Методы обеспечения и управления работоспособностью автомобилей. Механизация, автоматизация и роботизация как методы интенсификации пр

Под автоматизацией технологических процессов понимают применение энергии неживой природы для выполнения этих процессов или их составных частей и управления ими без непосредственного участия людей, осуществляемое с целью повышения (часто радикального) качества выполнения операций и производительности, сокращения затрат ресурсов, улучшения условий труда, устранения производственного травматизма повышения качества производимых изделий. При автоматизации человек освобождается от непосредственного выполнения функций управления технологическими процессами. Эти функции передаются специальным управляющим устройствам. Роль работника сводится к наблюдению и контролю за работой приборов, технологического инструмента и оборудования, их наладке, к включению и выключению станка, автомата, линии, смене инструмента и его наладке. Характер, содержание работы и ее социальная престижность коренным образом меняется (сравнить работу грузчика и оператора автоматической погрузочно-разгрузочной машины).

Различают следующие виды механизации  и автоматизации: первичная и вторичная, частичная и полная, единичная и комплексная.

Под первичной механизацией или  автоматизацией понимают механизацию  или автоматизацию техпроцессов, в которых до их проведения использовалась только энергия человека. Вторичная  - когда до их проведения использовалась также и энергия неживой природы.

Под частичной механизацией или  автоматизацией понимают такие действия, при которых часть затрат энергии  людей заменена затратами энергии  неживой природы. При полной механизации  и автоматизации затраты энергии людей полностью заменены энергией неживой природы.

Единичная механизация или автоматизация - частичная или полная механизация  или автоматизация одной составной  части техпроцесса, исключая управление комплекса. При комплексной механизации или автоматизации осуществляют частичную или полную механизацию или автоматизацию двух или более первичных составных частей техпроцесса.

Технологические предпосылки автоматизации  требуют определенной технологической  подготовки, которая включает специализацию, унификацию и типизацию технологических процессов, технологической оснастки, оборудования, стандартизацию и нормализацию конструкций выпускаемых изделий с целью разработки групповых техпроцессов, повышения уровня технологичности изготовления изделия, включая процессы обработки, сборки, испытания и отладки. Огромное значение имеет при этом выполнение всех видов работ на высочайшем уровне качества.

Техническая и экономическая эффективность  внедрения средств автоматизации  и механизации зависит от уровня технологической подготовки и организации  производства, стабильности качества сырья, материалов, комплектующих изделий, стабильности технологических параметров во время выполнения процесса.

Основное условие автоматизации  технологических процессов - поточность изготовления изделий, типизация и  интенсификация технологических процессов, а также соответствие методов автоматизации характеру производства.

Поточность производства изделия - последовательное расположение рабочих  позиций инструмента для выполнения операций в соответствии с принятым технологическим процессом. Такое расположение рабочих позиций исключает встречное движение средств механизации или автоматизации при перемещении предмета труда и сокращает протяженность пути и времени.

Типизация и унификация применяемых  технологических процессов позволяет  значительно сократить номенклатуру технологического инструмента и оборудования, упорядочить число технологических операций и переходов.  Типизация технологических процессов - группирование обрабатываемых изделий по общим технологическим признакам: общности формы, размеров, свойств, параметров техпроцесса.

В условиях серийного и даже крупносерийного  производства решить проблему эффективной  автоматизации без типизации  невозможно из-за низкой загрузки оборудования, частой его переналадки. Применение типовых унифицированных процессов создает возможность для разработки типовых загрузочных устройств, существенного сокращения их количества и соответственно затрат при проектировании и изготовлении.

Концентрация операций в результате их объединения в одном технологическом устройстве позволяет сократить число промежуточных операций, например, многократного закрепления и ориентации заготовки в пространстве. Концентрация и интенсификация технологических процессов не должна влиять на их устойчивость. Техпроцесс считается устойчивым, если допустимые технологическими условиями колебания параметров (физико-механических, химических, пластических свойств материала, температурного интервала обработки, износа инструмента, контактного трения, давления и т. п.) не вызывают нарушений хода технологического процесса. Для устойчивости технологического процесса следует его проводить при оптимально стабильных параметрах составляющих его элементов. При использовании средств автоматизации часто приходится ужесточить требования к стабильности свойств, размерам, точности формы заготовки, технологическим и качественным параметрам. Это особенно важно при создании автоматических линий, так как остановка лишь одного загрузочного или передающего устройства приводит к простою дорогостоящего оборудования всей линии.

Основными предпосылками автоматизации  являются:

1) наивысшая степень прогрессивности  технологического процесса;

2) требования обеспечения высокого  качества выполняемых работ на  всех стадиях производственного  процесса, в т.ч. материалов, сырья, комплектующих изделий, полуфабрикатов, конструкторской и технологической подготовки;

3) углубление специализации производства;

4) высокая надежность и безукоризненная  работа инструмента, приборов  и оборудования;

5) высокая степень стандартизации, унификации и типизации всех элементов производственного процесса;

6) технологическая и экономическая  гибкость производственной системы;

7) высокий профессионализм производственного  персонала;

8) техническая и социально-экономическая  целесообразность.

Производство характеризуется  большим разнообразием: применяемых  материалов и их свойств; видов заготовок (штучная, многоштучная, непрерывная  лента, проволока, полоса и т. п.); условий  их обработки (холодная, горячая, в вакууме, под избыточным давлением); характером технологических операций (нагрев, охлаждение, разделение, помол, прессование, пластическое формоизменение, разрушение и т. п.); числом операций, выполняемых на технологическом оборудовании. Каждая из этих особенностей накладывает свои требования на структуру (состав), принцип действия и конструкцию применяемых средств автоматизации. Вместе с тем основные элементы этих средств могут быть объединены в группы в соответствии с общими признаками. Например, средство автоматизации технологического процесса штамповки включает устройство для загрузки и ориентации заготовок (УО3), устройство для подачи заготовок (УП3), устройство для межоперационного транспортирования заготовок (УМТ), устройство удаления деталей (УУД), устройство для удаления отходов (УУО), устройство для складирования деталей (УСД), устройство для механизации процесса смены штамповой оснастки (УСШ). Надежная и безаварийная работа средств автоматизации поддерживается контрольно-блокирующим устройством (КБУ), в функции которого входят контроль правильности положения заготовки и последовательности выполнения устройствами автоматизации движения.

Средства автоматизации и механизации  по выполняемым технологическим  функциям обычно подразделяют на автоматизирующие и механизирующие основные технологические и вспомогательные операции. В зависимости от вида исходной заготовки средства механизации и автоматизации основных технологических операций разделяют на средства, работающие от штучной заготовки или непрерывной (длинномерной) заготовки. Общность устройств первого типа заключается в том, что необходимо непрерывно осуществлять процесс ориентации, фиксации и подачи штучных заготовок в зону обработки. При этом повышается требование к ориентации, контролю правильности положения заготовки и блокированию технологического оборудования.

Принципиальные идеи автоматизации, практические и конструктивные пути ее воплощения зависят от характера  и типа производства. Автоматизация  техпроцессов развивается либо путем  оснащения средствами автоматизации  универсальных машин, либо путем создания специального или специализированного автоматического оборудования. В серийном и крупносерийном производстве целесообразно создание и применение переналаживаемых линий на базе универсального оборудования. Специальное или специализированное оборудование применяется главным образом в массовом производстве. Например, одно- или многопозиционные прессы-автоматы, горяче- и холодноштамповочные прессы-автоматы.

Принципиально новый подход к решению  проблемы автоматизации главным  образом в мелкосерийном серийном производстве - это оснащение технологических машин системами программного управления, создание обрабатывающих центров с управлением от ЭВМ. Широкие возможности открывает применение в производстве промышленных роботов, так как это позволяет автоматизировать технологические процессы, которые традиционными средствами трудно осуществить; обеспечить быструю и простую переналадку на новый технологический процесс, что способствует гибкости производства; создает условия для организации комплексно автоматизированных участков и цехов; повысить качество продукции и объемы ее выпуска; изменить условия труда работающих за счет освобождения их от монотонного, тяжелого, неквалифицированного и опасного труда; сократить номенклатуру средств автоматизации, затраты на их разработку и сроки их внедрения.

Роботы еще отличаются друг от друга  в зависимости: от числа степеней подвижности (с двумя, тремя, четырьмя и более степенями подвижности); возможности перемещения (стационарные, подвижные); способа установки на рабочем месте (напольные, подвесные и встроенные); вида привода (электромеханические, гидравлические, пневматические и т. д.); способа программирования (программируемые обучением, программируемые аналитически); вида системы координат (работающие в прямоугольной, цилиндрической, сферической, угловой и др. системах координат); назначения (технологические, подъемно-транспортные, контролирующие, сварочные, окрасочные, сборочные и т. д.).

Структурно роботы состоят из трех основных компонентов -механической руки (рабочего органа), привода и управляющей системы, включающей датчики определения параметров внешней среды и управляющей ЭВМ.

Автоматизации обработки информации на производстве включает в себя два  процесса: создание и использование  автоматизированных систем управления (АСУ) и систем автоматизированного проектирования (САПР).

АСУ - система «человек-машина», обеспечивающая эффективное функционирование объекта, в которой сбор и обработка  информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники.

САПР - система «человек - машина», обеспечивающая эффективное  проектирование (создание, разработку) объекта, в процессе которого сбор и  обработка необходимой информации, а также выдача результатов осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники.

В зависимости от производственного  объекта существуют различные АСУ  и САПР. Например, автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП), автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП) - система автоматизированного проектирования технологического процесса, автоматизированная система управления предприятием (АСУП).

Классифицировать автоматизированные системы управления можно на три класса. К первому классу будут относить АСУ, в которых объектом управления являются люди, например АСОУ - автоматизированная система организационного управления. Ко второму классу - АСУ, в которых объект управления являются машины, например АСУТП. К третьему - интегрированные АСУ (ИАСУ), в которых объектом управления являются люди и машины.

К таким АСУ относятся автоматизированные системы управления предприятием (АСУП) или интегрированные системы  управления предприятием (ИСУП).

АСУП представляют собой комплексные и сложные системы управления. Поэтому при проектировании и эксплуатации они делятся на подсистемы.

Выделяют две группы подсистем: функциональные и обеспечивающие. Функциональные подсистемы: технико-экономическое  планирование, оперативное управление основным производством, материально-техническое снабжение и сбыт, техническая подготовка производства, управление качеством, бухгалтерский учет. Многие технологические процессы, отличающиеся сложностью связей многочисленных компонентов и необходимостью переработки огромного объема информации, их невозможно реализовать без применения современной информационной технологии и техники. Здесь достаточно привести примеры запуска и управления космическими объектами; обеспечение функционирования автоматических производственных систем; управление сложным энергетическим хозяйством предприятия, города и республики; комплексное медицинское обследование (сердечно-сосудистой системы и головного мозга человека), прогнозирование погоды и многое др. На производстве значительные изменения произошли при внедрении компьютерных технологий при разработке чертежей инструмента и различных технологических устройств, моделировании технологических процессов и испытании новых видов техники, управлении сложными технологическими процессами и оборудованием, организации материально-технического обеспечения производства, ведении организационно-распорядительной документации и др.