Общие сведения о программном управлении и его системах.

Современная автоматизация расширяет интеллектуальные способности человека, освобождает человек не только от необходимости непосредственно и постоянно участвовать в производственном процессе, но и берет на себя часть функций, связанных с управлением и контролем процессов производства.

Для современного производства характерна его компьютеризация или электронная автоматизация. Пронизывая все этапы создания и производства продукта, компьютеризация означает совершенно новый подход к организации современного производственного процесса.

Программное управление- управление режимом работы объекта по заранее заданному алгоритму (программе).

Программное управление технологическим оборудованием и процессами охватывает управление движением машин, механизмов, транспортных средств и изменением параметров технологического процесса.

К оборудованию с программным управлением относят:

- автоматические линии (АЛ);

- станки с числовым программным управлением (ЧПУ);

- промышленные роботы (см. раздел 2.2);

- автоматизированные системы управления (АСУ);

- гибкие производственные системы (см. раздел 2.1);

- системы автоматизированного проектирования (САПР).

Автоматическая линия – система основного и вспомогательного оборудования, автоматически выполняющая весь процесс изготовления или переработки продукции или её составляющих..

Различают специальные автоматические линии, которые предназначены только для обработки определённых изделий, специализированные автоматические линии, которые способны производить однотипную продукцию в некотором диапазоне параметров, универсальные автоматические линии, предназначенные для изготовления широкой номенклатуры однотипной продукции.

В отличие от гибких производственных систем автоматические линии не приспособлены на быстрый переход на выпуск новой продукции и наиболее целесообразны в условиях крупносерийного и массового производства.

Станки с ЧПУ – разновидность технологического оборудования, снабжённого микропроцессорным блоком, обеспечивающим автоматическое проведение режимов и последовательности обработки по определённой программе, а по мере необходимости - изменение режимов и последовательности обработки при изменении программы обработки в рамках технологических возможностей оборудования.

Исходная программа вводится в считывающее устройство станка, в котором исходные данные преобразуются в соответствующие командные импульсы, управляющие исполнительными механизмами оборудования. Как правило, станки с ЧПУ снабжаются соответствующими контрольно-измерительными приборами, позволяющими следить за процессом обработки и, в случае необходимости, его корректировать. Кроме того, современные станки с ЧПУ имеют соответствующие датчики, следящие за состоянием рабочих инструментов и исполнительных механизмов станка с целью обеспечения требуемого качества обработки (т.н. способность к самоконтролю).

Несмотря на их достаточно высокую стоимость, станки с ЧПУ целесообразно применять для мелкосерийного и индивидуального производства. По сравнению с автоматическими линиями, работающими по одной программе, станки с ЧПУ универсальны, переналадка станков, смена программы обработки занимает считанные минуты.

Автоматизированная система управления (АСУ) - совокупность экономико-математических методов, технических средств (средств связи, устройств отображения информации и т.д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с поставленной целью.

Классическая АСУ состоит из основы и функциональной части. В основу входят: информационная база, техническая база, математическое обеспечение, экономико-математическая база. К функциональной части относят набор взаимосвязанных программ, автоматизирующих конкретные функции управления (оперативное планирование, финансово-бухгалтерская деятельность, маркетинговая деятельность и т.д.)

Основные типы автоматизированных систем управления:

- системы общезаводского управления, ориентированные на автоматизацию функций управления предприятием (АСУП);

- системы управления технологическими процессами (АСУТП), образующие совместно с современным комплексом основных и вспомогательных агрегатов и машин автоматизированные технологические комплексы (АТК);

Основная тенденция развития автоматизированных систем – объединение локальных АСУ с целью создания интегрированных систем, в которых сочетаются автоматизация решения экономических задач и задач административного управления с автоматизацией управления технологическими процессами, проектирования изделий и технологии.

Повышение научно-технического уровня и эффективности АСУ создало предпосылки для разработки систем боле высокого класса – многоуровневых интегрированных автоматизированных систем управления - ИАСУ.

ИАСУ включает в себя:

· АСУП (организационно – управленческая сторона производственной деятельности);

· АСУТП (технико-технологическая сторона производственной деятельности);

· САПР – (конструкторско-технологическая сторона производственной деятельности).

Эти компоненты ИАСУ взаимосвязаны, образуют единый контур организационно – экономического управления, управления технологическими процессами и процесса технической подготовки производства.

«Мозг» АСУ – это система быстродействующих ЭВМ. На ЭВМ возлагаются функции информирования, справочные, советующие функции, а также функции контроля за протеканием производственного процесса.

Система автоматизированного проектирования (САПР) представляет собой комплекс технических средств, программного обеспечения и работников, осуществляющих диалоговую связь с ЭВМ с целью создания (проектирования) новых объектов.

В настоящее время в мире наиболее широкое при­менение получают следующие виды САПР:

· однопроцессорные системы, в которых центральный процессор обеспечивает обслуживание всех задач пользователей при едином банке данных;

· мультипроцессорные системы, в которых взаимо­действие пользователей осуществляется через общую память и банк данных;

· распределенные системы, в которых наряду с цент­ральным процессором (базовой ЭВМ) и общим бан­ком данных используются периферийные процессоры.

Кроме базовых ЭВМ, САПР комплектуются боль­шим количеством периферийных устройств: устройст­вами ввода, отображения и редактирования символь­ной и графической информации; устройствами, пред­назначенными для автоматической подготовки и выво­да технической документации; автоматизированными контрольно-диагностическими системами (тестера­ми), управляемыми программами САПР.

Для ввода больших объемов графической инфор­мации широко используются графические планшеты и кодировщики, позволяющие переводить данные с ри­сунков и чертежей в цифровой форме в память ЭВМ.

Отображение и редактирование графической ин­формации обычно выполняются с помощью графиче­ских дисплеев. Графический дисплей позволяет представлять информацию, вводимую в ЭВМ и выводимую из нее, в виде схем, рисунков, чер­тежей, графиков с множеством цветовых оттенков, что улучшает восприятие, облегчает ввод сложной графической информации.

По назначению различают:

- системы автоматизированного проектирования конструкторского и назначения;

- системы автоматизированного проектирования технологического назначения;

- комбинированные САПР.

К разрабатываемым и внедряемым САПР для машиностроительного производства предъ­являются следующие основные требования:

- охват все­го набора операций проектируемых технологических процессов;

- проектирование технологии обработки деталей раз­личных классов (тела вращения, корпусные, штампо­ванные и т. п.);

- проектирование операционных эски­зов и операционных карт механической обработ­ки с элементами нормирования;

- возможность работы в интерактивном режиме с применением дисплейного комплекса;

- взаимодействие САПР с АСУП и ГПС.

Современные САПР отличаются высокой производи­тельностью, большим пакетом прикладных программ, способ­ностью к объединению с другими системами, порта­тивностью и унификацией. Новейшие системы строят­ся по модульному принципу, что повышает гибкость их использования, улучшает адаптацию к новым зада­чам, облегчает поиск ошибок, делает возможным ши­рокую стандартизацию элементов и дальнейшее рас­ширение систем.

Основные преимущества использования САПР в производстве:

- ориентация на перспективные технологические процессы (например, лазерную технологию);

- обеспечение снижения затрат на проектирование;

- рост производительности труда проектировщиков;

- сокращение сроков технологической подготовки производства;

- повышение качества проектирования;

- сокращение численности персонала низкой квалификации.

Наибольшего эффекта от применения систем авто­матизированного проектирования следует ожидать при комплексной автоматизации всех процессов создания документации на изделие, т. е. проектирования, конструирования и технологической подготовки производства.

ВЫВОДЫ

1. Комплексная автоматизация предполагает такую организацию производственных процессов, которая соответствует технологии производства, а также требованиям равномерного, непрерывного и интенсивного использования всей технологической системы без участия человека при стабильном качестве выпускаемой продукции. Комплексность автоматизации проявляется в том, что она охватывает не только рабочие, но и вспомогательные элементы технологического процесса.

2. Гибкое автоматизированное производство позволяет за короткое время при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудования, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры.

3. Гибкая производственная система является высокоинтенсивной и трудосберегающей формой производства, она сравнима по производительности с автоматической линией, а по гибкости - с универсальным оборудованием. Как высший уровень автоматизации гибкое автоматизированное производство должно включать в себя полную автоматизацию проектирования и технологической подготовки производства.

4. Промышленные роботы эффективно включаются в автоматические линии, становятся частью гибких автоматизированных производств, способны быстро и без существенных затрат перестраиваться на производство изделий различных видов, приспосабливаться к изменяющимся условиям производства. Представляя собой новый вид рабочей машины, роботы могут эксплуатироваться изолированно или целыми комплексами, управляемыми ЭВМ.

5. Генеральное направление комплексной автоматизации производственных процессов - не в замене человека при обслуживании известных машин и аппаратов, а в создании высокоинтенсивных технологических процессов и высокопроизводительных средств производства, работающих без участия человека.

6. Роторная технологияобработки или производства изделий характеризуется высокой степенью концентрации технологических операций за счёт многопозиционной и малоинструментальной обработки, совмещённой во времени, непрерывным транспортированием обрабатываемых объектов, совмещённым с их технологической обработкой.

7. Невысокая степень гибкости роторных и роторно-конвейерных линий, необходимость остановки для переналадки при переходе на выпуск новой продукции ставит определённые ограничения использования роторной технологии в серийном производстве.

8. Информационная технология создана для производства, передачи, отбора, трансформации и использования информации в виде звука, текста, графического изображения и цифровой информации. В основе данных систем используются компьютерные и телекоммуникационные технологии (базирующиеся на микроэлектронике), которые, в свою очередь, могут использоваться совместно с другими видами технологий для усиления конечного эффекта. Важнейшее значение использования информационной технологии состоит именно в том, что она открывает пути прогресса без дальнейшего наращивания материально-энергетического потребления.

9. Технологическими средствами реализации информационной технологии являются быстродействующие ЭВМ на микропроцессорной основе (информационная техника), соединённые между собой устойчивыми каналами связи (например, на оптоэлектронной основе), позволяющими эффективно обмениваться необходимой информацией. Инструментальными средствами информационной технологии являются программное и математическое обеспечение.

10. Генеральным направлением развития информационной технологии на современном этапе является решение задачи автоматизации всего пути от формулировки проблемы пользователем до её решения. Поэтому создание новой технологии обработки информации на ЭВМ становится одной из центральных проблем создания искусственного интеллекта.

11. Концепция электронной конторы подразумевает такое учреждение, где практически все конторские, управленческие операции, включая сбор информации, ее анализ, подготовку управленческих решений и распоря­жений, осуществляются с помощью электронной техни­ки, на базе децентрализованной сети рабочих мест.

12. В основе системы, реализующей технологию виртуальной реальности, лежит компьютерная динамичная трёхмерная модель какого-либо объекта реального мира. Принципиальным отличием компьютерных программ, создающих виртуальный мир, от традиционных систем компьютерной графики, передающих только зрительную информацию, является воздействие на несколько органов чувств одновременно: зрения, слуха, осязания.

МОДУЛЬ 3 (контролирующий)

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. Почему гибкую автоматизированную технологию и созданные на её основе гибкие автоматизированные производства называют технологией XXI века?

2. Что представляют собойгибкие автоматизированные производственные системы?

3. Какие уровни гибких автоматизированных производственных систем можно выделить? Чем они отличаются друг от друга?

4. Какие четыре основных элемента включает в себя современное производственное оборудование? Что его отличает от традиционных машин?

5. Что такое комплексная автоматизация? Почему автоматизация должна быть комплексной?

6. Перечислите и охарактеризуйте важнейшие принципы автоматизации производства.

7. Дайте определение гибкому производству. Какие группы производств различают по степени гибкости?

8. Чем принципиально отличается переналаживаемая технология от перестраиваемой технологии?

9. Позволяет ли жёсткая технология осуществлять переход на выпуск новой продукции? Почему?

10.Сформулируйте основные преимущества и недостатки гибкой автоматизированной технологии.

11.Какие структурные элементы включает в себя гибкая производственная система? Каково назначение каждого из элементов?

12.Что такое гибкий производственный модуль? Каково его назначение в ГПС?

13.Что такое станок типа «обрабатывающий центр»? Каково его принципиальное отличие от традиционного оборудования?

14.Что такое роботизированный технологический комплекс (РТК)? Каково его назначение в ГПС?

15.Какие технологические характеристики гибких производственных систем являются основными?

16.Почему гибкая производственная система является высокоинтенсивной и трудосберегающей формой производства?

17.Что представляет роботизация современного промышленного производства?

18.Что представляет собой промышленный робот?

19.Какие три поколения промышленных роботов Вам известны? Чем они отличаются друг от друга?

20.На какие группы подразделяют роботы по роду деятельности?

21.Какие группы роботизированных технологических комплексов Вам известны?

22.Что представляют роботизированные автоматические линии? В чём заключаются их достоинства и недостатки?

23.Какие три основных компонента включает в себя конструкция промышленного робота? Каково функциональное назначение каждого из компонентов?

24.Перечислите и охарактеризуйте технические характеристики функционирования промышленных роботов.

25.Что такое качество промышленного робота? В чём оно заключается?

26.В чём заключаются важнейшие принципы роботизации промышленного производства? Почему их необходимо соблюдать при внедрении роботов в производство?

27.В чём заключается сущность роторной технологии?

28. Почему роторную технологию относят к одному из направлений комплексной автоматизации производства?

29.Какие основные элементы включает в себя роторная машина? Каково назначение каждого из элементов?

30.Что представляют собой роторно-конвейерные машины и линии? Каково их отличие от традиционных роторных машин?

31.Выделите достоинства и недостатки роторной технологии.

32.Что представляет собой информационная технология? Каковы её особенности по сравнению с другими представителями производственных технологий?

33.Что является технологическими средствами реализации информационной технологии?

34.Что является инструментальными средствами реализации информационной технологии?

35.Перечислите и охарактеризуйте важнейшие предпосылки развития информационной технологии в сфере материального производства.

36.Что представляет собой компьютер с обогащенной структурой? Какие возможности он дает?

37.Что представляет собой концепция электронной конторы? В чем её преимущества?

38.В чем заключается сущность технологии виртуальной реальности?

39.В чем заключаются достоинства и недостатки технологии виртуальной реальности? Каковы основные сферы её применения?

40.Что представляет собой программное управление производственным процессом? Какое оборудование относят к оборудованию с программным управлением?

41.Что представляют собой автоматические линии? Какие виды автоматических линий Вам известны?

42.Что представляют собой станки с числовым программным управлением? В чем их достоинства и недостатки?

43.Что представляет собой автоматизированная система управления (АСУ)? Какие основные элементы она включает в себя?

44.Какие основные типы АСУ Вам известны? Чем они отличаются друг от друга?

45.Что такое САПР? Каково их назначение? Какие виды САПР Вам известны?

ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ

Гибкая автоматизированная производственная система - совокупность технологического оборудования и систем обеспечения его работы в автоматическом режиме, способных самостоятельно переналаживаться при переходе на производство новых изделий.

Автомат – устройство или совокупность устройств, выполняющих по заданной программе без непосредственного участия человека все операции в процессах получения, преобразования, передачи и распределения (использования) энергии, материалов или информации.

Автоматизация – применение технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации.

Гибкое производство - производство, которое позволяет за короткое время при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудования, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) -автономно функционирующая единица технологического оборудования с программным управлением, предназначенная для производства изделий произвольной номенклатуры, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции.

Гибкое автоматизированное производство (ГАП) - совокупность гибких производственных систем, образующих законченную технологическую цепочку обработки изделия, с автоматизированными складами исходных материалов и готовых изделий, системой обслуживания станков и инструментов.

Обрабатывающий центр (ОЦ) – многооперационный, многоинструментальный металлорежущий станок с ЧПУ, выполняющий разнообразные операции механообработки (точение, фрезерование, нарезание резьбы и т.д.).

Роботизированный технологический комплекс (РТК) -автономно функционирующая совокупность технологического оборудования, промышленного робота и средств их оснащения. В отличие от гибкого производственного модуля роботизированный технологический комплекс предназначен для выполнения вспомогательных операций.

Промышленный робот - многократно программируемое многофункциональное устройство, предназначенное для манипулирования и транспортирования деталей, инструментов, специализированной технологической оснастки посредством программируемых движений для выполнения разнообразных задач.

Роботизированная автоматическая линия (РАЛ) -объединение группы робототехнических комплексов в одну технологическую цепочку изготовления какой-либо продукции.

Роторная технология –процесс обработки или производства изделий, характеризуемый высокой степенью концентрации технологических операций за счёт многопозиционной и малоинструментальной обработки, совмещённой во времени, непрерывным транспортированием обрабатываемых объектов, совмещённым с их технологической обработкой.

Информационная технология - совокупность методов и средств сбора, хранения, поиска, переработки, преобразования, распространения и использования информации в различных сферах деятельности.

Технология виртуальной реальности –реализация компьютерной динамичной трёхмерной модели какого-либо объекта реального мира, которая может воспроизводиться либо на экране дисплея, либо в специальных стереоскопических «очках», состоящих из двух миниатюрных экранов, вмонтированных внутри надеваемого на голову шлема, либо на экране во всю стену.

Программное управление- управление режимом работы объекта по заранее заданному алгоритму (программе).

Автоматическая линия – система основного и вспомогательного оборудования, автоматически выполняющая весь процесс изготовления или переработки продукции или её составляющих.

Станок с числовым программным управлением (ЧПУ) – разновидность технологического оборудования, снабжённого микропроцессорным блоком, обеспечивающим автоматическое проведение режимов и последовательности обработки по определённой программе, а по мере необходимости - изменение режимов и последовательности обработки при изменении программы обработки в рамках технологических возможностей оборудования.

Автоматизированная система управления (АСУ) - совокупность экономико-математических методов, технических средств (средств связи, устройств отображения информации и т.д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с поставленной целью.

Система автоматизированного проектирования (САПР)- комплекс технических средств, программного обеспечения и работников, осуществляющих диалоговую связь с ЭВМ с целью создания (проектирования) новых объектов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Самойлов М.В., Мочальник И.А. Прогрессивные технологии промышленного производства: Учебн. пособие. – Мн.: БГИНХ, 1991 – 81 с.

2. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: В 2 ч.: учеб. пособие для вузов / Под ред. И.В.Ченцова. – Мн.: Выш. шк.,1989. – 325 с. ил.

3. Скотт П. Промышленные роботы - переворот в производстве. - М.: Экономика, 1987. - 303 с., ил.

4. Информатика в технологии. Сб. ст./ Под ред. Фролова К.В. - М.: Знание, 1987. - 71 с.

5. Принципиально новые технологии // Сб. Новое в жизни, науке, технике. Сер. Техника. - 1990. - N 6. - с. 64.

6. Техника новых технологий // Сб. Новое в жизни, науке, технике. Сер. Техника. - 1989. - N 5. - с. 64.

7. Кошкин Л.И. В ожидании ротора; Завестовская И.Н., Катулин В.А. Лазеры и дырки. - М.: Знание, 1990. - 64 с. - (В помощь лектору. Библиотечка “Эра новых технологий”).

8. АСУ сегодня и завтра / Р.С.Седегов и др. – Мн.: Беларусь, 1988. – 128 с.:ил.

МОДУЛЬ 1 (обучающий)

3. Прогрессивные технологии производства и обработки новых конструкционных материалов и изделий