1.3. Сучасні концепції комплексної автоматизації виробництва

Прискореному розвитку робототехніки, що має можливість давати близький до максимального ефект і що сприяє поліпшенню умов праці, приділяють важливе місце в економічній стратегії. Роботи й роторно-конвеєрні лінії, гнучкі виробництва по праву названі характерною рисою автоматизації на найближчий період.

Основне призначення роботів полягає у звільненні людини із безпосереднього виробничого процесу. Але вивести людину з робочої зони повністю не вдається. Наприклад, із усіх транспортно-навантажувальних робіт роботи можуть виконувати лише три: взяти, перенести, покласти. Оснащення ними пресів, верстатів часто призводить до зниження продуктивності порівняно з ручним обслуговуванням, оскільки існуюча технологія та організація виробництва були створені для умов, коли ведуча роль належить людям з їхньою здатністю до самоорганізації навіть при порушенні ритмічності виробництва. Робітник крім операцій, що замінюються роботом, як правило, проводить орієнтацію і переорієнтацію деталі. Він є синхронізатором виробництва. На необхідність машинної синхронізації при впровадженні роботів, на створення нового типу роботизованих виробничих структур звернули увагу лише в останній час.

Частіше впровадження роботів виявлялося економічно збитковим через некомплексне і неконцентроване їх застосування в цехах та виробничих ділянках. Так сталося з транспортно-навантажувальним маніпулятором.

Дійсно, роботи можуть бути малоефективні й навіть збиткові, якщо їх уключити в існуючу схему виробництва продукції та недооцінити серйозності проблем при їх упровадженні. Очевидно, що будь-яку техніку доцільно застосовувати тільки там, де вона економічно вигідна.

Призначення роботів – оптимізація виробничого циклу. Це вимагає зміни методів технологічного проектування, підготовки виробництва і методу організації праці, нового підходу до створення сучасної виробничої ділянки, цеху, заводу.

Принципові рішення багатьох питань неможливі без сучасних систем автоматизованого проектування, математичних методів, ЕОМ. Підвищення ефективності робототехніки неможливе не тільки без необхідного рівня надійності існуючих конструкцій, якості комплектації, але й без правильної концепції роботизації. Необхідний комплексний підхід, який зумовлює охоплення всіх суміжних ділянок і цехів виробництва. У такій постановці добру перспективу дістає роботизація збирання та допоміжних виробництв, ліквідація живої праці у яких вимагає у два–три рази менше від затрат, ніж в основних цехах.

Найбільш перспективним напрямком інтенсифікації виробництва є впровадження нових і найновіших технологічних процесів. Прогресивна технологія знижує трудомісткість, матеріаломісткість, енергоємність, скорочує час виробничого циклу, економить дефіцитну сировину. Строк окупності затрат на передову технологію в промисловості у 2,5 разу коротше ніж на механізацію і в 4,3 разу – на автоматизацію.

Є великі резерви в поліпшенні продуктивності праці та ефективності використання основних і оборотних фондів роботизованих підприємств. Не випадково за останні роки зарубіжні країни усе більше й більше уваги приділяють технологічним роботам, які виконують технологічні операції в необхідному режимі швидкодії та якості. Цим зумовлюється стрімкий розвиток технологічного роботобудування.

Зараз найбільше розповсюдження дістали ПР типу “механічна рука”, що оснащені спеціальним робочим органам, яким може бути захват або інший інструмент. Останні зразки роботів оснащені сенсорним зворотним зв’язком. Вони здатні реагувати на події, котрі відбуваються в безпосередній близькості від них.

Автоматизація виробництва незмінно зв’язана зі створенням різних систем керування, які виконують функції контролю і регулювання виробничих процесів, замінюючи людину. Тому повну автоматизацію, що належить до обладнання й процесів, називають машинним способом, а спільно реалізовану людиною та автоматом – людино-машинним способом.

Розрізняють кілька рівнів автоматизації виробництва:

• локальна автоматизація, тобто автоматизація технологічних операцій і окремих одиниць обладнання;

• автоматизація сукупності технологічних процесів, коли автоматизуються зв’язані між собою технологічні операції (процеси) або кілька одиниць обладнання. Це автоматичні лінії верстатів із ЧПК, оброблювальні центри, транспортно-завантажувальні роботи й робокари;

• автоматизація інженерно-технологічної діяльності, коли автоматизується проектування, конструювання нових виробів і технологічна підготовка виробництва. Важливими засобами такої автоматизації стали САПР;

• автоматизація керування виробництвом, тобто створення автоматизованих систем планування та керування виробництвом на базі обчислювальної техніки. Такі системи дозволяють автоматизувати процес планування завантаження технологічного обладнання, регулювати найкращим чином запаси матеріалів і т.д.

Системи керування, що застосовуються в робототехніці, можна розділити на три великих класи: локальні СК, системи групового керування, інформаційно-керуючі системи.

Локальні системи керування ПР

Ці системи характерні як для промислових, так і непромислових (екстремальних) роботів й автоматизованого технологічного обладнання. Це різноманітні автоматичні пристрої регулювання, контролю, керування процесами та обладнанням, вузькоспеціалізовані за призначенням автоматичні регулятори і широко універсальні системи, що використовують сучасні методи цифрового керування.

Функціональна гнучкість локальних систем керування роботами визначає їх широку універсальність і комплексність застосування у різних сферах автоматизації.

Системи групового керування

Вони забезпечують автоматичну роботу комплексів технологічного обладнання, координоване функціонування великої кількості локальних систем керування. Необхідність у груповому керуванні викликана потребами комплексної автоматизації багатофункціональних ділянок технологічного обладнання або складних багатозв’язаних технологічних циклів промислового виробництва.

З появою ПР проблема групового керування набула ще більшого значення. Виникла необхідність забезпечення спільної дії обладнання з роботами або роботів з роботами. Найбільша потреба в такому керуванні виявилась при автоматизації складальних процесів (складання друкованих плат, виробів мікроелектроніки і т.п.).

Інформаційно-керуючі системи

Вони використовуються при керуванні як технологічними об’єктами, так і колективом людей, що здійснюють виробничий процес. При автоматизації виробництва велике значення надається організованому керуванню, зв’язаному з розв’язанням економічних задач. Для автоматизації обробки інформації при розв’язку цих задач широко застосовується обчислювальна техніка, створюються автоматизовані системи керування виробництвом (АСКП).