Пригадайте:
Наведіть приклади механізаці' технологічних процесів. Якароль людини в ме-хан зованих виробництвах?
Цілі автоматизації:
- підвищення продуктивності праці;
- поліпшення якостіпродукції;
- зниження виробничих витрат;
- підвищення безпеки.
Що таке автоматизація технологічних процесів
На Всесвітньому економічному форумі 2016 р. зазначали, що людство переживає технологічну революцію, яка докорінно змінить наш спосіб життя, роботи, навчання і спілкування. Нічого схожого досі небуло, і як розвиватиметься та до чого приведе ця революція - теж невідомо. На наших очах відбуваєтьсяавтоматизація і роботизація галузей, які видавалися непідвладними машинам.
Автоматизація бере початок у механізації, оскільки автоматизація, з одного боку - це найвища форма механізації, а з іншого - перехід до самокерованих систем.На відміну від механізації, яка звільняє людину відтяжкої фізичної праці, автоматизація виробництва передбачає, що керувати машинами і механізмами маютьприлади й автоматичні пристрої. Донедавна насамперед ішлося про спеціалізовані машини, що виконуютьодноманітні повторювані дії, наприклад на заводі.
Як зауважує C. Ліллі у книжці «Люди, машини й історія», при автоматизації машина обладнується автоматичними контрольними пристроями, які дозволяють їй ніби «спостерігати» за результатами своєї роботи іприймати «рішення», що їй робити далі. Таким чиноммашина набуває здатності самостійно виконувати низку складних операцій. І вона вже не потребує оператора. Роль людини зводиться до конструювання істворення машини та підтримки її у робочому стані.
Етапи автоматизації
У розвитку автоматизації виробництва умовно виділяють три етапи, протягом яких відбувся перехідвід часткової до комплексної автоматизації.
І. Розробка, створення і використання у виробництвіокремих робочих машин і верстатів-автоматів
У цей період з’явилися універсальні верстати з ручним управлінням, універсальні та спеціалізовані напівавтомати і автомати.
Вже перед Першою світовою війною з'явилися автоматизовані універсальнітокарні верстати, на якихзаготовка проходитьпослідовно 6-8 позицій,і на кожній такій позиціїможе відбуватися операція свердління, заточування, нарізання, роз-гортки.
Універсальний верстат - верстат, призначений для виконання багатьох технологічних операцій.
Автомат - машина (або їхня сукупність) здійснює за заданою програмою, без участі людини, процеси отримання, перетворення, передачі і використання енергії, матеріалу та інформації.
Напівавтомат - машина, що самостійно здійснює один повний робочий цикл і вимагає зовнішнього втручання лише для повторення циклу (наприклад, за-вантаження-розвантаження, встановлення заготовки тощо).
Спеціалізовані напівавтомати і автомати використовують для виробництва певних видів продукції.
Основи промислової автоматики почали закладатися в період першої промислової революції. Жозеф Марі Жаккард у 1805 р. створив автоматичний верстат, на якому за допомогою перфокарт можна було виробляти тканини із запрограмованим малюнком. Тільки у Франціїпротягом 7 років були введені в дію 10 тис. таких верстатів.
Іншою подією, що слугувала поштовхом до розвитку робототехніки, стало створення першої обчислювальної машини. Наоснові способу програмування, застосованого Жаккардом, ідею обчислювальноїмашини висловив і розвинув англійськийматематик, економіст і механік ЧарльзБеббідж (1792-1871). Понад 35 років вінпрацював над втіленням своєї ідеї. Розроблена в результаті аналітична машина засвоїми структурними особливостями булавже комп'ютером у сучасному розумінні,мала майже ті самі функціональні блоки,а введення даних здійснювали за допомогою перфокарт. Цю машину не побудуваличерез обмежені можливості тогочасноїтехніки, але Ч. Беббідж увійшов в історіюяк «батько обчислювальної машини».
В Україні одна з перших автоматичних ліній почалапрацювати в 1947 р. наХарківському тракторному заводі. На ній обробляли головки циліндрів для гасовихдвигунів. Згодом на заводі стала до ладу автоматична лінія з обробкиголовок блоків циліндрів для дизельних двигунів ДТ-54.
ІІ. Розробка і впровадження систем автоматичних машин(автоматичних ліній), початок комп'ютеризації виробництва
За масового виробництва технологічний процес передбачав, що робоча деталь передається вздовж довгого ряду машин, кожна з яких виконує певну операцію (наприклад, фрезерування однієї площини, свердліннятощо). У кожної машини був оператор, який мав передавати деталь з конвеєра на машину, закріплювати,вмикати привід та ін. - тобто людина виступала «підсобником» машини. Щоб оптимізувати процес, потрібно було забезпечити автоматичне переміщення деталівід машини до машини, вмикання і вимикання приводутощо. 1954 р. американські інженери Джордж Девол іДжозеф Енгельбергер винайшли спосіб переміщенняпредметів між різними виробничими ділянками на основі керуючої програми наперфокартах, аналогічних до тих, що колись запропонував Ч. Беббідж.
Автоматична лінія (АЛ) - це система машин, розташованих відповідно до послідовності технологічного процесу, що пов'язана єдиною транспортною системою, має єдину систему автоматичного керування і призначена для виконання всіх технологічних операцій без участі людини. Людинамає виконувати початкове налагодження устаткування й усувати проблеми.
У цей період починається впровадження комп’ютерів у виробництво, що відбувалося у двох напрямах:
створення систем комп’ютерного керування автоматами, верстатами з ЧПК (числовим програмним керуванням), автоматичними лініями, промисловими роботами;
автоматизація обробки технологічної інформації (наприклад, САПР - система автоматизованого проектування).
Одним з результатів об’єднання електронно-обчислювальної машини і металообробного верстата стали верстати з ЧПК, які дозволяли без участі людини встановлювати заготовку, обробляти її різними інструментами і відправляти готовий виріб для подальшої обробки.
Поява систем програмування зумовила створення промислових роботів (ПР) - гнучкого обладнання, яке придатне до ефективної роботи в мінливихумовах.
Промисловий робот - автономний пристрій, що складається з механічного маніпулятора (для відтворення рухових функцій руки людини) і системи керування, яку можна перепрограмовувати. ПР застосовуютьдля переміщення об'єктів у просторі та для виконання різних виробничих операцій, наприклад зварювання, фарбування, складання, завантаження устаткування, переміщення тощо.
Робот, який активно взаємодіє із довкіллям, загалом має містити такі системи: керуючу, інформаційно-вимірювальну (сенсорну), систему зв’язку, виконавчу(моторну).
Керуюча, або інтелектуальна система - «мозок» робота. Важлива функція цієї системи - розпізнаванняситуацій і моделювання середовища функціонуванняробота, планування дій і прийняття цілеспрямованихрішень, програмування та оптимізація рухів, а такожорганізація спілкування робота з людиною і пристроями.
Інформаційно-вимірювальна, або сенсорна система - «органи чуття» робота, призначені для сприйняття і перетворення інформації про стан довкілля і самого робота. Як елементи сенсорної системи використовуються телевізійні та оптико-електронні пристрої, лазерні та ультразвукові далекоміри, акустичнідатчики, тактильні, контактні та індукційні датчики,а також датчики положення, швидкості, сил тощо.
Система зв’язку - «мова» робота, слугує для передачі сигналів інформації між системами робота, а також для організації обміну інформацією між роботом і людиною або іншими роботами і пристроями.
Виконавча, або моторна система - це пристрої, призначені для прямого впливу на навколишні об’єктиабо взаємодії з ними відповідно до сигналів керування,що формулюються інформаційно-вимірювальною системою або безпосередньо оператором. Як елементимоторної системи використовуються приводи (двигуни), передавальні пристрої (передачі),маніпулятори та ін.
Слово «робот» вперше вжив як похідне відчеського слова robota -панщина, примусовапраця, у п'єсі «R. U. R.»(«Россумські універсальні роботи») чеськийписьменник Карел Ча-пек (1890-1938).
Поштовхом до появи маніпуляторів промисловогозастосування став початок ядерної епохи.У 1947 р. в США підкерівництвом РаймондаГьорца розробили перший автоматичнийелектромеханічний маніпулятор з копіювальним управлінням, щоповторював рухи люди-ни-оператора і був призначений для переміщення радіоактивнихматеріалів - роботи, якуне могла виконати людина.
ІІІ. Комплексна автоматизація
Комплексна автоматизація передбачає автоматичне виконання всіх виробничих операцій, включаючи допоміжні, транспортні, однак за людиною залишаються функції загального керування і контролю.
За повної автоматизації автоматизуються навіть функції загального керування і контролю.
Джозеф Ен-гельбергер, засновник і президент першої у світі робото-технічної фірми Uni-mation, якого визнають«батьком сучасної промислової робототехніки», вважає, що фахівці,створюючи сучаснихроботів, мають дотримуватися законів робототехніки, які сформулював американськийвчений і письменник-фантаст Айзек Азімов.
Роботизація як основа сучасної автоматизації
На сучасних автоматизованих виробництвах промислові роботи виконують безліч завдань: упакування та сортування продукції, маркування та нанесенняетикеток, переробка та обробка харчових продуктів,полірування, зачищення, шліфування, завантаженняверстатів, фрезерування і свердління, обслуговуванняливарних машин, фарбування, нанесення клею і герме-тиків тощо.
З 2010 р. найбільше роботів використовує автомобільна промисловість. Однак на наших очах її почали стрімко наздоганяти інші галузі.
Промислових роботів використовують вже кілька десятиліть, але їхнє поширення стримувала висока цінаі негнучкість використання. Технологічні прориви, передусім у галузі програмного забезпечення, створилироботів, що здатні пристосовуватися до змін у виробничому циклі.
Водночас роботи дешевшають - настільки, що їх стає вигідно використовувати навіть у країнах із традиційно дешевою робочою силою. А європейські й американські компанії переносять свої потужності ближче доспоживачів продукції.
Донедавна автомати і роботи створювали як знаряддя праці. Мартін Форд, автор бестселера «Повстання роботів», звертає увагу на таке: якщо раніше працівникзавдяки автоматизації отримував досконаліші інструменти для роботи, які підвищували його продуктивність, а отже, й добробут, то тепер роботи самі стаютьпрацівниками, що забирають робочі місця у людей.Автоматизація та високі технології починають конкурувати з людиною - передусім там, де йдеться про одноманітну фізичну й розумову працю.
Використання промислових роботів за галузями, 2013-2015 рр.
Джерело: World Robotics, 2016
Комп'ютеризація швейного обладнання
Комп'ютеризація торкнулася багатьох сфер життя людини, не пройшла вона і повз швейне обладнання. Дуже поширеним є автоматизований розкрій тканини із впровадженням систем автоматизованого проектування (САПР). Інноваційна САПР для швейної фабрики - це досить складна програмно-технічнасистема, яка дозволяє автоматизувати деякі види робіт на різних стадіях виробництва одягу і дає можливість суттєво спростити процес створення одягу, зменшивши його тривалість і збільшивши продуктивність.
Сучасні швейні машини побутового та професійного призначення, оснащені комп'ютером, суттєво спростили їхню експлуатацію, скоротили час виконанняоперацій, підвищили якість роботи і забезпечили більш високу продуктивність.
Переваг сучасних електронних машин перед традиційними механічними або електромеханічними дуже багато. Всі необхідні операції закладені в мікропроцесор, кількість їхня варіюється від 20 до 100. Багато моделей машин оснащені рідкокристалічним дисплеєм, за допомогою якого здійснюється повноціннекерування всіма процесами шиття.
Розширити можливості швейного виробництва здатні комп'ютерні швейно-вишивальні машини. Вони оснащені блоком для вишивання, мають підключення
до комп'ютера та можуть самостійно створити будь-який візерунок. Функція оператора полягає лише в тому, щоб вчасно міняти колір нитки та заправлятитканину в п'яльці. Така апаратура створює візерунки в техніці рішельє, гладь,мережка, хрестик та інші. Повністю комп'ютеризована машина має необмеженіможливості, створює понад 10 видів петель, виконує 500 робочих і декоративнихоперацій. Виробник зацікавлений у своїх клієнтах, тому з кожним роком удосконалює своє обладнання і прямує у бік полегшення праці людини.
Застосування комп'ютерної техніки в побуті
Пригадайте, як використовують комп'ютери у конструюванні швейних виробів. Які існують комп'ютерні програми для конструювання швейних виробів? З якими з нихви працювали?
Сьогодні на ринку програмних продуктів представлена велика кількість САПР закордонного й вітчизняного виробництва, які здатні забезпечити автоматизоване виконання всіх етапів проектування швейного виробу: від створенняескізу за допомогою графічних редакторів до вдягання віртуального виробу наелектронний манекен. Створюють ескізи та технічні рисунки моделей одягу задопомогою спеціальних програм - графічних редакторів, серед яких широко відомі Corel Draw, Adobe Illustrator тощо.
У мережі Інтернет є програми, які працюють у режимі он-лайн. Знявши мірки та обравши модель, можна за допомогою програми побудувати викрійку. Інший тип програм, які допоможуть побудувати викрійку, потребує встановлення на комп’ютер. Проте й можливості у них більші. Серед великої кількості можнавиокремити такі системи, найпростіші в користуванні: «Грація», «Леко», Grafis,«Компас-3D», «Закрійник», Red Cafe, Optitex та ін. З ними ви знайомилися у8-му класі. Але є ще програми, якими можна користуватися, займаючись різними техніками рукоділля:
Програми для перегляду і створення схем вишивки.
Якщо ви хочете самостійно розробити схему вишивки хрестом, наприклад за світлиною або малюнком, це можна зробити за допомогою спеціальних програм
для вишивки хрестом, які є в Інтернеті. Найбільш зручні з них Pattern Maker, PCStitch, PATCrossStitchPro.
Існують сайти, на які можна просто завантажити малюнок, задати бажану кількість хрестиків по шириній висоті, кількість кольорів і отримати готову схему.
Калькулятор рівномірного додавання або зменшення кількості петель.
Калькулятор розраховує рівномірне додавання або зменшення петель на початку і в кінці ряду. Додаток невимагає встановлення на комп’ютер і працює в браузері(Opera, Mozilla Firefox, Google Chrome, InternetExplorer та ін.). Тепер з'явилася можливість додаватиабо убавляти петлі тільки зліва, тільки справа або зобох боків одночасно. За допомогою калькулятора визможете визначити, скільки петель у яких рядах потрібно додавати або зменшувати, щоб отримати необхідну деталь виробу.
Програма DB-BEAD для складання схем візерунків для в’язаних джгутів. Вона безкоштовна та легка в освоєнні, але доступна тільки англійською і німецькоюмовами.
Принтери з технологією BD-друку поступово освоюють галузь виробництва одягу, передусім виробництводизайнерських моделей. На Тижні високоїмоди в Парижі нідерландський модельєрАйріс Ван Херпен представила колекцію «Напруга», всі моделі якоїбули створені за допомогою BD-принтера. Цятехнологія дає змогувикористовувати длявиготовлення одногопредмета одягу кількарізних матеріалів. Такийпідхід дозволяє вирішити проблеми, пов'язаніз міцністю та еластичністю речей. Одяг, надрукований BD-принте-ром, поки що можнапобачити тільки на показах мод. Але, можливо, в недалекому майбутньому ми зможемо,не виходячи з дому,надрукувати собі новусорочку, вечірню сукнюабо навіть шубу.
Запитання та завдання для повторення
1. Що таке автоматизація технологічних процесів?
2. Що таке автоматична лінія?
3. Схарактеризуйте етапи автоматизації виробництва.
4. Наведіть приклади автоматизації, комп’ютеризації та роботизації технологічних процесів.
5. Обґрунтуйте застосування автоматичнихпристроїв на виробництві й у побуті.
Творче завдання
Користуючись інформаційними джерелами, складіть каталог комп’ютерних програм длявишивання, в’язання гачком, в’язання спицями, печворка, плетіння бісером тощо.
Створіть презентацію.
Це матеріал з підручника Трудове навчання 9 клас Терещук (дівчата)