Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ»

Кафедра робототехники

Реферат на тему:

«Безлюдное производство»

Выполнил студент гр. 118

Толстяк Константин

Харьков 2001 г.

На наших глазах происходит глубокое изменение характера труда производственного рабочего. Было время, когда работа велась полностью на универсальных станках (токарных, фрезерных, сверлильных и т. п.), на которых рабочий мог вытачивать или фрезеровать, или сверлить любую деталь
(в пределах возможностей данного станка). Тогда все обеспечивалось искусством ручного труда рабочего. Ручным трудом человека определялись и другие виды производственных операций (литье, сварка, сборка изделий).
Недаром в те годы употреблялся термин «рабочие руки» (требуются «рабочие руки»). То же самое наблюдалось и в других отраслях промышленности
(электротехнической, легкой, текстильной, пищевой), а также в горнодобывающих отраслях и на строительных работах. Ручной труд был основным и в транспортных операциях (при погрузке-разгрузке) как в масштабе страны, так и в ограниченных условиях завода или цеха.

Огромным шагом на пути технического прогресса явилась в прошлом механизация человеческого труда во всех его видах, в первую очередь на трудоемких, тяжелых, вредных работах. С развитием механики, многочисленных ее приложений и энергетики многое сделано для существенного облегчения труда человека и увеличения производительности труда. Постепенно во всех промышленных отраслях вместо отдельных станков появились механически и электрически взаимосвязанные технологические линии, содержащие комплексы производственного оборудования. Появились конвейерные линии, роторные линии, угольные комбайны, сельскохозяйственные машины.

Успехи механизации стали дополняться автоматизацией производственных процессов на основе достижений автоматики, теории и практики автоматического регулирования, без применения которых невозможны были бы многие виды технологии, энергетики, функционирование многих машин не только во всех видах производства, но и на транспорте и в сельском хозяйстве.
Именно автоматизация в сильнейшей степени способствовала увеличению эффективности производства во всех отраслях народного хозяйства страны.
Сочетание механизации и автоматизации в едином комплексе с применением электротехнических и электронных средств и средств измерительной техники потребовало уже анализа наиболее целесообразного сочетания этих средств в единой технической системе, чтобы в целом получить наибольшую эффективность и надежность работы при наименьшей стоимости.

В связи с этим возникла необходимость в развитии соответствующих методов системотехники, общей теории управления и системного анализа.
Значение этого нового научно-технического направления особенно усилилось в связи с усложнением продукции, укрупнением производственных предприятий, значительным расширением кооперации между предприятиями и между отраслями промышленности.

Сложность процессов управления превысила человеческие возможности своевременно оценивать возникающие сложные ситуации, выбирать наивыгоднейшие варианты организации взаимосвязей как в сложных технических системах, так и в отношениях с партнерами, участвующими в общем производственном процессе, с потребителями и поставщиками сырья и оборудования. Трудно стало в таких условиях «вручную», на основе личных способностей и опыта, создавать отлаженное производство с бесперебойным ходом всех его внешних и внутренних процессов и увязывать все этапы планирования в масштабах народного хозяйства, исходя из заданного ограничения ресурсов.

Возникла совершенно новая (по сравнению с механизацией и малой автоматизацией технологических процессов) проблема — автоматизация умственной деятельности человека. Это стало одним из основных элементов новой научно-технической политики, основанной на достижениях теории управления, кибернетики и на базе широкого применения электронной вычислительной и измерительной техники. Применение вычислительной техники сделало возможным выполнение таких работ и получение таких результатов, которые раньше были совершенно немыслимы. Конечно, и в этих условиях новые достижения физики и химии, как и раньше, продолжают играть важнейшую роль в совершенствовании технологических процессов и в ускорении научно- технического прогресса. Но мы хотим обратить сейчас главное внимание на роль теории управления и вычислительной техники именно в автоматизации умственного труда человека в процессах управления производством, в процессах проектирования, планирования, учета и контроля, в организации работ коллективов людей, проведении прикладного научного эксперимента и т. п. Очевидно, что проблема эта чрезвычайно многогранна. Робототехнике и гибким производственным системам сейчас принадлежит ведущая роль в интенсификации экономики, повышении эффективности производства наряду с использованием передовых технологических процессов и технологического оборудования. Вместе с тем развитие робототехники и гибких производственных систем имеет и первостепенное социальное значение: коренным образом меняется облик рабочего на производстве и характер труда всего заводского персонала.

Конечно, появление робототехники и гибких производственных систем не отменяет использования в отдельных случаях прежнего типа универсальных станков и приспособлений, применения малой механизации и автоматизации прежнего типа и т. д. Они могут еще по-своему совершенствоваться и применяться там, где это необходимо и целесообразно. Большое значение имеют также и новые роторно-конвейерные линии.

Что же касается робототехники и гибких производственных систем, то можно сказать, что основой их является комплекс достижений и механики, и управления, и вычислительной и информационной техники. В этом смысле здесь имеется тесное сочетание автоматизации и механизации производственных процессов с широкой автоматизацией умственного труда.

Посещение современного машиностроительного предприятия оставляет неизгладимое впечатление. Всего несколько лет назад такие предприятия представляли собой скопища металлорежущих или иных станков, управляемых вручную. Каждый станок обслуживал отдельный оператор, действовавший согласно разработанным инструкциям. Рабочие выполняли и такие важные операции, как перенос партий деталей различной стадии готовности с одного станка на другой.

В настоящее время картина меняется. Многие операции механической обработки осуществляются исключительно станками, которые управляются ЭВМ и значительную часть времени могут функционировать без вмешательства человека. Команды на станки поступают не от цехового персонала, а по сетям передачи данных — с компьютеров, находящихся на другом участке предприятия.
А установки типа роботов играют значительную роль в выполнении таких важнейших производственных операций, как транспортировка деталей, сварка, окраска, и даже в, требующих исключительной точности, сборочных операциях, в частности, при монтаже миниатюрных электронных компонентов на печатных платах.

Внедрение промышленных роботов занимает немаловажное место в общем процессе компьютеризации производства, результаты которого все сильнее ощущаются на промышленных предприятиях многих стран Такое эволюционное развитие оказывает особенно сильное влияние на те отрасли обрабатывающей промышленности, которые выпускают продукцию в виде штучных изделии независимо от того, из какого материала они выполнены -- ткани, металла, пластмассы или древесины. Каждое изделие должно изготавливаться индивидуально путем обработки исходных материалов. Другой основной тип промышленности — так называемое непрерывное производство — имеет свои особенности: выпускаемая продукция, по крайней мере, на некоторых этапах технологического цикла, находится либо в газообразном или жидком состоянии, либо в виде порошка.

При производстве штучных изделий важнейшие операции выполняются машинами, которые режут, долбят, нагревают, сверлят, куют, красят, вяжут, ткут или сваривают исходный материал. Сырьем здесь всегда служат твердые вещества. Многие годы предпринимаются усилия максимально автоматизировать такие процессы, чтобы снизить расходы на оплату производственного персонала, ускорить выпуск продукции и повысить ее качество. После того как специализированное автоматическое оборудование для выполнения конкретной технологической операции введено в эксплуатацию, оно способно многократно повторять эту операцию при минимальном вмешательстве человека. При таком типе механизации производства (называемом в инженерных кругах «жесткой» автоматизацией) автоматический станок может, например, раз за разом просверливать отверстие в указанной точке одинаковых металлических болванок, а, скажем, система для окраски распылением, действующая на автомобильном заводе, будет наносить покрытие на идентичные детали по мере того, как они продвигаются по конвейеру.

Такой вид автоматизации отличается одним существенным недостатком. Он применим только в тех случаях, когда изделия выпускаются очень большими партиями, а их номенклатура меняется крайне редко. На установку и ввод в эксплуатацию подобного оборудования тратится так много времени и сил, что соответствующие расходы оправдываются только в том случае, когда оно рассчитано на непрерывный выпуск продукции в течение многих недель или месяцев. Если же предприятию необходимо постоянно менять ассортимент производимых изделий в соответствий с колебаниями спроса, то жесткая автоматизация оказывается нерентабельной. Тогда нередко приходится отказываться от внедрения оборудования с наивысшей степенью автоматизации и делать ставку на традиционные ручные методы выпуска продукции.

Многие производственные процессы связаны с различными манипуляциями технологическими объектами. Речь идет, например, об операциях снятия деталей со станков или конвейеров, об упаковке, сборке, фиксации заготовок в ходе обработки, а также о манипуляциях такими рабочими инструментами, как сверла и сварочные электроды. При жесткой автоматизации производственного процесса выполнение подобных операций можно возложить на специализированные автоматы, каждый из которых выполняет одну конкретную операцию. Если же жесткая автоматизация неприменима, такие операции редко удается механизировать — их приходится выполнять людям; вот почему в цехах традиционных производственных предприятий погрузочно-разгрузочными и другими вспомогательными операциями занимается так много рабочих.

Однако все сказанное относится к предприятиям, работающим «по старинке». Внедрение роботов, олицетворяющих собой «гибкую» автоматизацию, позволит осуществлять целый ряд производственных процедур нового типа. Эти устройства можно запрограммировать на выполнение различных работ, поэтому они легко переключаются с одной задачи на другую при изменении номенклатуры выпускаемой продукции. Не составляет, например, особого труда заложить в память робота программу, в соответствии с которой, он будет снимать с конвейера детали различных размеров и форм. Следовательно, роботы особенно выгодны для предприятий, изготавливающих продукцию мелкими партиями, причем тип изделия меняется от партии к партии. Предприятия такого рода распространены гораздо шире, чем те, которые в течение длительного времени непрерывно выпускают одно и то же изделие.

Практические выгоды

Для предприятий средне- и мелкосерийного производства роботы как образцы средств гибкой автоматизации обладают несомненными достоинствами, которые можно разделить на три группы. Джозеф Энгелбергер, основатель компании "Юнимейшн" и один из пионеров робототехнической промышленности, перечисляет эти достоинства в своей книге "Практическая роботика":