1.2 Основные направления развития автоматизации
В основе понятия автоматизация лежит замена физического и умственного труда работающих машинами при выполнении технологических процессов с целью повышения эффективности производства и улучшения условий труда. Чтобы осуществить эту замену и сделать ее рентабельной, необходимо разработать и применить целый комплекс мероприятий, которые с течением времени в соответствии с теорией производительности профессора Шаумяна Г.А. сформировались как основные направления развития автоматизации:
1. Подготовка производства к автоматизации предусматривает решение комплекса вопросов. Это повышение технологичности конструкций с точки зрения механообработки и сборки (работы Амирова Ю.Д., Яновского Г.А., Павлова В.В., Холодковой А.Г.). Конструкция машин во многом определяет себестоимость их изготовления. Согласно этому направлению автоматизацию следует начинать с отработки конструкции на технологичность. В этом направлении наша кафедра внесла и вносит значительный вклад (работы Стржемечного М.М и Вартанова М.В). Кроме того, должны быть решены вопросы стабильности качества деталей, накоплен опыт в автоматизации отдельных операций и процессов, подготовлены квалифицированные наладчики и ремонтники.
2. Разработка и применение высокотехнологических процессов и технологического оборудования. Данное направление включает решение следующих задач:
- разработка научных основ автоматизации производственных процессов;
- создание и применение автоматического оборудования;
-проектирование технологических процессов и технологического оборудования на основе оптимальной концентрации операций;
- интегрированные системы для автоматизации (роботы, обработка изображения, автоматизированные потоки материалов).
В развитее этого направления большой вклад внесли такие ученые как Богуславский Б.Л., Владзиевский А.П., Волчкевич Л.И., Гусев А.А., Дащенко А.И., Корсаков В.С., Новиков М.П., Проников А.С., Рабинович А.Н. и другие ученые.
Современный этап характеризуется развитием концепции гибкого оборудования (Рис. 1.1), реконфигурируемого оборудования с использованием принципа модульного построения. Широкое применение производственных систем, образованных путем сетевого соединения станков и приборов. Применение технологий быстрого прототипирования и моделирования процессов.
Рис.1.1 Гибкая автоматизированная ячейка для обработки деталей
Расширяется применение прогрессивных комплектующих: прямого привода, параллельной кинематики, пьезопривод, магнитострикционного привода, электромагнитных винтовых передач, мехатронных модулей и т.д. Внедряются системы диагностики оборудования и инструмента, а в будущем и систем «самовосстановления» оборудования. Применение технологических систем с адаптивным управлением качества изготовляемых изделий. Появление самообучающихся технологических систем.
3. Автоматизация вспомогательных операций. Это решение вопросов транспортирования, загрузки, уборки отходов, складирования продукции. Объемы транспортных операций будут постоянно сокращаться, в частности за счет применения обрабатывающих центров, совмещающих не только лезвийную, но и абразивную обработку. Основная задача- автоматизация потока материалов. Расширяется применение систем автоматической смены инструмента с использованием принципа «Plug and play», роботов с использованием систем технического зрения. Это позволит избежать наращивания емкости магазинов инструмента и паллет деталей. Разработка роботов-ремонтников, заменяющих людей в сфере ухода и ремонта за станками и оборудованием.
4. Автоматизация управления производственным и технологическим процессом. Это бурно развивающееся направление осуществляется на основе широкого применения компьютерной техники и создает условия для безлюдных технологий. Современный этап характеризуется интеграцией процессов и технологий посредством Интернета. Оборудование оснащается системами коррекции и адаптации, в том числе с использованием лазеров. Расширяется применение генетических алгоритмов и информации при решении управленческих производственных задач в самообучающихся технологических системах. Все большее применение в управлении технологическими системами получают системы ЧПУ «открытого типа» (например FANUC), язык программирования которых сочетается с программным обеспечением персональных компьютеров. Это позволяет моделировать процессы обработки, оптимизировать перемещения инструментов, а также использовать сеть Интернет для дистанционного управления работой станков, планировать и другие производственные процессы. Расширяется применение автоматизированных измерительных комплексов, сочетающих системы оптического распознавания и с механическим измерением деталей.