огромные эксплуатационные расходы вынуждают  фирмы искать более емкие, глобальные рынки, чтобы окупить вложенные  средства. Большинство современных  коммерческих применимых технологий зарождается в ТНК. Сейчас процессы передачи технологии ускорились. Поэтому способность национальных производителей разрабатывать свою или воспринимать иностранную технологию становится все более важным условием их конкурентоспособности на мировых рынках.

Новые технологии предназначались в основном для  сокращения издержек и укрепления конкурентных позиций. Информационная технология уже  интегрирована в производственные процессы во всех отраслях экономики  развитых стран. Открытия в области  биотехнологии и новых материалов воплощаются в коммерчески оправданные технологии.

Технологические знания являются нематериальным продуктом, и его полезность заключается в создании условий для повышения эффективности производства, выпуска новых видов продукции и ускорения ее реализации. Каждое новое техническое решение, относящееся к производству, является уникальным и неповторимым. Поэтому каждый отдельный технологический товар нельзя непосредственно связывать с другим товаром, хотя последний может относиться к той же отрасли производства.

Сравнивать  технологии можно только через полезный эффект от их использования. Затраты  труда на производство нематериального  продукта отличаются от затрат труда  на производство материальных носителей  знаний. Прежде всего, труд по созданию новейших технологий, как один из видов научного труда носит творческий характер. Затраты труда по созданию технологии отличаются от затрат труда по ее непосредственному внедрению в производство. Последние включают работы по проектированию и строительству предприятий, обучение персонала, организацию и управление и др. Специфика потребительной стоимости и труда по созданию технологии предопределяет особенности потребления этого товара. Технологические знания используются в производственном процессе, однако, характер их потребления обусловливает то, что труд по созданию технологических знаний не переносится на продукт предприятия, который создается с помощью этих знаний.

На использование  технологии влияют:

• темпы устаревания технологии и замены ее новой, более совершенной;
• скорость распространения данных технологий.

Инновационная деятельность предприятия направлена, прежде всего, на повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции (услуг).