8.4. Промышленные формы автоматизации

Промышленные формы автоматизации можно разбить на три этапа:

Iэтап. Механизация автоматической системы машин (от концаXVIIIв. – началаXIXв. до 70^хгодовXIXв.).Применяется единичный источник двигательной силы – паровая машина, превалируют механические технологии.

IIэтап. Электрификация автоматической системы машин (30е-50егодыXXв.).

Условия реализации этого этапа:

1) развитие электротехники, как качественно новой энергетической базы машинного производства и внедрение индивидуального электропровода;

2) специализация производства, связанная с переходом от единичного и мелкосерийного к крупносерийному и массовому производству.

При этом в качестве управляющих устройств в автоматических машинах использовали уже известные кулачки и распределительный вал. Первыми автоматизированными станками были созданные во второй половине XIX в. в США револьверный станок и деревообрабатывающие автоматы. В 1873 г. Хр. Спеир создал один из первых металлорежущих автоматов, а в 90^х годах появились первые многошпиндельные станки-автоматы.

Автоматизация на электрической основе коснулась энергетической функции – многодвигательной электропривод позволил многократно преобразовать и транспортировать электроэнергию.

Электрификация привела к появлению логической функции машин – начался переход к электромеханическим счетно-режущим устройствам.

В связи с массовым производством машиностроительной продукции возникла необходимость в автоматизации контроля.

На основе конвейерного производства стали формироваться автоматические станочные системы для обработки.

Закрепилось техническое подчинение рабочего машине. Появилась узкая специализация металлорежущих станков и рабочих-станочников, труд которых был предельно интенсифицирован и упрощен на конвейере.

IiIэтап – электронизация автоматической системы машин (30е-50егодыXXв. – настоящее время).

Условием перехода к этому этапу было внедрение электронной техники и ЭВМ в систему машин.

Получили дальнейшее развитие электроавтоматизация, гидропровод и пневмопровод станков.

Генеральным направлением автоматизации стало оснащение логических контрольно-управляющих и технологических машин электронной и электронно-вычислительной техникой.

8.5. Превращение науки в непосредственную производительную силу

Живому труду противопоставляются систематизированные научные знания, овеществленные в технических средствах, технологиях, методах организации производства.

Можно выделить три этапа превращения науки в непосредственную производительную силу.

Iэтап – развитие статики как раздела механики машин связан с мануфактурным способом производства (от XIV в. до конца XVIII в. – начала XIX в.).

Техническими средствами были простые и сложные орудия, приводимые в действие руками человека или силами природы. Основным звеном машины был двигатель, и она выполняла энергетическую функцию. Данные науки целенаправленно использовались в производственной деятельности.

IIэтап – развитие прикладной механики машинсвязан с машино-фабричным способом производства, с началом промышленной революции (от XVIII в. – начала XIX в. до 70^х годов XIX в.).

Техническими средствами были системы машин, имеющие один двигатель. Основными элементами машины были двигатель, передаточные устройства и рабочий орган, машина выполняет энергетические и транспортные функции.

На рубеже XVIII-XIX вв. механика машин ограничивалась двумя разделами:

а) кинематикой механизмов, которая занималась теорией передаточных механизмов;

б) динамикой машин, предметом которой было теоретическое исследование паровой машины, включая теплотехнику.

Познанные наукой законы и принципы механического движения получили воплощение в машинах двигателях и передаточных устройствах.

В перовой половине XIX в. структура прикладной механики, согласно Ш. Лабуль, состояла из трех разделов:

а) технологии, изучающей действие исполнительного механизма (рабочего органа);

б) прикладной механики, изучающей двигатель;

в) прикладной кинематики – науки о механизмах.

IIIэтап – развитие теории машин автоматического действия (машин автоматов)(от 70^х годов XIX до 50^х годов XX в.) связан с автоматизированным способом производства.

Техническими средствами были системы машин, имеющих автоматически действующие двигатели. Основными элементами машины были рабочий орган, передаточный механизм, двигатель, машина выполняла технологические, энергетические и транспортные функции. Использовались данные наук: механики, технологии электроники.

Теория машин-автоматов представляла собой раздел динамики рабочих машин.

Первоначально машины-автоматы создавались на основе закономерностей механического движения (кривошипно-шатунный механизм, кулачковые механизмы и др.).

IVэтап – развитие теории автоматического управления машинами (от 50^х годов XX в. до настоящих дней) связан с автоматизированным способом производства, с началом научно-технической революции. Техническими средствами стали кибернетическая система машин, действующих на основе технического использования форм движения материи с целью получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации. Основные звенья машины: рабочий орган, устройства контроля и управления, передаточный механизм, двигатель, машина выполняла технологические, энергетические, транспортные, информационные и контрольно-управляющие функции.

В рассмотренном этапе используются разделы науки: механика, технология, электротехника, электроника и ядерной и МГД – энергетики теории машин непрерывного транспорта технология: электроискровая, лазерная, плазменная, электронно-лучевая, химическая и др., биотехнология, кибернетика, робототехника, синергетика, системотехника, информатика.

Формирование четвертого звена системы машин (устройств контроля и управления) позволило вытеснить человека непосредственно из производственного процесса.

Первым устройством автоматического контроля и управления можно назвать механический регулятор, применяемый в паровом двигателе.

Во второй половине XIX в. началось формирование теории автоматического регулирования (Дж. Максвела, Н.А. Вышеградский, А.Стодала и др.), объектом исследования которой стали механические устройства, превращающие различные виды энергии в механическую энергию – паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, турбины и т.д.

Теория автоматического регулирования поначалу представляла раздел прикладной механики, поскольку объясняла процессы регулирования одного из звеньев системы машин-двигателя.

Современная теория автоматического регулирования, используя методы механики (главным образом нелинейной), в то же время анализирует и проектирует автоматические устройства, функционирование которых осуществляется на основе физико-химических и биологических закономерностей.