книги из ГПНТБ / Мясников, В. А. Программное управление оборудованием

Рис. 200. Пример дезинтеграции логического дерева для решения задачи последовательности разборки

Рис. 201. Принятие решения о последовательности сборки:

1, 2, 3 — порядок сборки

381

должны последовать рабочие чертежи, логические и монтажные схемы. В дальнейшем усовершенствованный робот может быть при­ менен для автоматической проверки чертежей, графического ото­ бражения данных и других инженерных работ, вплоть до автома­ тизации проектирования. Первые промышленные образцы подоб­ ных роботов предполагается выпустить в продажу в 1976 г.

37. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

При внедрении роботов в промышленность рядом зарубежных фирм были проведены расчеты экономической эффективности применения этих роботов. При расчетах зарплаты, амортизации, окупаемости новой техники и т. д. учитывались специфические условия капиталистического рынка. Срок окупаемости робота (в годах) подсчитывался по следующей формуле:

Если в формулу расчета срока окупаемости робота ввести го­ довые амортизационные отчисления на оборудование, обслуживае­ мое роботом (Z), и увеличение или уменьшение производительности обслуживаемого роботом оборудования по сравнению с оборудо­

леннее (—) оператора на 20%); Z = 30 000 долл, (ежегодные амор­

тизационные отчисления — 15% от полной стоимости оборудова­ ния, обслуживаемого роботом)

382

Как видно из вышеприведенных расчетов и рис. 202, окупае­ мость робота зависит от времени его работы в сутки. При сроке амортизации пять лет и замене одного оператора в каждой из двух смен срок окупаемости снижается на 56%, если робот стоит

счета).

На рис. 203 приведена диаграмма экономической эффективности применения роботов. Диаграмма построена при условии, что один

при односменной работе составляет 2000 ч. Так, стоимость годо­ вой аренды робота Unimate составляет 7000 долл. При исполь­ зовании его на операциях литья под давлением чистая годовая экономия составляет около 22 000 долл, (включая стоимость аренды) и представляет собой преимущественно экономию на зар­ плате рабочих (освобождено 4 чел. при работе робота 20 ч в сутки).

383

Для определения прибыли в зависимости от срока службы робота и процента годовых амортизационных отчислений в США разработана таблица коэффициентов (табл. 14). Прибыль, получае­ мая от использования робота, определяется по формуле Р = = (L — Е) /г, гдс /с — коэффициент зависимости прибыли от срока

службы робота и процента его амортизации.

Т а б л и ц а 14

Коэффициенты для определения прибыли

взависимости от срока службы робота

ипроцента годовых амортизационных отчислений

Если, например, срок службы робота 10 лет; ежегодные амор­ тизационные отчисления 20%, а стоимость выполняемой работы 5,5 долл, в ч, то при работе робота в одну смену

Анализ технико-экономических показателей производства при применении промышленных роботов показывает, что прибыль полу­ чается за счет экономии на зарплате рабочих, высвобождаемых роботом, поэтому при довольно высокой часовой ставке рабочих в США создаются роботы со сложными и дорогими системами программного управления; в то же время в Японии, где зарплата рабочих значительно ниже, чем в США, вынуждены создавать недорогие модели роботов с упрощенными механикой и систе­ мами программного управления.

В автомобильной промышленности США был проведен экспе­ римент по комплексной автоматизации поточного производства автомобильных колес с помощью 23 роботов и двух резервных

384

Т а б .п и на 15

Технико-экономическая эффективность применения промышленных роботов за рубежом

П р о д о л ж е н и е т а б л . 15

386

роботов для оперативной замены роботов, вышедших из строя. В ре­ зультате эксперимента было высвобождено 50 чел., из них 46 рабочих и четыре мастера.

По укрупненным данным расходы на автоматизацию этой по­ точной линии составили 602 000 долл., в том числе:

стоимость промышленных роботов

22 000 X 25 = 550 000 долл.;

стоимость сменных захватов различных типов

1500 X 23 = 34 500 долл.;

стоимость электро-, гидро- и пневмоаппаратуры

500 X 23 = 11 500 долл.;

стоимость управляющего запоминающего устройства на ма­ гнитной ленте

113 250 долл., что соответствует прибыли в размере 22% от перво­ начальных капиталовложений.

Кроме экономии на зарплате применение роботов позволяет получить следующие технико-экономические преимущества по сравнению с ручным обслуживанием оборудования.

1. Значительно повышается производительность работы обо­ рудования, так как производительность самих роботов постоянна в течение всего времени их использования (в то время как у ра­ бочего производительность труда непостоянна во времени и зави­ сит от его физического п морального состояния).

2.Резко повышается коэффициент сменности работы обору­ дования: с 1,4 до 1,8— 1,9 (при двухсменной работе) и до 2,8—2,9 (при трехсменной работе).

3.Равномерное во времени н точное выполнение работы робо­ том позволяет повысить качество выпускаемых изделий и снизить

брак.

Данные о технико-экономической эффективности применения промышленных роботов за рубежом приведены в табл. 15.

38. НЕКОТОРЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ РОБОТОВ

Расширение производства промышленных роботов

Роботостроение, начавшееся недавно (первые промышленные роботы выпущены в продажу в 1960— 1961 гг. в США и 1968 г. в Японии), развивается быстрыми темпами. По данным печати, в 1971 г. в промышленности во всем мире применялось несколько сот промышленных роботов; к 1975 г. ожидается применение 5000

роботов, к 1980 г. — 8000—9000 роботов и к 2000 г. — 50 000 ро­ ботов.

В 1971 г. во всем мире роботы выпускало более 90 фирм, в том числе около 45 фирм — японских, и число их продолжает расти. Некоторые фирмы открывают филиалы в других странах. Так, например, американская фирма AMF уже создала свое предприя­ тие, в Японии и приступила к созданию предприятия в Англии.

Промышленные роботы начинает выпускать ряд крупных фирм США, которые ранее не занимались их производством, на­ пример «IBM Согр.», «Sundstrand».

В эту область производства вступают и небольшие фирмы. Примером может служить «Wickl. Machine Tool Div.» (Мичиган, США). Эта фирма начала с изготовления роботов стоимостью по 12 000 долл, и через полтора года выпустила новую модель стоимостью 28 000 долл, с грузоподъемностью 54,4 кг.

На кузовных заводах фирмы «Fisher's Lordstown and Nordwood» в конце 1970 г. началось монтирование участка, где уста­ новили 80 роботов Unimate (включая запасные) для сборки автомобильных кузовов с минимальным участием или вовсе без участия рабочих. Ожидается высвобождение. 250—280 рабочих, 15 мастеров и пяти старших мастеров, которые будут заменены

388

15 специалистами — техниками. За работу участка будет непо­ средственно отвечать начальник производства или главный инже­ нер завода. Участок предназначается для сборки кузовов автомо­ билей Chevrolet и малолитражных автомобилей.

В дополнение к уже работающим в автомобильной промышлен­ ности США роботам Unimate (свыше 265) компания «Ford Motors» приобрела в июле 1971 г. еще 60 таких роботов и шесть роботов японской фирмы «Kawaguchi Ltd.» Ожидается появление в США роботов и другой японской фирмы «Kanemasu—Gosho».

Дополнительный толчок к расширению применения роботов в США дает вступающее в силу в этой стране с 1974 г. запрещение ручного обслуживания некоторых видов прессового оборудо­ вания.

Наряду с увеличением числа фирм, выпускающих роботы, расширяется типаж последних. Ниже указаны направления, по которым происходит расширение типажа роботов.

1. Создание и расширение производства роботов не только средней, но также малой н большой грузоподъемности. Так, фирма IBM развивает производство малых роботов. Последняя модель рассчитана на грузоподъемность 2,27 кг с радиусом обслужива­ ния до 365 мм. Разрабатывается конструкция модели грузоподъ­ емностью 6,4 кг с радиусом обслуживания до 640 мм.

Фирма «Erie Engineering» (США) приступила к производству небольших роботов Autoplace грузоподъемностью 4,54 и 13,6 кг, стоимость которых 2600—8000 долл., включая пневматическую систему управления.

Спрос на малые модели роботов так же велик, как и на более крупные модели.

Фирма «Burch Controls» (США), наоборот, приступила к про­ изводству крупных моделей роботов грузоподъемностью 136, 220, 453 кг. По отдельным заказам эта фирма изготовляет роботы грузоподъемностью до 2700 кг. Все крупные модели снабжаются гидропневматическим приводом. Самая дешевая модель, способная оперировать грузами до 220 кг, стоит 10 950 долл.; с учетом ком­ плектующих узлов управления и оснастки стоимость таких ро­ ботов будет в пределах 22 000.—25 000 долл.

2. Создание упрощенных конструкций промышленных ро­ ботов. Такие роботы менее универсальны, но зато они значительно дешевле, чем Unimate или Versatran. Они предназначены для авто­ матизации вспомогательных работ с небольшим числом движений и действий (например, загрузки и разгрузки прессов и т. д.).

3. Разработка и внедрение систем программного управления промышленными роботами. В позиционных системах новые под­ программы могут легко вводиться с помощью сменных модулей, в контурных системах — с помощью комплектов стандартных подпрограмм, записанных на сменных кассетах с магнитной лен­ той или перфолентой, с возможностью быстрого их введения в па­ мять робота и извлечения из памяти.

389

Большие работы ведутся в области создания адаптивных си­ стем управления роботами. Американская фирма «Adaptronics» продает адаптивные схемы общего назначения, которые спосоЬны управлять процессами, меняющимися непредусмотренным обра­ зом. Они делают это, запоминая реакции опытного оператора при изменяющихся условиях внешней среды или производя небольшие экспериментальные операции для достижения каких-то оптималь­ ных конечных результатов.

Разницу между адаптивным методом н методом программиро­ вания можно показать на примере решения проблемы гонок по вертикальной стене, т. е. проблемы уравновешивания мотоцикла, мчащегося по вертикальной стене. Метод программирования по­ требовал бы составления программы, включающей в себя ньюто­ новские уравнения движения, радиус стены, скорость и вес мо­ тоцикла, после этого можно было бы вычислить необходимый угол крена. Адаптивная управляющая машина решила бы проблему так, как это делает человек, гоняя мотоцикл по стене, когда он путем постоянных экспериментов и регулирования пытается удер­ жаться на ней.

В конечном итоге адаптивное управление п программирование могут стать взаимодополняющими.'Каждый из этих методов свя­ зан с разными аспектами общей проблемы искусственного интел­ лекта, и робот общего назначения мог бы использовать оба метода.

4.Применение для привода роботов не только гидравлики, но также и пневматики и малопнерционных электродвигателей.

5.Создание передвижных промышленных роботов, способных передвигаться по напольной трассе или в подвесном состоянии по монорельсу, что позволяет значительно расширить возможности применения роботов для обслуживания группы станков или межоперацнонной транспортировки. При подвешивании роботов на монорельсах появится возможность пересекать липни станков без значительной реконструкции цеха.

6.Создание специализированных роботов для транспортных и складских работ. Американская фирма «Mobility Sistems» разра­ ботала подвижный робот Mobiliti 20/20, управляемый от цен­ тральной ЭВМ, и имеющий устройство для погрузки и выгрузки

грузов по пути следования.

Применение ЭВМ для управления промышленными роботами и группами оборудования

Управление промышленными роботами с помощью ЭВМ при­ близилось к стадии осуществления. Так, роботы Versatran с си­ стемами управления 302 и 401 можно с минимальными доделками подключить к ЭВМ. Робот Unimate в случае необходимости также может быть подключен к ЭВМ. Для этого требуется либо преобра­ зователь для обработки 80-разрядного слова, либо соответствую­ щие средства программирования.

390