1.6 Загальна характеристика технічних засобів автоматизації оброблення письмової кореспонденції

Комплексна механізація та автоматизація виробничих процесів дозволяє поєднати механізми і машини в автоматизовані лінії, цехи, підрозділи. Таке об’єднання, поряд з підвищенням продуктивності праці, скорочує виробничий цикл, що особливо важливо для підвищення якості поштового зв’язку [4, 5, 9, 10, 13].

В міру розвитку науки і техніки людство все більш передає машині або системам машин функції оброблення предметів праці, в тому числі і поштових відправлень, залишаючи за собою функції керування машинами та їх технічне обслуговування.

Виробничі функції, що виконуються людиною у процесі праці, поділяються на чотири основні групи [4]:

1. Енергетичні – прикладання зусиль для виконання роботи.

2. Технологічні – використання знарядь праці для зміни форми, складу або положення у просторі предмета праці (останнє знаходить широке застосування у виробничих процесах поштового зв’язку за винятком того, що поштові відправлення не змінюють своїх фізичних якостей).

3. Функції керування машиною або системою машини.

4. Контрольно-регулюючі функції (контроль, регулювання, програмування процесу).

Прикладами виконання технологічних функцій в області поштового зв’язку є: зміна форми предмета праці (формування постпакетів); зміна складу предмета праці (нанесення відбитку календарного штемпеля на лист); зміна положення предмета праці (лицювання та сортування поштових відправлень).

Заміна безпосередніх функцій людини технічними засобами лежить в основі закону розвитку виробничих сил. Машини полегшують працю, сприяють підвищенню її продуктивності. Перший етап застосування робочих машин, в яких функції керування, контролю, регулювання та програмування виконуються робітником, характеризується як механізація виробництва.

Сучасний рівень розвитку науки і техніки дозволяє вирішувати задачі побудови пристроїв та систем (керуючих машин), які значною мірою скорочують участь людини у регулюванні та керуванні виробничими процесами. Застосування керуючих машин і систем (систем автоматичного керування) характеризується як автоматизація виробництва.

Для характеристики сучасного виробництва застосовуються наступні основні визначення та поняття [1, 2, 3, 4, 11, 13].

Механізоване виробництво – спосіб виконання окремих частин виробничого процесу механізмами та машинами, які заміняють ручну працю або менш досконалі механізми та машини, більш досконалими. Допоміжні операції та операції керування механізмами і машинами виконує людина-оператор. При комплексній механізаіції весь цикл (більша його частина) виконується машинами і механізмами.

Автоматизоване виробництво – спосіб виконання виробничих процесів, за якого виконання окремих системних і допоміжних операційних процесів регулювання та керування, виконується машинами автоматично (без безпосередньої участі людини-оператора). При цьому, частина функцій керування взаємодією машин може здійснюватись людиною-оператором. В автоматизованому виробництві механічна або ручна праця застосовується лише у процесах або операціях, автоматизація яких, з точки зору економічної ефективності, чи безпеки є недоцільною.

Комплексно-автоматизоване виробництво – спосіб виконання виробничого процесу, при якому по всьому його циклу основні та допоміжні операції і процеси регулювання виконуються машинами так, що задана продуктивність та якість продукції досягаються без безпосередньої участі людини. Така комплексна автоматизація впроваджується у великих підрозділах, наприклад, при обробленні письмової кореспонденції [9, 10].

Засоби механізації та автоматизації поділяються за такими видами: машини, автомати, напівавтомати, комплекси, автоматичні лінії [4, 11].

Машина – сукупність фізичних тіл, що здійснюють певні рухи, призначена для перетворення енергії або для виконання корисної роботи. Для зручності проектування, виготовлення, збирання, експлуатації та ремонту складові частини машин поділяються на деталі (вироби, виготовлені без застосування операції збирання) та збірні одиниці (вироби, складові частини яких поєднуються на підприємстві-виробникові за допомогою операцій збирання).

Більшість машин, що застосовуються для оброблення поштових відправлень, складаються з пристроїв уведення (живлення), виконуючих пристроїв з робочими органами, привідного (рушійного) механізму, пристроїв керування, регулювання, захисту та блокування.

Пристрій уведення забезпечує безперервне або періодичне надходження поштових відправлень до виконуючих механізмів машини.

Виконуючий механізм забезпечує рух поштових відправлень та здійснення технологічної операції за допомогою робочих органів (наприклад, в лицювально-штемпелювальній машині парні стрічки та ролики (конвейєрні носії) переміщують поштове відправлення, а штемпелювальний ролик способом прокатки наносить відтиск календарного штемпеля та ліній погашення). За способом дії виконавчі механізми поділяються на механізми безперервної та періодичної дії.

Рушійний механізм, як правило, виконується на основі електродвигуна, а також із застосуванням різного роду пневматичних, гідравлічних пристроїв. Іноді застосовується силове зусилля руки оператора (наприклад, в пристроях завантаження поштових відправлень у поштооброблювальні машини).

Керуючий пристрій забезпечує пуск, узгоджене функціонування механізмів машини та її зупинку, а також контроль працездатності механізмів та виконання операцій технологічного процесу.

Автоматична машина (автомат) – машина, в якій виконання певного виду роботи, здійснюється багаторазово та без втручання людини (автоматично).

Напівавтоматична машина (напівавтомат) – машина, в якій виконання кожного наступного робочого циклу здійснюється за участю оператора.

За структурою робочого циклу розрізняють машини періодичної та безперервної дії. У машинах періодичної дії поштове відправлення підлягає обробленню протягом певного часу (циклу). Після чого розпочинається процес оброблення наступного відправлення. У машинах безперервної дії відбувається безперервна подача та оброблення поштових відправлень без очікування розвантаження і видачі оброблених відправлень.

Закінчення циклу визначається поверненням деталі або робочого органа у вихідне положення, а його тривалість – як сума часу, що витрачається на всі види рухів для здійснення технологічної операції (процесу). Прикладами циклічних технологічних операцій є автоматичне штемпелювання письмової кореспонденції та формування постпакетів.

Фаза циклу протягом якої механізм виконує технологічну операцію називається робочим рухом, а фаза протягом якої механізм не виконує корисної роботи – холостим рухом. Фаза циклу протягом якої механізм залишається у нерухомому стані називається вистоєм або паузою.

Розрізняють такі види взаємопов’язаних циклів [11]: технологічний, кінематичний, робочий та енергетичний. Технологічний цикл визначається як період протягом якого поштове відправлення обробляється (знаходиться) в машині. За час кінематичного циклу  рухомі складові механізму повертаються

у вихідне положення. Протягом часу робочого циклу на вихід машини послідовно надходять два поштових відправлення, тому таке його визначення використовується для оцінки продуктивності машини [5, 6]. Енергетичний цикл визначається як період сталого руху протягом якого виконується закономірність зміни потужності, що споживається машиною.

Для аналізу або пояснення взаємодії окремих виконуючих органів механізмів (механізму) протягом циклу використовують умовну діаграму їх роботи – циклограму, яка відображує послідовність і моменти вмикання окремих механізмів у роботу, та їх вимикання. Циклограми виконуються в полярній (кругові циклограми) або прямокутній системі координат (прямокутні та лінійні циклограми). На рис. 1.4, як приклад наведені циклограми руху робочих органів вакуумного сепаратора роторного типу [11].

Для механізмів, що мають розподільний вал найбільш наочною є кругова циклограма (рис. 1.4,а), на якій циклу руху механізму відповідає коло довільного радіуса з позначеннями початку та кінця кожної фази руху.

У прямокутній циклограмі (рис. 1.4,б) роботі кожного механізму відповідає відрізок прямої (смуги), на якій у масштабі, витягнутими по горизонталі прямокутниками помічені фази окремих механізмів у відповідності зі значеннями кута повороту головного вала.

На лінійній циклограмі (рис. 1.4,в) стан окремих робочих органів механізмів подається ломаними лініями, які відображують їх переміщення та вистої, а відповідні значення кутів повороту головного вала позначають на осі абсцис. На прямих ланках ломаної лінії (нахилена пряма відображує переміщення робочого механізму, а паралельна осі абсцис – його вистоювання) позначають назви робочих операцій, а також кути повороту головного вала, що відповідають їх початку та закінченню.

Комплекс – два і більше спеціалізованих видів обладнання не поєднаних на підприємстві-виробникові, призначених для виконання взаємопов’язаних експлуатаційних функцій (операцій технологічного процесу). Наприклад, комплекс для попереднього оброблення письмової кореспонденції (розбираня-лицювання-штемпелювання) [3, 4, 5, 9].

У становка – комплекс машин і пристроїв, до складу якого входять електродвигуни, передавальні механізми та пристрої. Наприклад, установка для сортування бандеролей (постпакетів) УСБМ, яка складається із ланцюгового конвейєра з приводною і натяжною станціями, пристроїв завантаження, скидувачів вантажів, накопичувачів, стійок живлення та керування [4].

Автоматизована (автоматична) лінія – комплекс (система) автоматичних машин, зв’язаних між собою транспортно-завантажувальними пристроями (конвейєрами), в якій поштові відправлення обробляються шляхом послідовного проходження через певні її ланки, у відповідності з технологічним процесом, без безпосереднього втручання операторів [4, 5, 9].

Одним із найважливіших факторів, що визначають досконалість автоматичних машин та автоматизованих ліній, є міра участі людини у процесі виробництва. За цією ознакою автоматичні машини та автоматизовані лінії поділяються на циклічні, рефлекторні та адаптивні.

Циклічні автоматичні машини та їх системи (комплекси, лінії) функціонують згідно з жорсткою програмою виробничого циклу без активного контролю у процесі її виконання та втручання оператора в хід технологічного процесу для запобігання браку. В таких системах оператор виконує функції контролю, нагляду, регулювання та програмування виробничого процесу [2, 3, 4, 5, 13].

Рефлекторна система (система з активним контролем) здійснює керування та контроль за ходом виробничого процесу у відповідності з заданою програмою, що звільняє оператора як від функцій керування, так і від функцій контролю якості обробки. За оператором залишаються функції коректування програм функціонування систем та умов їх виконання. В таких замкнутих системах командним сигналом на закінчення оброблення є функція технологічної готовності виробу, який обробляється, що на відміну від циклічних систем дозволяє не тільки фіксувати брак, а й попереджувати його [4, 5, 7, 9].

Адаптивна система забезпечує на основі заданих кінцевих параметрів виробничого процесу і в залежності від сукупності умов, автоматичне виконання необхідного оптимального керування процесом з частковим або повним звільненням оператора від безпосередньої участі програмування виробничого процесу. Адаптивні системи є найбільш досконалим рівнем автоматизації. Специфікою умов адаптації систем поштового зв’язку є необхідність урахування нерівномірності надходження поштових відправлень протягом годин, днів, тижня та місяця року, що значно впливає на вибір технічного обладнання та режимів його роботи [4, 5, 9, 13].

Одним із важливих питань впровадження засобів механізації та автоматизації є питання наукового обґрунтування їх техніко-економічної ефективності на основі теорії продуктивності машин і праці. В рамках такого обґрунтування вирішуються як практичні задачі розрахунку та проектування технологічного обладнання, так і проблемні питання аналізу шляхів механізації та автоматизації, вибору та оцінки найбільш перспективних їх напрямів [1, 2, 4, 5, 10, 13, 14, 17].

Математичною основою теорії продуктивності є рівняння, які пов’язують показаники продуктивності машин і праці з технологічними, конструктивними та іншими техніко-економічними показниками машин та автоматизованих ліній (продуктивність, надійність, терміни проектування та впровадження, вартість тощо). Застосування методів теорії продуктивності дозволяє кількісно визначити продуктивність засобів механізації та автоматизації виробництва, проводити аналіз різних варіантів з метою одержання оптимальних параметрів машин та автоматизованих ліній, що забезпечують найбільший техніко-економічний ефект [1, 2, 4, 17].

Основні напрями розвитку автоматизації сучасного виробництва пов’язані з підвищенням продуктивності праці шляхом зменшення витрат живої праці, минулої праці та підвищення ефективності праці [2, 4, 17].

Зменшення витрат живої праці досягається за рахунок скорочення кількості робітників, зайнятих безпосередньо у процесі виробництва. Таке скорочення досягається багатомашинним обслуговуванням, поліпшенням організації праці та автоматизації машин. Застосування автоматизованих ліній, побудованих із окремих модернізованих і нових машин, дозволяє значною мірою скоротити витрати живої праці. Однак, впровадження нової техніки не завжди сприяє підвищенню продуктивності праці. Процесу автоматизації, як усякому процесу розвитку, властиві протиріччя, незнання або ігнорування яких може призводити до нераціональних витрат сил, часу та засобів [2, 4].

Зменшення витрат живої та минулої праці досягається шляхом розробки та впровадження нових прогресивних технологічних процесів із застосуванням (створенням) високопродуктивних засобів виробництва.

Історія техніки знає багато прикладів, коли рівень існуючого обладнання вичерпує свої можливості, що сприяє появі нових технологій та високопродуктивних засобів виробництва. Сучасні засоби автоматизації дають можливість звільнити людину від безпосередньої участі в керуванні технологічним процесом, а чисельні автоматичні пристрої контролю, завантаження, розвантаження, транспортування, зміни орієнтації, фіксації поштових відправлень та інші звільняють оператора від його участі у цьому процесі.

Таким чином, однією із основних проблем автоматизації є створення нових прогресивних технологічних процесів та обладнання, які з урахуванням їхніх властивостей можуть застосуватись тільки в умовах автоматизованого виробництва.

Прикладом прогресивних технологій є розробка та впровадження автоматизованих систем адресування на основі застосування бінарного кодування [9, 15] та цифрового поштового індексу для письмової кореспонденції [4, 5, 6, 7, 8, 10, 14]. Впровадження таких технологій сприяє розробці високопродуктивних автоматичних листосортувальних машин. Автоматизоване бінарне кодування застосовується у переважній більшості для кореспонденції з адресою, нанесеною машинописним способом, яка може зчитуватись і кодуватись відносно простими пристроями. При переважній більшості кореспонденції з адресою, нанесеною рукописним способом, найбільш ефективним є застосування автоматичного сортування за адресним цифровим кодом, що наноситься відправником у відповідному місці конверта, тому що розробка та впровадження пристрою розпізнавання рукописних букв сьогодні пов’язані зі значними технічними труднощами і великими матеріальними витратами.

Цифровий поштовий індекс (код) застосовується у таких країнах, як Італія, Росія, Угорщина, Україна, Японія та інші.

У нашій країні здійснена розробка цифрочитального пристрою розпізнавання рукописних цифр (Одеським електротехнічнім інститутом зв’язку ім. О. С. Попова), на базі якого впроваджені у виробництво високопродуктивні автоматичні листосортувальні машини [1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10].

Іншим прикладом застосування прогресивної технології є створення високопродуктивного комплексу для автоматичного обв’язування постпакетів, виготовлення та укладання в них адресних ярликів [1, 9]. Створення висопродуктивних засобів виробництва на базі нових прогресивних технологічних процесів є основним напрямком автоматизації виробництва.

Комплексна автоматизація виробництва потребує інтегрування великої кількості машин в автоматизовані лінії, що викликає зростання їх вартості та зменшення продуктивності. Зменшення продуктивності машин при застосуванні їх у складі лінії зумовлене зниженням надійності системи у цілому через зростання в ній кількості складних механізмів і пристроїв, крім того простої окремих машин, об’єднаних в лінію, впливають на роботу суміжних з ними машин.

При впровадженні автоматизації на базі нових прогресивних технологій та високопродуктивного обладнання наведені вище втрати продуктивності машин в лінії компенсуються високими потенційними можливостями зростання продуктивності праці, які забезпечують ефективність автоматизації. Підвищення ефективності праці (скорочення витрат суспільної праці) досягається шляхом вдосконалення технології та способів виробництва (машин, механізмів, інструментів та інше) за рахунок стандартизації й уніфікації механізмів, вузлів і деталей машин.

Впровадження уніфікованих конструкцій дозволяє знизити вартість, терміни розробки та впровадження автоматизованого обладнання, підвищити надійність його роботи шляхом скорочення номенклатури та удосконалення конструкцій, урахування досвіду експлуатації. Для цього шляху характерне застосування поточних методів виробництва машин, уніфікованих засобів механізації та автоматизації виробництва для побудови модульно-блочних систем із окремих уніфікованих секцій, модулів, блоків [1, 3, 4, 5, 9].

На закінчення розгляду факторів розвитку технічних засобів поштового зв’язку необхідно зазначити, що основним напрямком розвитку є створення високопродуктивних засобів на основі нових прогресивних технологічних процесів, які можливі лише за умов автоматизованого виробництва.