ЭВМ прочно входят в нашу производственную деятельность и в настоящее время нет
необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в
системах управления технологическими процессами, проектирования, научных
исследований, административного управления, в учебном процессе, банковских
рассчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т.д.
При этом последние годы как за рубежом, так и в нашей стране характеризуются
резким увеличением производства мини- и микро-ЭВМ (персональные ЭВМ).
На основе мини и персональных ЭВМ можно строить локальные сети ЭВМ, что
позволяет решать сложные задачи по управлению производством.
Исследования показали, что из всей информации, образующейся в организации,
60-80% используется непосредственно в этой же организации, циркулируя между
подразделениями и сотрудниками, и только оставшаяся часть в обобщенном виде
поступает в министерства и ведомства. Это значит, что средства вычислительной
техники, рассредоточенные по подразднлнниям и рабочим местам, должны
функционировать в едином процессе, а сотрудникам организации должна быть
поставлена возможность общения с помощью абонентских средств между собой, с
единым или распределенным банком данных. Одновременно должна быть обеспечена
высокая эффективность использования вычислительной техники.
Решению этой задачи в значительной степени способствовало появление
микроэлектронных средств средней и большой степени интеграции, персональных ЭВМ,
оборудования со встроенными микропроцессорами. В результате наряду с
региональными сетями ЭВМ, построенными на базе крупных ЭВМ и распределенных на
большой территории, появились и находят все большее распространение так
называемые локальные вычислительные сети (ЛВС), представляющие собой открытую
для подключения дополнительных абонентских и вычислительных средств сеть,
функционирующую в соответствии с принятыми протоколами (правилами). Устройства
обработки, передачи и хранения в ЛВС располагаются друг от друга на расстоянии
до нескольких километров, т. е. в пределах одного или группы зданий.
Взаимодействие устройств ЛВС осуществляется по единому каналу связи
(моноканалу), обеспечивающему высокую скорость передачи информации (до 10-15
Мбит/с). В сеть могут объединяться ЭВМ как одних типов (однородные сети) или
разных типов (неоднородные сети), так и разной производительности. Однородные
сети проще и дешевле, так как для их создания требуются относительно простое
оборудованиие и программное обеспечение, не требующие большого числа типов
средств сопряжения. Это значит, что такие сети создать проще и дешевле.
ЛВС являются в настоящее время универсальной базой современной индустрии
обработки информации и характеризуются большим разнообразием методов построения
любых видов информации. Концепция локальных сетей ЭВМ является одной из самых
полезных системных концепций, возникших в результате длительных научных
исследований и прогресса в области микроэлектроники.
ЛВС позволяет небольшим предприятиям воспользоваться возможностью объединения
персональных, микро- и мини-ЭВМ в единую вычислительную сеть, а крупным
предприятиям - освободить вычислительный центр от некоторых функций по обработке
информации "цехового значения" и обеспечить их решение в цехе, отделе. Кроме
того, эксплуатация сети одним заказчиком позволит упростить решение вопроса о
закрытии информации.
использование ЛВС дает высокий экономический эффект. Например, создание
сквозного маршрута проектирования микропроцессоров на базе ЛВС позволило
уменьшить сроки разработки на 35 % и одновременно снизить стоимость на 48 %. При
этом специалисты - разработчики могут находиться на своих рабочих местах и вести
совместное проектирование с использованием абонентских средств. "Узкие" места
изделия определяются при проектировании, что позволило сократить объем работ при
доводке изделия до промышленного образца в 2 раза. Одновременно обеспечивается
автоматизация разработки документации.
По своей архитектуре (структуре) ЛВС являются упрощенным вариантом архитектуры
региональных и глобальных сетей ЭВМ и могут создаваться на базе любыз ЭВМ.
Внедрение ЛВС доступно массовому пользователю и позволяет создать в организациях
и учреждениях распределенные вычислительные мощности и базы данных,
информационно-поисковые и справочные службы, объединить в единую систему
автоматизированные рабочие места, печатающие и копирующие устройства,
графопостроители, кассовые аппараты и т. д. ЛВС позволяют повысить надежность
обработки информации благодарядублированию рессурсов сети, обеспечить
редоктирование писем, справок, отчетов, осуществить обмен документами без
распечатки их на бумажном носителе, вести бухгалтерский и складской учет,
осуществить управление роботами, машинами, станками, передачи информации в
заданное время, использовать систему приоритетов, направлять циркулярные
распоряжения всем, некоторым, или одному подразделению организации, проводить
телесовещания.
По мере развития ЛВС можно изменить ее конфигурацию, объединить с другими ЛВС
(например на крупном предприятии или объединении), подключить ЛВС к региональной
вычислительной сети, что позволит реализовать интегрированные автоматизированные
системы управления (АСУ). На определенном этапе развития ЛВС может стать
безбумажным бюро, в котором информация записывается на магнитные диски, ленты с
возможностью при необходимости получения твердой копии и ее размножения, а
также, наоборот, получения машинных носителей с твердой копии.
Из всего многообразия ЛВС условно можно разделить на четыре группы: 1)
ориентированные на массого потребителя и строящиеся,
в основном, на базе персональных ЭВМ; 2) включающие, кроме персональных ЭВМ,
микро-ЭВМ и мик ропроцессоры, встроенные в средства автоматизирован ного
проектирования и разработки документальной ин формации, электронной почты; 3)
построенные на базе микропроцессорных средств, микро и мини-ЭВМ и ЭВМ
среднейпроизводительности; 4) создаваемые на базе всех типов ЭВМ, включая
высокоп роизводительные.
Первые из них применяются в учебных процессах, торговле, мелких и средних
учреждениях, вторые - в системах автоматизированного проектирования и
конструирования (САПР), третьи - в автоматизированных системах научных
исследований (АСНИ), управления сложными производственными процессами и гибких
автоматизированных производствах, четвертые - в системах управления крупным
производством, отраслью.
Внедрение локальных вычислительных сетей окажет серьезное влияние на организацию
производства, где информационно-управляющие системы будут связаны с
автоматизированными технологическими системами. Одновременно ЛВС,
ориентированные на автоматизацию основных направлений деятельности предприятий,
могут быть связаны с с системами обработки информации объединений, главков,
министерств.
При этом будет значительно повышена скорость обмена информацией на всех уровнях
управления, т.е. будет создана иерархическая сеть обмена информацией.
При решении вопроса о создании ЛВС должно быть проведено обследование объекта
автоматизации и определены количество и тип устройств, включаемых в сеть,
условия эксплуатации сети, расстояния между объектами сети, интенсивность потока
данных, максимальная скорость передачи данных, необходимость обеспечения
приоритетности обслуживания абонентов сети, максимальное время ожидания для
оператора рабочей станции, необходимость реализации режима диалога, должна ли
данная ЛВС соединяться с другой ЛВС или региональной сетью ЭВМ, какие задачи
будут решаться с помошью ЛВС, какими должны быть уровень надежности и время
восстановления работоспособности после выхода какого-либо компонента сети из
строя, необходимость расширения или изменения конфигурации сети в будущем,
затраты на создание и эксплуатацию сети и другие параметры.
Структура ЛВС должна четко соответсвовать организационной структуре объекта
автоматизации и его информационным связям, а также учитывать полный спектр
проблем, связанных с ее использованием в течение периодов максимальной нагрузки.
Это значит, что на каждую ЛВС для конкретного объекта необходимо иметь проектную
документацию, ориентированную на промышленные технические и программные
средства.
Для решения проблемы массового внедрения локальных сетей ЭВМ промышленными
министерствами в соответствии с единой нормативной документацией и ГОСТ должен
быть создан ряд комплексов технических и программных средств для ЛВС,
ориентированных на разное максимальное число подключаемых к сети узлов и
скорость передачи информации с технико-экономическими характеристиками на уровне
лучших образцов и обеспечена поставка их потребителям как комплектных изделий
производственно-технического назначения.
При этом должны быть разработаны средства сопряжения с ЛВС широкой номенклатуры
средств вычислительной техники, имеющейся у потребителей и планируемой к
освоению в производстве. Наиболее реальным направлением решения этой проблемы
является организация выпуска специализированных СБИС.
Решение указанных проблем безусловно окажет серьезное влияние на эффективность
всего народного хозяйства.
Как известно, главными системными применениями вычислительной техники являются
автоматизированные системы управления экономико-организационного типа (ОАСУ,
АСУП и т.п.) системы автоматизации проектирования и конструирования (САПР),
информационно-поисковые системы и системы управления сложными технологическими
процессами (АСУ ТП).
Остановимся кратко на последних (по перечисленниях, а не по важности) системах,
так как они дают наибольший социальный и экономический эффект.
Сегодня технологические процессы постоянно усложняются, а агрегаты, реализующие
их, делаются все более мощными. Например, в энергетике действуют энергоблоки
мощностью 1000-1500 МВт, установки первичной переработки нефти пропускают до 6
млн. т. сырья в год, работают доменные печи объемом 3.5-5 тыс. кубометров,
создаются гибкоперестраиваемыепроизводственные системы в машиностроении.
Человек не может уследить за работой таких агрегатов и технологических
комплексов и тогда на помощь ему приходит АСУ ТП. В АСУ ТП за работой
технологического комплекса следят многочисленные датчики-приборы, изменяющие
параметры технологического процесса (например, температуру и толщину
прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние оборудования
(температуру подшипников турбины) или определяющие состав исходных материалов и
готового продукта. Таких приборов в одной системе может быть от нескольких
десятков до нескольких тысяч.
Датчики постоянно выдают сигналы, меняющиеся в соответствии с измеряемым
параметрам (аналоговые сигналы), в устройство связи с объектом (УСО) ЭВМ. В УСО
сигналы преобразуются в цифровую форму и затем по определенной программе
обрабатываются вычислительной машиной.
ЭВМ сравнивает полученную от датчиков информацию с заданными результатами работы
агрегата и вырабатывает управляющие сигналы, которую через другую часть УСО
поступают на регулирующие органы агрегата. Например, если датчики подали сигнал,
что лист прокатного стана выходит толще, чем предписано, то ЭВМ вычислит, на
какое расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст соответствующий
сигнал на исполнительный механизм, который переместит валки на требуемое
расстояние.
Системы, в которых управление ходом процесса осуществляется подобно сказанному
выше без вмешательства человека, называются автоматическими. Однако, когда не
известны точные законы управления человек вынужден брать управление (определение
управляющих сигналов) на себя (такие системы называются автоматизированными). В
этом случае ЭВМ представляет оператору всю необходимую информацию для управления
технологическим процессом при помощи дисплеев, на которых данные могут
высвечиваться в цифровом виде или в виде диаграмм, характеризующих ход процесса,
могут быть представлены и технологические схемы объекта с указанием состояния
его частей. ЭВМ может также "подсказать" оператору некоторые возможные решения.
Чем сложнее объект управления, тем производительнее, надежнее, требуется для АСУ
ТП вычислительная машина. Чтобы избежать все все увеличивающегося наращивания
мощности ЭВМ сложные системы стали строить по иерархическому принципу. Как
правило, в сложный технологический комплекс входит несколько относительно
автономных агрегатов, например, в энергоблок тепловой электростанции входит
парогенератор (котел), турбина и электрогенератор. В иерархической системе для
каждой составной части создается своя локальная системауправления, как правило,
автоматическая на базе микропроцессорной техники. Теперь, чтобы все части
работали как единый энергоблок, необходимо скоординировать работу локальных
систем. Это осуществляется ЭВМ, устанавливаемой на пульте управления блоком. Для
этого уже потребуется небольшая вычислительная машина.
Перспективные АСУ ТП имеют ряд характерных признаков. Прежде всего это
автоматические системы, осуществляющие автоматическое управление рабочим
режимом, а также пуском и остановом оборудования (режимами, на которые при
ручном управлении приходится наибольшее число аварийных ситуаций из-за ошибок
операторов).
В системах предусматривается оптимизация управления ходом процесса по выбранным
критериям. Например, можно можно задать такие параметры процесса, при которых
стоимость себестоимость продукции будет минимальной, или, при необходимости,
настроить агрегат на максимум производительности, не считаясь с некоторым
увеличением расхода сырья и энергоресурсов на единицу продукции.
Системы дожны бытьадаптийными, т.е. иметь возможность изменять ход процесса при
изменении характеристик исходных материалов или состояния оборудования.
Одним из важнейших свойств АСУ ТП является обеспечение безаварийной работы
сложного технологического комплекса. Для этого в АСУ ТП предусматривается
возможность диагностирования технологического оборудования. На основе показаний
датчиков система определяет текущее состояние агрегатов и тенденции к аварийным
ситуациям и может дать команду на ведение облегченного режима работы или
остановку вообще. При этом оператору представляют данные о характере и
местоположении аварийных участков.
Таким образом, АСУ ТП обеспечмвают лучшее использование ресурсов производства,
повышение производительности труда, экономию сырья, материалов и
энергорессурсов, исключение тяжелых аварийных ситуаций, увеличение межремонтных
периодов работы оборудования. Вот несколько примеров.
АСУ ТП электролиза аллюминия позволяет экономить примерно 250 кВт-ч.
электроэнергии на каждую тонну выплавленного металла. Этой энергии достаточно,
для питания всех электроприборов в двухкомнатной квартире в течение месяца.
Автоматизация с применением ЭВМ установок первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ6
обеспечивает увеличение выхода светлых нефтепродуктов (бензина, керосина,
дизельного топлива) на 30 тыс.т. в год за счет оптимизации ведения
технологического процесса.
Большой эффект в машиностроении дают гибкие производственные системы (ГПС),
состоящие из стыков с числовып программным управлением, автоматизированных
складских и транспортных систем, управляемых при помощи ЭВМ. Создание ГПЦ цеха
на Днепропетровском электровозостроительном заводе позволило в 3.3 раза повысить
производительность труда, высвободить 83 человека и сократить парк станков на 53
единицы. Кратко остановимся на основах организации и принципах построения гибких
производственных систем.
ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГПС
Гибкая производственная система - совокупность в разных сочетаниях
технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ),
роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей и
систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение
заданного интервала времени. Она обладает свойством автоматизированной
переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры.
По организационной структуре ГПС имеют следующие уровни:
- гибкая автоматизированная линия (ГАЛ)
- гибкий автоматизированный участок или гибкий про изводственный комплекс (ГАУ
или ГПК)
- гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).
Гибкая автоматизированная линия - гибкая производственная система, в которой
технологическое оборудование расположено в принятой последовательности
технологических операций.
Гибкий автоматизированный участок - гибкая производственная система,
функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена
возможность изменения последовательности использования технологического
оборудования. Обе эти системы (ГАЛ и ГАУ) могут содержать отдельно
функционирующие единицы технологического оборудования.
Гибкий автоматизированный цех - гибкая автоматизированная система,
представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких
автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких
автоматизированных участков, роботизированных технологических участков для
изготовления изделий заданной номенклатуры.
Предусмотрены также гибкие производственные комплексы (ГПК), представляющие
собой гибкую производственную систему, состоящую из нескольких гибких
производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления и
автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующую в
течение заданного интервала времени и имеющую возможность встраивания в систему
более высокой ступени автоматизации.
В соответствии с ГОСТ 26228-85 в ГПС имеются следующие составные части.
Гибкий производственный модуль (ГПМ) - единица технологического оборудования для
производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений
их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая,
автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, и
имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему.
В общем случае средства автоматизации ГПМ представляют собой накопители,
спутники, устройства загрузки и выгрузки, устройства удаления отходов,
устройства автоматизированного контроля, включая диагностирование, устройства
переналадки и т.д. Частным случаем ГПМ является роботизированный технологический
комплекс при условии возможности его встраивания в систему более высокого
уровня.
Средства обеспечения функционорования ГПС - совокупность взаимосвязанных
автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий,
технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной
системой и автоматическое перемещение предметов производства и технологической
оснастки.
В ГПС входят также автоматизированная система управления производством (АСУП),
автоматизированная транспортно складская система (АТСС), автоматизированная
сиситема инструментального обеспечения (АСИО), система автоматизированного
контроля (САК), автоматизированная система удаления отходов (АСУО) и т.д.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ГПС
В своем законченном идеальном виде ГПС являются высшей, наиболее развитой формой
автоматизации производственного процесса.
Можно сформулирровать основные принципы организации ГПС.
Принцип совмещения высокой производительности и универсальности прпредполагает
на данном уровне развития электронного машиностроения создание универсальности и
автоматизации в программно-управляемом и программно-перенастраиваемом
оборудовании. Гибкие производственные системы, сравнимые по производительности с
автоматическими линиями, а по гибкости - с универсальным оборудованием,
открывают огромные возможности для интенсификации производства. Например,
автоматизация трансформаторного производства в электронной промышленности
осложнена большим конструктивно-технологическим разнообразием его продукции.
Именно это потребовало создания систем с гибко перестраиваемой технологией.
Принцип модульности ГПС строится на базе гибких производственных модулей.
Типовые модули ГПС разработаны для основных видов производств изделий
электронной техники.
Принцип иерархичности ГПС предусматривает построение многоуровневой структуры.
На самом нижнем уровне находятся гибкие автоматизированные модули, на высших
уровнях - гибкие автоматизированные линии, участки, цехи, предприятия в целом.
Модульность и ерархичность позволяют разрабатывать ГПС для самого высокого
организационного структурного уровня.
Принцип преимущественной программной настройки. Оборудование ГПС, как основное,
так и вспомогательное, при смене изделий перенастраивается путем ввода новых
управляющих программ модулей. Перенастройка модулей вручную допустима в
минимальных объемах и только в случаях очевидной экономической неэффективности
реализации программной перенастройки.
Принцип обеспечения максимальной предметной замкнутости производства на возможно
более низком уровне структуры ГПС позволяет свести к минимуму затраты на
транспорт и манипулирование. Одновременно достигается снижение количества
операций при общем повышении гибкости ГПС.
Прицип совместимости технологических, программных, информационных,
конструктивных, энергетических и эксплуотационных элементов. Технологическая
совместимость обеспечивает технологическое единство и взаимозаменяемость
компонентов автоматизированного производства. Она предопределяет необходимость
выполнения определенных требований к изделию, технологии и технологическому
оборрудованию.
Изделие должно быть максимально технологично с точки зрения возможности
автоматизации его производства. например, для распознавания, ориентации и
позиционирования деталей при автоматической сборке необходимо предусматривать в
них специальные отличительные признаки : реперные знаки, характерные
отличительные внешние формы и др. Кроме того, изделия должны обладать высокой
степенью конструктивного и технологического подобия, необходимого для
организации группового производства.
Достигается это требование унификацией технологии производства изделий и их
полуфабрикатов, конструкции деталей, комплектующих и изделий в целом.
В свою очередь, все компоненты ГПС: приспособления, оснастка, автоматические
устройства загрузки-выгрузки, оборудование - должны в наивысшей степени
удовлетворять требованиям гибкой автоматизации.
Информационная совместимость подсистем ГПС обеспечивает их оптимальное
взаимодействие при выполнении заданных функций. Для ее достижения вводятся в
действие стандартные блоки связи с ЭВМ, выдерживается строгая регламентация
входных и выходных параметров модулей на всех иерархических уровнях системы,
входных и выходных сигналов для управляющих воздействий.
В условиях постоянного повышения стоимости программного обеспечения больших
систем, во все больших пропорциях превышающей стоимость технических средств,
особенноважное значение преобретает внутри- и межуровневая программная
совместимость оборудования.
Конструктивная совместимость обеспечивает единство и согласованность
геометрических параметров, эстетических и эргономических характеристик. Она
достигается созданием единой конструктивной базы для функционально подобных
модулей всех уровней при условии обязательной согласованности конструкций низших
иерархических уровней с констукциями высших уровней.
Эксплуотационная совместимость обеспечивает согласованность характеристик,
определяющих условия работы оборудования, его долговечность, ремонтопригодность,
надежность, и метрологических характеристик, а также соответствие требованиям
электронно-вакуумной гигиены, технологического микроклимата и т.д.
Энергетическая совместимость обеспечивает согласованность потребляемых
энергетических средств: воды, электроэнергии, сжатого воздуха, жидких газов,
вакуума и т.д. При комплектовании ГПС необходимо стремиться к минимальному
количеству разновидностей применяемых видов энергии.
Выбору объекта для создания ГПС предшествует анализ производственного процесса
на данном предприятии с целью определения соответствия его
организационно-технологической структуры принципам группового производства, т.е.
определения степени готовности предприятия к созданию ГПС.
Как уже отмечалось, основными компонентами ГПС являются: гибкий производственный
модуль (ГПМ), автоматические складская и транспортная системы (АСС и АТС) и
система автоматизированного управления.
Гибкий производственный модуль должен выполнять в автоматическом режиме
следующие функции:
- переналадку на изготовление другого изделия;
- установку изделий, подлежащих обработке в техно логическом оборудовании, и
выгрузку готовых изде лий;
- очистку установок от отходов производства;
- контроль правильности базирования и установки об рабатываемого изделия;
- контроль рабочих сред и средств, осуществляющих обработку, а также
формирование корректирующих воздействий по результатам контроля;
- замену средств обработки и рабочих сред;
- контроль параметров, обрабатываемого изделия и формирование корректирующих
воздействий по ре зультатам контроля;
- автоматическое управление технологическим процес сом на основе принятых
критериев эффективности;
- связь с верхним уровнем управления с целью обмена информацией и приема
управляющих воздействий;
- диагностику технического состояния и поиск неисп равностей.
Применение автоматической складской системой в ГПС необходимо для хранения
запаса объектов обработки, инструмента, приспособлений, материалов в связи с
тем, что при многонаменклатурном производстве невозможно организовать обработку
различных партий деталей в едином ритме, подобно автоматическим линиям с жестким
циклом. Автоматическая складская система используется в качестве организующего
звена, информационная модель которого может применяться для планирования работы
ГПС, так как сменно - суточное задание рассчитывается на основании информации о
наличии предметов и средств обработки на складе. Она должна иметь достаточную
емкость для обеспечения непрерывности многосменного технологического цикла при
рациональном использовании площадей и объемов производственных помещений,
обеспечить сохранность обрабатывающих устройств и готовых изделий в заданном
ориентировочном положении при операциях приема, хранения и выдачи, а также учет
комплектности склада и выдачу информации об этом на верхний уровень управления.
Автоматическая транспортная система, входящая в ГПС, обеспечивает получение из
АСС и возврат изделий (полуфабрикатов, материалов, комплектующих изделий,
инструмента, технологической оснастки и др.), перемещение их в заданном
направлении с заданной скоростью, переукладку с одних транспортных средств на
другие, установку на приемные устройства с заданной точностью, транспортировку
изготовленных изделий на склад готовой продукции и т.д. Эта система должна
удовлетворять требованиям ГПМ, сохранять ориентацию перевезенного груза,
осуществлять связь с верхним уровнем управления.
В состав АТС входят основное транспортное оборудование, основу которого
составляют накопительно-ориентиррующие устройства.
В зависимости от условий производства в ГПС применяются транспортные средства
трех видов: напольные роботы - электроробокары, подвесные транспортные роботы и
конвейерные системы.
В системах управления ГПС применяется большое число вычислительных машин,
выполняющих функции сбора, хранения, передачи, обработки и выдачи информации.
Для координации работы элементов ГПС используестся многоуровневая система.
К первому уровню относятся устройства управления промышленным роботом с
программным управлением. Ко второму уровню относится система управления гибким
производственным модулем (ГПМ).
Рассмотрим конкретные задачи, которые роботы решают в настоящее время на
промышленных предприятиях. Их можно разделить на три основных категории :
- манипуляции заготовками и изделиями
- обработка с помощью различных инстру ментов
- сборка. Манипуляции изделиями и заготовками.
При разгрузочно-загрузочных и транспортных операциях робот заменяет пару
человеческих рук. В его обязанности не входят особенно сложные процедуры. Он
всего лишь многократно повторяет одну и туже операцию в соответствии с
заложенной в нем программой. Рассмотрим типичные применения таких роботов.
1) Загрузочно-разгрузочные работы.
Во многих отраслях машиностроительной промышленности используются установки для
литья, резки и ковки. В большинстве случаев последовательность выполняемых ими
операций весьма проста. Вначале заготовки загружают в производственную
установку, котора затем обрабатывает их строго определенным образом, и, наконец,
готовые детали извлекают из нее. Загрузку и разгрузку, как правило, выполняют
рабочие или в тех случаях, когда применимы средства жесткой автоматизации,
специализированные механи мы, расчитанные на операции только одного вида. Роботы
могут здесь оказаться полезными, если характер таких загрузочно-разгрузочных
операций время от времени меняется.
Например, в литейном производтстве роботы используются как для дозированной
разливки расплавленного алюминия, так и для извлечения из пресс-формы
затвердевших отливок и охлажденияих. Такой подход обладает двумя преимуществами.
прежде всего р гарантируют более строгое соблюдение требований технологического
процесса : действую и соответствии с заданной программой, они всегда вводят в
установку точно дозированное количество металла. Затем в строго определенные
моменеты времени они извлек ют из нее отформованные детали. Благодоря точному
соблюдению технологического процесса строго соблюдаются и характеристики
изделий.
Второе преимущество данного подхода заключается в том, что значительно
облегчается работа оператора. Извлечение раскаленного куска металла из
пресс-формы одна из мало привлекательных работ, и желательно, чтобы ее выполнял
робот. Таким образ ль человека сводится к контролю за протеканием процесса и
управлению действиями робота с помощью компьютера.
2) Перенос изделий с одной производственной установки на другую.
Во многих отраслях машиностроительной промышленности погрузочно-разгрузочные
механизмы предназначены для перемещения изделий с одного производственного
участка на другой. И при выполнение таких перемещений роботы играют немаловажную
роль. На заводе фирмы IBM в Пикипси (шт. Нью-Йорк), выпускающем компьютеры,
роботы загружает магнитные диски в систему, где на них записывается необходимая
информация. Программа, управляющая роботом, содержит инструкции относительно
того, в каку четырех установок для записи следует загружать тот или иной
"пустой" диск. Кроме того, программа задает конкретный набор команд, который
соответствующая установка должна занести на диск. Тот же робот осуществляет и
два других этапа этого технолог ческого процесса. Он извлекает диск из
записывающей установки и помещает его в устройство, которое струей сжатого
воздуха прижимает к поверхности диска сомоклеющуюся метку. Затем робот вынимает
диск с помощью захватного происпособления и упаковывает его конверт. Подобный
робот разработан и внедрен на английском автомобилестроительном заводе. Он
передвигается на гусеницах между пятью производственными участками завода. Робот
извлекает пластмассовую деталь автомобиля из установки для инжекторного пресов и
последовательно переносит деталь на доводочные участки, где с нее снимаются
облои и заусенцы. Далее робот помещает деталь на специализированный станок,
который полирует ее. И наконец деталь перемещается с полировального станка на
конвеер.
3) Упаковка.
Практически все бытовые и промышленные товары необходимо упаковывать, и для
роботов не представляет сложности поднимать гготовые изделия и помещать в
какую-либо тару. На заводах одной из кондитерских фирм Англии специализированные
роботы занимаются укладкой конфет в коробки. Эти машины весьма сложны и
совершенны. Во-первых они обращаются с продукцией очень аккуратно : сжав
шоколадное изделие, они могут наруш го форму или раздавить его. Во-вторых, робот
соблюдает высокую точность при укладке конфет в коробки, помещая их в
определенные ячейки коробки.
4) Погрузка тяжелых предметов на конвеер или палеты.
Помимо упаковки миниатюрных изделий, а также промышленных и бытовых товаров
роботы иногда выполняют и погрузку тяжелых предметов. По существу они здесь
заменяют подъемно-транспортные машины, управляемые оператором-человеком.
Обработка деталей и заготовок.
Хотя роботы, выполняющие обработку изделий с помощью различных инструментов и
нашли пока менее широкое применение, чем аналогичное оборудование для
транспортировки деталей и заготовок, они продемонстрировалисвою эффективность
при решении мног дач.
1) Сварка.
Эта операцая чаще всего выполняется с помощью роботов, предназначенных для
манипулирования инструментом. роботы могут осуществлять два вида сварки :
точечную контактную и дуговую. В обоих случаях робот удерживает сварочный
пистолет, который скает ток через две соединяемые металлические детали.
В соответствии с управляющей программой сварочный пистолет может перемещатся
практически не отклоняясь от заданной траектории. И если программа отлаженна
хорошо, сварочный пистолет прокладывает шов с очень высокой точностью.
Большинство роботов для точечной сварки применяется в автомобильной
промышленнсти. При сборке автомобиля необходимо выполнить огромное количество
операций точечной сварки, чтобы надлежащим образом соединить между собой
различные детали кузова, имер боковины, крышу и капот. На современных конвеерах
эти детали вначеле соединяются временно несколькими прихваточными сварными
соединениями. Далее кузов перемпщается по конвееру мимо группы роботов, каждый
из которых осуществляет сварку встрог определенных местах. Поскольку все кузова,
монтируемые на одной производственной линии, для получения высококачественных
соединений просто требуется, чтобы робот кождый раз повторял заданную
последоват