1.3 Сучасний рівень автоматизації. Причини „бума” автоматизації сьогодні

В сучасному виробництві спостерігається «бум» автоматизації, тобто суцільне впровадження засобів автоматизації виробництва. Нажаль в нашій країні, як і в інших країнах пост радянського простору, цей процес зустрічає дві великі перешкоди: брак коштів та відсутність висококваліфікованих молодих спеціалістів.

Причини «буму» автоматизації:

• потреба виготовляти швидше та по конкурентним цінам. Існує насущна потреба у виробництві виробів усе більш швидким способом і по найбільш конкурентних цінах. Саме за конкурентними цінами, тому що конкуренти діють так само, і навіть швидше - адже все більша кількість людей має гроші, щоб купувати товари.

• потреба виготовляти товари високої якості. Є насущна потреба у виробництві товарів кращої якості. І знову це обумовлено поводженням покупців - вони стають більше вимогливими, але також і конкуренцією. А продуману якість заощаджують ресурси.

• відповідальність за навколишнє середовище. Поінформованість людей про відповідальність за стан навколишнього середовища значно зросла. Більшість людей у світі сьогодні зрозуміли, що найбільш важливі ресурси планети не безмежні й що з ними потрібно звертатися дбайливо.

• потреба в надійності та безпеці технологічного процесу. Виробничі потужності стали настільки складні у своїх технологічних процесах, що надійність і безпека тепер можуть регулюватися тільки автоматизованими технологіями відповідного рівня.

• «вибух» в технічних областях знань. У технічних областях знань за останні кілька десятиліть відбувся, без перебільшення, вибух. Ніколи раніше в людському суспільстві не було розроблено й ставало доступним стільки нових технологій і способів виробництва, у такій стрімкій послідовності й з настільки широкими перспективами.

1.4 Основні поняття та визначення курсу „Основи автоматизації виробництва”

Сучасний розвиток народного господарства характеризується широким впровадженням автоматизації у виробничі процеси.

В сучасній автоматизації злилися досягнення різних галузей знань – математики та електроніки, фізики та хімії, кібернетики та біоніки.

Біоніка (від греч. bion – елемент життя, буквально – живучий) – прикладна наука про застосування в технічних пристроях і системах принципів, властивостей, функцій і структур живої природи. Створення керуючих машин дозволяє перейти від автоматизації окремих верстатів і агрегатів до комплексної автоматизації конвеєрів, цехів, цілих заводів.

Кібернетика - це наука, що вивчає системи і методи керування машинами, живими організмами, суспільством. Закони керування в живій і неживій природі однакові.

Автоматика – розділ кібернетики, який вивчає теорію і методи автоматизації виробничих процесів. Ця область знань складає теоретичну та наукову базу автоматизації.

Існують різні підході до визначення виробництва – з економічних, технічних та соціальних позицій. В сучаснім розумінні в загальному виді виробництво – це процес створення матеріальних і не матеріальних благ та послуг, необхідних для існування і розвитку суспільства.

Виробництво можна поділити на декілька категорій:

• видобувне виробництво, яке забезпечує видобуток сировини із природних запасів (розробка родовищ, рибальство і т. і.);

• сільськогосподарське виробництво, пов’язане с виробництвом тварин та рослинних продуктів з участю природи (рослинництво, тваринництво і т. і.);

• оброблюване виробництво, яке займається переробкою сировини в необхідні людині вироби;

• транспортувальні та торгові послуги, суть яких можна звести до переміщення сировини та продукції від виробника до споживача.

Відповідно процеси видобутку, виробництва, створення, обробки, перетворення ті переміщення сировини та готової продукції можна назвати процесами виробництва, або виробничими процесами.

В останній час суттєво зросла частка нематеріального виробництва, пов’язаного з розумовою діяльність людини. Тому під продукцією виробництва можна розуміти все те, що виготовляється, видобувається, переміщується та створюється – це можуть бути як матеріальні, так і інтелектуальні цінності: сировина, матеріали, виробі, енергія, економічна і інша інформація, вироби мистецтва, комп’ютерні програми, ігри і таке інше, що є результатом праці людини.

Якщо все різноманіття виробничих процесів згрупувати по основним діям, які складають суть цих процесів, то такими діями можуть бути створення, накопичення, перетворення, та транспортування. Ці дії можуть бути виконані над речовиною, енергією та інформацією. Якщо об’єктом впливу є інформація, то процеси називаються інформаційними, а якщо речовина та енергія – то технологічними (ТП).

Технологічні процеси – це процеси створення, накопичення, перетворення і транспортування матеріалів, виробів та енергії.

Таке визначення технологічних процесів є доволі загальним, абстрактним, але ця абстрагованість від конкретної специфіки різних виробництв дозволяє показати єдинообразність підходу до автоматизації всіх типів виробництв.

Участь людини у виробничих процесах, її праця є вирішальним фактором – без цієї участі ніяке виробництво неможливе. Про те форми участі людини у виробництві можуть буди різними.

Автоматизація – це використання у виробництві технічних засобів, методів і систем керування, які звільняють людину від безпосередньої участі у виробничих процесах.

В цьому визначенні є дуже важливе уточнення: мова йде про звільнення саме від безпосередньої участі, від виконання самої людини дій, з яких складається виробничий процес. Людина володіючи розумом, здатна створити машини, які будуть виконувати за нього цю роботу, причому не тільки фізичну, але і розумову.

Мета автоматизації полягає в підвищенні продуктивності і ефективності праці, поліпшенні якості продукції і умов трудової діяльності.

Автоматизація - один з основних напрямів науково-технічного прогресу. Автоматизуються процеси видобутку і обробки матеріалів, складальні, енергетичні, транспортні та інші технологічні процеси, а також процеси проектування об'єктів і споруд, планування і керування підприємствами і організаціями, наукові дослідження, медичне діагностування, програмування, інженерні розрахунки і ін.

Роль людини в цих процесах і на різних їх етапах різна. Головна риса людини - здатність розумно мислити. Можна створити механізм, який підніматиме вантаж в 1000 разів більший, ніж може підняти людина, або зробити пристрій, який в 100 разів швидше пришиватиме ґудзики, але поки що не існують машини, здатної хоч би наблизитися до людини в здатності мислити.

Тому звільнення людини від участі у виробництві найефективніше там, де розумові здібності людини використовуються менше всього, - у сфері важкої фізичної праці, а також праці монотонне мі одноманітного, такого, що викликає розумове стомлення. Воно ефективно і в безперервних виробництвах, оскільки замінюючи людину машини не вимагають перерв на обід і можуть працювати цілодобово без вихідних і відпусток. Воно необхідне там, де потрібна швидкість реакції, не доступна людині, і там, де людині знаходитися просто небезпечно.

Такі види нематеріального виробництва, як проектування, програмування, організація і управління підприємствами, сфера освіти, мистецтва, набагато більшою мірою спираються на розумову діяльність людини. Тут без безпосередньої участі людини, повної або часткової, не обійтися. Звичайно, і тут є процеси, від яких людину варто звільнити (наприклад, створення баз даних, пошук документів і т.д.), але в цілому це, швидше, не виключення людини з виробничого процесу, а допомога тим, хто зайнятий в цих сферах трудової діяльності.

Особливо важливо, в першу чергу, звільнення людини від безпосередньої участі в процесах саме матеріального виробництва, тобто в технологічних процесах. Цей напрям автоматизації, тобто автоматизацію технологічних процесів ми і розглядатимемо.

Технологічні процеси реалізуються за допомогою устаткування, яке теж називається технологічним. Для того, щоб процес протікав так, як заплановано, цим устаткуванням треба керувати, тобто впливати на нього за певними правилами.

Сукупність технологічного устаткування, що реалізовує ТП, є об'єктом керування. Таким об'єктом може бути і автомобіль з його устаткуванням - рульовим управлінням, гальмами і коробкою передач, якими управляє водій, і літак, де управління може бути доручено автоматичному пристрою - автопілоту, і металургійний завод з практично повністю автоматизованими цехами.

Сучасне автоматичне технологічні устаткування, призначене для перетворення форми, розмірів і властивостей заготовок, також перетворить інформацію, (програму обробки, результати виміру розмірів заготівель і т.п.). З підвищенням рівня автоматизації роль інформаційних процесів у виробництві усе більше підвищується, чим пояснюється зростаюче застосування ЕОМ як для проектування, так і для керування виробництвом.

Будь-який технологічний процес організовується для досягнення якоїсь мети, отримання якоїсь кінцевої продукції. Для забезпечення високої якості цієї продукції необхідно контролювати як хід ТП, так і роботу його устаткування. Це може зробити, тільки зібравши про них всебічну інформацію.

Протікання ТП і стани устаткування в кожен момент часу характеризується різними фізичними величинами: температурою, тиском, переміщення, швидкістю, прискоренням, витратою рідин і газів, електричною напругою, силою струму і т.д. Ці величини називаються технологічними параметрами. В ході технологічного процесу і роботи устаткування значення цих величин безперервно міняються. Для здійснення контролю оператор, що веде процес, повинен одержувати відомості про значення технологічних параметрів і про їх зміну в зручному для нього вигляді, зі всіма необхідними узагальненнями, аналізами і прогнозами. Таким чином, контроль включає збір, обробку, аналіз і видачу оператору інформації про ТП і роботу устаткування.

Одержана в процесі контролю інформація використовується для дії на технологічне устаткування ч метою забезпечення протікання ТП в повній відповідності із запланованим його ходом, тобто для управління технологічним процесом.

Автоматизація технологічних процесів - це застосування технічних засобів, методів і систем управління для збору, обробки, аналізу і видачі інформації про технологічні параметри і дії за наслідками аналізу на технологічний процес.

Автоматизації технологічного процесу, як правило, передує механізація.

Механізацією виробничого процесу називають застосування енергії неживої природи у виробничому процесі або його складових частинах, повністю керованих людьми, і здійснюване з метою скорочення трудових витрат, поліпшення умов виробництва. підвищення об’єму випуску та якості продукції. Функції працівника при цьому зводяться тільки до керування роботою, контролю виробів та регулювання машин.

Автоматизацією виробничого процесу називають застосування енергії неживої природи у виробничому процесі або його складових частинах для їхнього виконання й керування ними без особистої участі людей. Функції працівника – контроль за роботою машин, усунення відхилень від завданого процесу (підналагодження), налагодження автоматизованої машини на обробку іншого виробу. При цьому працівник не повинен брати участь у виготовленні кожного виробу; в звільнений таким чином час він виконує функції обслуговування ряду автоматів. Працівник отримує велику кваліфікацію, він стає під наладчиком. Зникає грань між працівником та інженерно-технічним працівником.

Автомат (від грецького аутоматос — самодіючий) — самостійно діючий пристрій або сукупність пристроїв, що виконують по заданій програмі без особистої участі людини процеси одержання, перетворення, передачі й використання енергії; матеріалів і інформації. Послідовність виконуваних автоматом запрограмованих дій називають робочим циклом. Якщо для поновлення робочого циклу потрібне втручання робітника, то такий пристрій називають напівавтоматом.

Процес, устаткування або виробництво, які не потребують присутності людини протягом певного проміжку часу для виконання ряду повторюваних робочих циклів, називають автоматичним. Якщо частина процесу виконується автоматично, а інша частина вимагає присутності оператора, то такий процес називають автоматизованим.