Механизация и автоматизация производственных процес­сов - это комплекс мероприятий, предусматривающих широ­кую замену ручных операций машинами и механизмами, вне­дрение автоматических станков, отдельных линий и произ­водств.

Механизация производственных процессов означает замену ручного труда машинами, механизмами и другой техникой.

Механизация производства непрерывно развивается, со­вершенствуется, переходя от низших к более высоким фор­мам: от ручного труда к частичной, малой и комплексной механизации и далее к высшей форме механизации - автома­тизации.

В механизированном производстве значительная часть тру­довых операций выполняется машинами и механизмами, меньшая - вручную. Это частичная (некомплексная) механиза­ция, при которой могут быть отдельные слабомеханизирован­ные звенья.

Комплексная механизация - это способ выполнения всего комплекса работ, входящих в данный производственный цикл, машинами и механизмами.

Высшей степенью механизации является автоматизация производственных процессов, которая позволяет осуществлять весь цикл работ без непосредственного участия в нем человека, лишь под его контролем.

Автоматизация - это новый тип производства, который подготовлен совокупным развитием науки и техники, прежде всего переводом производства на электронную основу, с помо­щью применения электроники и новых совершенных техничес­ких средств. Необходимость автоматизации производства вы­звана неспособностью органов человека с нужной быстротой и точностью управлять сложными технологическими процесса­ми. Огромные энергетические мощности, большие скорости, сверхвысокие и сверхнизкие температурные режимы оказались подвластны только автоматическому контролю и управлению.

В настоящее время при высоком уровне механизации ос­новных производственных процессов (80%) в большинстве отраслей все еще недостаточно механизированы вспомогатель­ные процессы (25-40), многие работы выполняются вручную. Наибольшее количество вспомогательных рабочих использу­ется на транспорте и перемещении грузов, на погрузочно-разгрузочных работах. Если же учесть, что производитель­ность труда одного такого работника почти в 20 раз ниже, чем у занятого на комплексно-механизированных участках, то ста­новится очевидной острота проблемы дальнейшей механиза­ции вспомогательных работ. Кроме того, необходимо учиты­вать то обстоятельство, что механизация вспомогательных работ в промышленности обходится в 3 раза дешевле, чем основных.

Но основной и самой важной формой является автомати­зация производства. В настоящее время счетно-решающие ма­шины все более решительно входят во все области науки и техники. В будущем эти машины станут основой автоматиза­ции производства и будут управлять автоматикой.

Создание новой автоматической техники будет означать широкий переход от трехзвеньевых машин (рабочая маши­на - передача - двигатель) к четырехзвеньевым системам машин. Четвертое звено - кибернетические устройства, при помощи которых обеспечивается управление огромными мощ­ностями.

Основными ступенями автоматизации производства яв­ляются: полуавтоматы, автоматы, автоматические линии, участки- и цехи-автоматы, заводы- и фабрики-автоматы. Пер­вой ступенью, представляющей собой переходную форму от простых машин к автоматическим, являются полуавто­маты. Принципиальная особенность машин этой группы за­ключается в том, что целый ряд функций, осуществляющихся ранее человеком, здесь передан машине, однако за рабочим еще сохраняются определенные операции, обычно трудно поддающиеся автоматизации. Высшей ступенью является со­здание заводов- и фабрик-автоматов, т.е. полностью автома­тизированных предприятий.

Основными показателями, характеризующими уровень ме­ханизации и автоматизации, являются:

Коэффициент механизации производства

где К мп - коэффициент механизации производства;

V М - объем продукции, произведенной с помощью машин и механизмов;

V общ - общий объем выработанной продукции на предприятии;

Коэффициент механизации (автоматизации) труда (К^.т)

где N М - количество рабочих, занятых на механизированных (авто­матизированных) работах, чел.;

Np - количество рабочих, выполняющих ручные операции;

Коэффициент механизации (автоматизации) работ (Кр)

где V М - объем работ, выполненный механизированным (автомати­зированным) способом;

V общ - общий объем работ;

Уровень автоматизации Y а на практике довольно часто определяют из выражения

где K а - количество автоматического оборудования в штуках или его стоимость в рублях;

К - количество или стоимость неавтоматического оборудова­ния.

Необходимо отметить, что этот показатель уровня автома­тизации, определенный на основе сопоставления применяемо­го автоматического и неавтоматического оборудования, не совсем точно характеризует уровень автоматизации на пред­приятии.

В определенной мере уровень механизации производства характеризует и такой показатель, как техническая вооружен­ность труда (Кт.в.) который определяется из выражения

где Фа - среднегодовая стоимость активной части основных произ­водственных фондов;

N - среднесписочная численность работников предприятия или рабочих.

Экономическая и социальная значимость механизации и автоматизации производства заключается в том, что они по­зволяют заменить ручной труд, особенно тяжелый, машинами и автоматами, повысить производительность труда и на этой основе обеспечить реальное или условное высвобождение ра­ботников, улучшить качество производимой продукции, сни­зить трудоемкость и издержки производства, увеличить объем производства и тем самым обеспечить предприятию более высокие финансовые результаты, что дает возможность улуч­шить благосостояние работающих и их семей.

Решающими критериями для оценки вновь созданной машины являются степень повышения производительности труда и степень облегчения и безопасности труда. Облегчение и безопасность труда при работе на станке или любой машине достигается механизацией и автоматизацией ручных операций.

Механизацией производственного процесса называют замену мускульной энергии человека механической путем использования машин и механизмов, приводимых в движение различными двигателями (электрическими, паровыми, гидравлическими и др.). Механизация исключает тяжелый физический труд при выполнении основных и вспомогательных операций в процессе производства. Например, механизация процесса установки детали на станок с помощью электротельфера или поворотного крана устраняет тяжелую работу по ручному подъему заготовки.

Комплексная механизация представляет собой высшую ступень механизации. Она состоит в применении систем машин, механизмов и других технических средств, увязанных между собой по производительности, обеспечивающих исполнение технических и других производственных операций по всему циклу производственного процесса без применения ручного труда, за исключением операций по управлению машинами и механизмами, их регулированию и наладке. Комплексная механизация создает условия для перехода к высшей ступени механизации - автоматизации и комплексной автоматизации производства.

Автоматизация предусматривает применение приборов, машин, приспособлений, позволяющих осуществлять производственные процессы без физических усилий человека, лишь под его контролем. В качестве примера можно привести любую автоматическую машину, станок-автомат, способные выполнить свойственную им работу без участия человека. Так, налаженный прутковый токарный автомат будет самостоятельно вытачивать заданные детали в требуемом допуске до тех пор, пока не израсходуется весь пруток. Постоянного присутствия рабочего у такого автомата не требуется, он периодически наблюдает за ходом работы станка; в этом случае мы имеем дело с автоматической обработкой детали.

Комплексная автоматизация процессов производства - это автоматические системы машин, механизмов и средств автоматического контроля и управления операциями, которые обеспечивают выполнение производственного процесса по всему циклу без участия человека, с обеспечением заданной производительности и качественных параметров процесса. Функции человека при комплексной автоматизации сводятся к контролю за ходом процессов, работой оборудования и средств автоматизации.

Автоматизация в машиностроении применяется главным образом в крупносерийном и массовом производстве. Она получила большое распространение в автомобильной и тракторной промышленности, в производстве сельскохозяйственных машин, электромоторов, подшипников, швейных машин, холодильников и т. д. В этих производствах имеется большое число автоматических линий и установок, выполняющих цикл операций одного технологического характера (изготовление шестерен, валиков и т. д. деталей, сборка отдельных комплектов и узлов), комплексно автоматизированы цехи и целые заводы.

Поскольку в автоматизированном производстве труд рабочего сводится к наблюдению за работой машин, число несчастных случаев, связанных с непосредственной работой оборудования, чрезвычайно мало. Несчастные случаи в автоматических цехах происходят, как правило, при наладке, ремонте и монтаже оборудования, а также вследствие нерациональной расстановки оборудования и организации рабочих мест. Таким образом, чем более механизирован и автоматизирован труд, тем меньше вероятность появления травматизма. Механизация и автоматизация призваны не только обеспечить дальнейший рост производительности общественного труда, но и устранить в социалистическом хозяйстве тяжелые и вредные для здоровья условия труда.

Механизация и автоматизация должны быть характерны не только для крупносерийного и массового производства. Эти мероприятия необходимо проводить в производствах с небольшой номенклатурой изделий, т. е. в единичном и мелкосерийном производстве. В настоящее время широко применяют автоматические линии, которые обладают большой гибкостью и позволяют использовать их для обработки деталей, отличающихся формой и размерами. Возможность быстрой переналадки таких линий значительно расширяет область их применения.

Основное направление повышения производительности и безопасности труда в машиностроении при единичном и мелкосерийном производстве заключается в более широком применении станков с программным управлением. В этих видах производства рабочий большую часть времени занят чтением чертежа и выбором наилучшего способа обработки, особенно при точных и сложных работах. Принцип программного управления освобождает рабочего от этих операций, и выбор наилучшего режима работы станка производится до начала производственного процесса. Вся информация о форме и размерах детали, о способе обработки и последовательности операций сообщается не в виде чертежа рабочему, а передается с помощью перфорированной или магнитной ленты, карты и т. п. непосредственно в станок.

Программное управление широко применяется для нормализованных рабочих головок (узлов) в агрегатных переналаживаемых станках и даже для автоматизации обычных универсальных станков широкого профиля. При работе на станках с программным управлением рабочий производит установку и закрепление заготовки, осуществляет пуск станка и снимает обработанную деталь. Ему нет надобности находиться в опасной зоне станка. Установка, закрепление и снятие детали со станка производится при выключенных рабочих головках, которые отводятся на безопасное расстояние.

В последние годы быстро распространяется новый вид оборудования для металлообработки - это станки и комплексы станков с программным управлением и автоматической сменой режущего инструмента, так называемые «обрабатывающие центры» и «машинные комплексы». Отличительными особенностями «обрабатывающих центров» являются автоматическая смена режущего инструмента и возможность выполнения в автоматическом цикле токарных, сверлильных, фрезерных и резьбонарезных операций в любом доступном для подвода режущего инструмента месте обрабатываемой детали. Эти станки имеют два и более столов, позволяющих совместить машинное время с вспомогательным временем, что дает возможность рабочему производить установку заготовки и снятие обработанной детали вне опасной зоны.

«Машинные комплексы» представляют собой соединение нескольких «обрабатывающих центров» в единую систему машин с помощью автоматических подъемно-транспортных устройств, работающих по соответствующим программам. Объем ручных операций при этом сводится к минимуму.

В общем комплексе задач по автоматизации технологических процессов большое значение имеют операции загрузки, закрепления и снятия деталей. Даже «машинные комплексы» не освобождают рабочего от тяжелого и изнурительного труда, связанного с разгрузочно-установочными операциями. Механизация загрузки и разгрузки превращает обычное неавтоматическое оборудование в автоматизированное и значительно сокращает долю ручного труда. Такие машины могут использоваться как самостоятельно, так и легко встраиваться в автоматические линии. Обычно механизмы загрузки и выгрузки сочетаются с зажимными приспособлениями машины, поэтому рабочий не входит в непосредственный контакт с опасной зоной.

При измерении деталей вручную в процессе обработки неизбежно попадание рук рабочего в опасную зону машины. Ручные операции контроля всегда являются причинами травм. Безопасность работы достигается устранением ручных операций контроля, заменой ручного контроля различными устройствами. Для непрерывного измерения параметров обрабатываемых деталей применяются автоматические и полуавтоматические устройства.

Полуавтоматические устройства при достижении деталью требуемых размеров автоматически подают сигналы (световой или показание шкалы) и рабочему необходимо только остановить станок. Автоматические устройства в отличие от полуавтоматических включают (или переключают) рабочие движения машины при достижении требуемых размеров детали.

Таким образом, при выборе технологического процесса необходимо руководствоваться тем, чтобы освободить рабочего не только от излишней физической нагрузки, но и от нервного напряжения, связанного с возможной опасностью работы на станке. Все это в первую очередь достигается автоматизацией и механизацией ручных операций. Если конструктор или технолог в результате предусмотренной автоматизации отдельных движений сумеет высвободить из технологического процесса ручной труд, то тем самым он значительно уменьшит вероятность возникновения травматизма.

Введение

Механизация производства позволяет повысить производительность труда, освобождает человека от выполнения тяжелых, трудоемких и утомительных операций. Особенно актуальна проблема механизации труда на вредных и опасных для здоровья человека производствах.

Механизация производства способствует рациональному и экономному расходованию сырья, материалов и энергии, снижению себестоимости и повышению качества продукции. Наряду с совершенствованием и обновлением технических средств и технологий механизация производства неразрывно связана с повышением уровня квалификации и организации производства, изменением квалификации работников.

В данной работе рассматривается технико-экономическая оценка уровня механизации работ (на примере автодорожного строительства).

Успешное строительство каждой автомобильной дороги во многом зависит от качества организации работ, от того, насколько рационально будут использованы рабочие, машины, транспорт.

В настоящее время еще не разработаны методы объективной комплексной оценки качества организационной работы и нет единого показателя, с помощью которого можно было бы дать исчерпывающую оценку уровня организации работ. Структура специализированных подразделений, выбор средств механизации для их оснащения, порядок взаимодействия, система поставок материалов, обеспечение транспортом и другие организационные факторы комплексно влияют на сроки, качество и стоимость строительства.

Общие основы механизации производственных процессов

Механизация производственного труда - замена мускульной человеческой энергии путем использования механических машин и механизмов, которые производятся в движение разнообразными двигателями. C помощью механизации можно исключить тяжелый физический труд.

Механизация комплексная -- высшая ступень механизации. При такой механизации применяются системы машин и механизмов, которые связаны между собой по производительности, обеспечивают выполнение технических и производственных управляющих операций. Механизация комплексная позволяет перейти к автоматизации, как обычной, таки комплексной.

При автоматизации производства применяются приборы, машины и приспособления, осуществляющие производственные действия без применения физической силы человека, однако работа осуществляется под его контролем. Постоянного присутствия работника система не требует достаточно периодического наблюдения за ходом работы.

Комплексная автоматизация -- это автоматические системы, обеспечивающие контроль и управление процессами без участия человека c помощью заданных параметров работы. Человеку отводиться лишь функция контролера хода процессов, работы оборудования и средств автоматизации.

Автоматизация чаще всего применяется на крупных производствах c массовым характером работы. Широко распространена как в мясной, так и в молочной промышленности. В подобных производствах есть большое количество линий, которые выполняют одну технологическую функцию. Комплексно автоматизируются цехи и заводы.

В результате сведения человечество труда к минимуму количество производственных травм практически равно нулю. Большая часть несчастных случаев приходится на ремонт и наладку оборудования, a также на нерациональную расстановку оборудования и организацию рабочих мест. Таким образом, большое количество автоматизированного и механизированного труда позволяет уменьшить травматизм на производстве. Также автоматизация и механизация позволяют устранить работу человека во вредных и тяжелых для работы условиях труда.

Механизация и автоматизация требуются не только на больших однотипных производствах. Необходима она и на предприятиях c единичным и мелкосерийном производством. В настоящее время существует огромное количество автоматизированных линий, которые позволяют облегчить и обезопасить труд рабочего. Возможность быстрого переоснащения подобных линий позволяет использовать их в самых различных производственных процессах.

В мелкосерийном производстве повысить эффективность и производительность труда можно c помощью широкого применения станков c управлением специальными программами. В мелкосерийном производстве большую часть времени y рабочего занимает чтение и выбор оптимального варианта чертежа. Автоматизированная программная система позволяет освободить рабочего от этих операции, выбор приемлемого режима работы система сделает сама до начала процесса производства. Вся информация o форме, размере детали и прочие сведения передается рабочему c помощью магнитной ленты или карты непосредственно на станок.

Программное управление все чаще используется агрегатными переналаживаемыми станками, универсальными, широкого профиля для их автоматизации. При работе c программным управлением рабочий запускает станок и снимает готовый продукт. Таким образом, исключается нахождение работника в опасной зоне работы станка. Все перечисленные действия выполняются при отключенных рабочих агрегатах.

Машинные комплексы -- это несколько соединенных центров в единую машинную систему c помощью разнообразных устройств, каждое и которых работает на соответствующей программе. Ручной труд сведен к минимуму.

При автоматизации технологических процессов большое внимание уделяют загрузке. Даже использование машинных комплексов не может освободить рабочего от тяжелого погрузочно-разгрузочного труда. Механизированная загрузка почти вдвое снижает объем ручного труда благодаря превращению обычного оборудования в автоматизированное. Такие машины используются как самостоятельно, так и встраиваются в автоматические линии. Загрузка и выгрузка чаще всего сочетается c зажимными приспособлениями машины, поэтому ручной труд происходит е удалении от опасной зоны работы.

При ручном измерении рабочий подвергает риску свои руки, вводя их в потенциально опасную зону. Ручные контрольные операции чаще всего становятся причиной производственных травм. Безопасность работы осуществляет автоматизированный операционный контроль c помощью различных устройств. Для непрерывного измерения используются автоматические и полуавтоматические машины.

Полуавтоматические устройства отслеживают изменения и по достижению необходимых показателей подают световые сигналы. Рабочему при этом необходимо лишь произвести остановку. Автоматические устройства сами включают рабочие передвижения устройства по достижению необходимых показателей.

Таким образом, технологический процесс освобождает рабочего не только от тяжелого физического труда, но и от постоянного нервного напряжения, связанного c потенциальной опасностью его работы. Этого легко достигнуть c помощью перехода на автоматическое и механическое выполнение ручного труда. Использование современных наработок и освобождение человека от ручных операций поможет избежать травматизма в процессе работы, что является улучшением безопасности труда.

Механизация производства, т.е. замена ручного труда машинным, является одним из основных направлений научно-технического прогресса в промышленности. Последовательное внедрение средств механизации представляет собой важнейший источник облегчения труда, повышения его производительности, роста объёма производства и экономии затрат труда.

Уровень механизации основного производства (цеха, предприятия) определяется такими показателями: степень механизации труда См.т, уровень механизации производственных процессов Ум.п.п.

Степень механизации труда (в %)

где Чм - численность рабочих основного производства, занятых механизированным трудом; Ч - общая численность рабочих основного производства.

Уровень механизации производственных процессов (в %)

где Тз - общие затраты труда в основном производстве, выраженные в условных нормах ручного труда, чел.-ч; Тр - затраты оставшегося ручного труда в основном производстве, чел.-ч.

В качестве условных норм ручного труда на единицу продукции основного производства взяты затраты труда производственных рабочих при условии выполнения всех трудовых процессов вручную без каких-либо элементов механизации.

Общие затраты труда по цеху основного производства выраженные в условных нормах ручного труда (в чел.-ч.)

где Т1, Т2,…, Тn - условные нормы ручного труда на 1000 дал продукции по каждой схеме (операции) обработки виноматериалов, чел.-ч.; Р1,Р2,…,Рn - объём обработки виноматериалов по каждой схеме (операции) обработки, тыс. дал; n - число операций.

Общие затраты труда в основном производстве предприятия (объединения), выраженные в условных нормах ручного труда (в чел.-ч.)

где Тзц - общие затраты труда в основном производстве i - го цеха, выраженные в условных нормах ручного труда, чел.-ч.; n - количество цехов предприятия.

Затраты оставшегося ручного труда (в %):

где Тт - фактическая технологическая трудоёмкость продукции цеха (предприятия), чел.-ч.; См.т - степень механизации труда в цехе (предприятии), %.

Фактическая технологическая трудоёмкость продукции (в чел.-ч)

где Ч - численность рабочих цеха (предприятия), занятых в основном производстве; t - годовой фонд рабочего времени одного рабочего, ч.

Определение уровня механизации вспомогательного производства и ПРТС (погрузочно-разгрузочные, транспортные и складские работы) работ. При определении уровня механизации вспомогательного производства предприятий вторичного виноделия необходимо исходить из тех же методологических положений, что и при определении уровня механизации основного производства. При этом структурные подразделения вспомогательного производства предприятия следует рассматривать как самостоятельные производственные единицы, выпускающие соответствующую продукцию.

Общие затраты труда во вспомогательном производстве винзавода, выраженные в условных нормах ручного труда, Тз (в чел.-ч) можно рассчитать по формуле:

где Тз р.о - общие затраты труда на ремонт и обслуживание оборудования за год, чел.-ч.; Тз т.х - общие затраты труда на обслуживание тепловых и холодильных установок за год, чел.-ч.; Тз з.с - общие затраты труда на поддержание зданий и сооружений в рабочем состоянии, чел.-ч.; Тз п.р - общие затраты труда на ПРТС работах, чел.-ч.

Общие затраты труда на ремонт оборудования за год, выраженные в условных нормах ручного труда, Тз р.о (в чел.-ч) составит:

где Эр.о - условная норма ручного труда на ремонт и обслуживание оборудования в 1 условную ремонтную единицу (Ремонтная единица - это условно выбранный объём ремонтных работ, производимых при определённом соотношении трудозатрат ремонтных рабочих различных профессий. Значение трудоёмкости одной ремонтной единицы по капитальному ремонту равно 35 нормо-ч.), чел.-ч.; Vр.о - среднегодовой объём ремонтных работ, условных ремонтных единиц.

Формула для определения уровня механизации производства в целом по винзаводу имеет следующий вид:

где Тз О - общие затраты труда в основном производстве в условных нормах ручного труда в расчете на годовой объём производства, чел.-ч.; Тз Э - Общие затраты труда на обслуживание тепловых и холодильных установок, выраженные в условных нормах ручного труда, чел.-ч.; Тз З.С - общие затраты труда на поддержание зданий и сооружений на предприятии в рабочем состоянии, выраженные в условных нормах ручного труда, чел.-ч.; Тз Г - общие затраты труда на грузопотоках предприятия, выраженные в условных нормах ручного труда, чел.-ч.; Тз Р.О - затраты оставшегося ручного труда в основном производстве в расчете на годовой объём производства, чел.-ч.; Тз Р.В - затраты оставшегося ручного труда во вспомогательном производстве, чел.ч.

Расчет показателей механизации производства по подразделениям и по заводу в целом, производится на основании данных о численности рабочих по основному, вспомогательному производству и ПРТС работам.

По вышеуказанной методике рассчитываем показатели уровня механизации производственных процессов по видам производств (таблица 4).

Таблица 4

Показатели уровня механизации по видам производств

Относительно высокий уровень механизации основного производства предприятия объясняется прежде всего тем, что подавляющее большинство технологических процессов связано с перекачиванием виноматериалов, которое, как известно осуществляется механизированным способом, кроме того, в цехах розлива такие трудоемкие операции, как мойка бутылок и розлив вина в бутылки, а также бракераж готовой продукции и наклейка этикеток, полностью механизированы.

Для выявления резервов механизации труда на винзаводе целесообразно провести анализ структуры численности рабочих по видам производств.

В настоящее время в основном производстве ОАО "Ударный" занято 63 человека, что составляет 37,3% общего количества рабочих; во вспомогательном производстве 43 человека, или 25,4%, на ПРТС работах 63 человека, или 37,3% (таблица 5).

Таблица 5

Структура численности рабочих по видам производств

Из таблицы 5 видно, что в целом по обследованному предприятию более половины рабочих (54,2%) занято ручным трудом. Особенно велик удельный вес рабочих, занятых ручным трудом, на ПРТС работах (58,8%). Во вспомогательном производстве этот показатель составил 51,2%.

Результаты анализа структуры численности вспомогательных рабочих и рабочих, занятых на ПРТС работах приведены в таблицах 6-7.

Таблица 6

Структура численности вспомогательных рабочих

Функции вспомогательного производства	Численность рабочих
	удельный вес, %	занятых ручным трудом	занятых механизированным трудом
всего человек	удельный вес, %	Всего человек	Удельный вес, %
Ремонт оборудования
Энергоснабжение
Поддержание зданий и сооружений в рабочем состоянии

Таким образом, несмотря на значительную степень механизации труда на предприятии ОАО «Ударный», ручным трудом занято более половины всего количества рабочих, что является большим резервом для дальнейшей механизации труда (см. таблицы 5, 6, 7).

Таблица 7

Структура численности рабочих, занятых на ПРТС работах

Механизация и автоматизация производственных процессов является одним из главных направлений технического прогресса. Цель механизации и автоматизации - облегчить труд человека, оставляя человеку функции обслуживания и контроля, повысить производительность труда и улучшить качество изготовляемых изделий.

Рис. 3.2. Манипулятор модели АШ-НЮ-1, используемый для механизации погрузочных операций, в том числе загрузки оборудования

Механизация - направление развития производства, характеризуемое применением машин и механизмов, заменяющих мускульный труд рабочего (рис. 3.2).

По степени технического совершенства механизация делится на следующие виды:

частичная и малая механизация, характеризуется применением простейших механизмов, чаще всего передвижных. Малая механизация может охватить части движений, оставляя немеханизированными многие виды работ, операций, процессов. К механизмам малой механизации могут быть отнесены тележки, простые подъемные средства и др.;

полная, или комплексная механизация, включает в себя механизацию всех основных, вспомогательных, установочных и транспортных операций. Этот вид механизации

характеризуется применением достаточно сложного технологического и подъемно-транспортного оборудования.

Высшей ступенью механизации является автоматизация. Автоматизация означает применение машин, приборов, аппаратов, приспособлений, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, а лишь под его контролем. Автоматизация производственных процессов неизбежно связана с решением процессов управления, которые также должны быть автоматизированными. Отрасль науки и техники, которая решает системы управления автоматическим оборудованием, называют автоматикой. Автоматика основывается на управлении, контроле, сборе и переработке информации об автоматическом процессе при помощи технических средств - специальных приборов и устройств. Автоматизированная система управления (АСУ) основывается на применении современной электронно-вычислительной техники и электронно-математических методов в управлении производством и призвана способствовать повышению его производительности.

Автоматизация производственных процессов также делится на две части:

частичная автоматизация, охватывает часть выполняемых операций при условии, что остальные операции выполняются человеком. Как правило, автоматически выполняется непосредственное воздействие на изделие, т. е. обработка, а загрузочные операции заготовок и повторное включение оборудования производится человеком. Такое оборудование называется полуавтоматическим;

полная или комплексная автоматизация, характеризуется автоматическим выполнением всех операций, в том числе и загрузочных. Человек только заполняет загрузочные устройства заготовками, включает автомат, контролирует его действия, осуществляя подналадку, смену инструмента и удаление отходов. Такое оборудование называется автоматическим. В зависимости от объема внедрения автоматического оборудования различаются автоматические линии, автоматический участок, цех и завод.

Как показала практика, обыкновенные схемы автоматизации и комплексной автоматизации эффективно применяются только в крупносерийном и массовом производстве. В многономенклатурном производстве, где требуется частая переналадка потока, обыкновенные схемы автоматизации мало пригодны. Оборудование, оснащенное стационарными системами автоматизации, не позволяет переходить на управление с ручным режимом. Под обыкновенной схемой автоматизации подразумевают применение загрузочных устройств (склизов, лотков, бункеров, питателей и др.) и обрабатывающего оборудования, приспособленного для выполнения автоматических операций. Обработанные изделия удаляются с помощью устройства для приема обработанных изделий (склизы, лотки, магазины и др.).

Автооператоры и механические руки, давно применяемые в обыкновенных схемах автоматизации, послужили прототипами для нового вида автоматизации. Новый вид автоматизации с применением промышленных роботов (ПР) позволяет решить вопросы, которые не могут быть решены с помощью обыкновенных схем автоматизации. Промышленные роботы, по замыслу их разработчиков, предназначены для замены человека на опасных для здоровья тяжелых и утомительных работах. Они основываются на моделировании двигательных и управляющих функций человека.

Промышленные роботы решают сложные процессы сборки изделий, сварку, окраску и другие сложные технологические операции, а также загрузку, транспортировку и складирование деталей. Новый вид автоматизации имеет ряд качественно отличающих его от других видов свойств, дающих ПР значительные преимущества перед обыкновенными схемами:

высокие манипуляционные свойства, т. е. способность перемещать детали по сложным пространственным траекториям;

собственную систему привода;

систему программного управления;

автономность ПР, т. е. невстроенность их в технологическое оборудование;

универсальность, т. е. способность перемещать в пространстве изделия различного типа;

сопрягаемость с достаточно большим числом типов технологического оборудования;

переналаживаемость на различные сменяющие друг друга виды работ и изделий;

возможность отключения ПР и перехода на ручное управление оборудованием.

В зависимости от участия человека в процессах управления роботами их делят на биотехнические, автономные.

Биотехнические - это дистанционные копирующие роботы, управляемые чаловеком. Управление роботом может быть выполнено с пульта при помощи систем рукояток, рычагов, клавишей, кнопок или посредством «надевания» на руки, ноги или корпус человека специальных устройств. Эти устройства служат для воспроизведения движений человека на расстоянии с необходимым увеличением усилий. Такие роботы называются роботами-экзоскелетонами. Роботы полуавтоматического действия также относятся к биотехническим роботам.

Автономные роботы работают автоматически при помощи программного управления.

За относительно долгую историю развития робототехники создано уже несколько поколений роботов.

Роботы первого поколения (программные роботы) характеризуются жесткой программой действий и элементарной обратной связью. К ним обычно относятся промышленные роботы (ПР). В настоящее время эта система роботов наиболее разработана. ПР первого поколения делятся на универсальные, целевые ПР подъемно-транспортной группы, целевые роботы производственной группы. Кроме того, роботы распределяются на типоразмерные ряды, на ряды по максимальной производительности, по радиусу обслуживания, по числу степеней подвижности и т. д.

Роботы второго поколения (очувствленные роботы) обладают координацией движения с восприятием. Программа управления этими роботами осуществляется при помощи ЭВМ.

К роботам третьего поколения относятся роботы с искусственным интеллектом. Эти роботы создают условия для замены человека в области квалифицированного труда, имеют способности к адаптации в процессе производства. Роботы третьего поколения способны понимать язык, могут вести диалог с человеком, планировать поведение и др.

Осуществляя комплексную автоматизацию технологических процессов участков, цехов и заводов, создают роботизированные технологические комплексы (РТК). Роботизированныйтехнологический комплекс представляет собой совокупность технологического оборудования и промышленных роботов. РТК размещается на определенной площади и предназначается для одной или нескольких операций в автоматическом режиме. Оборудование, входящее в РТК, делится на оборудование обрабатывающее, обслуживающее и оборудование контроля и управления. К обрабатывающему оборудованию относится основное технологическое оборудование, модернизированное для работы с промышленными роботами. Обслуживающее оборудование содержит устройство для размещения деталей на входе в РТК, межоперационные транспортирующие ч накопительные устройства, устройства для приема обработанных изделий, а также промышленные роботы (рис. 3.3). Оборудование контроля и управления обеспечивает режим работы РТК и качество выпускаемой продукции.

Pиc. 3.3. Напольный робот с горизонтальной выдвижной рукой и консольным механизмом подъема ПР-4

Повышению эффективности применения промышленных роботов способствует рациональное сокращение номенклатуры ПР и улучшение их приспособляемости (адаптивности). Это достигается типизацией ПР. Производится всесторонний анализ производства, группировка объектов роботизации и установление типов и основных параметров ПР. Типизация ПР является основой для развития их унификации, которая должна быть направлена на обеспечение возможности создания роботов путем агрегатирования. Чтобы обеспечить принцип агрегатирования, производится стандартизация: 1) присоединительных размеров приводов, передаточных механизмов и датчиков обратной связи; 2) рядов выходных параметров приводов (мощностей, скоростей и т. п.); 3) методов связи устройств программного управления с исполнительными и измерительными устройствами.

Результатом работ по унификации ПР должно явиться создание их оптимального типажа и системы агрегатномодульного построения. Агрегатно-модульная система построения промышленных роботов - это совокупность методов и средств, обеспечивающих построение разных типоразмеров ПР кз ограниченного числа унифицированных узлов (модулей и агрегатов). Она позволяет использовать минимальное число серийно выпускаемых функциональных узлов, которые выбирают по специальным промышленным каталогам. Это дает возможность в многономенклатурном производстве быстро перестроить роботизированные системы машин на выпуск новой продукции. На базе ПР с агрегатно-модульным построением основывается гибкое автоматизированное производство (ГАП).

Планирование внедрения механизированного и автоматизированного оборудования связано с анализом производства. Анализ производства сводится к выявлению ряда условий, которые способствуют применению этого оборудования. Анализу не подлежит производство, связанное с применением тяжелого ручного труда. Механизация и автоматизация тяжелого ручного труда является первостепенной задачей и не зависит от результатов экономического расчета.

Проектирование механизации и автоматизации технологических процессов необходимо начинать с анализа существующего производства. Во время анализа выясняются и уточняются те особенности и специфические отличия, на базе которых выбирается тот или иной тип оборудования. Предпроектная стадия разработки механизации и автоматизации производственных процессов включает в себя решение ряда вопросов.

1. Анализ программы выпуска изделий включает в себя изучение: годовой программы выпуска изделии, стабильности и перспективы выпуска; уровня унификации и стандартизации; специализации и централизации производства; ритмичности производства; грузооборота (грузооборот представляет собой общую массу прибывающего и отправляемого груза - для погрузочных операций). Необходимо запомнить, что эффективность механизации и автоматизации процесса в большой степени зависит от программы выпуска изделий. Устройства механизации и автоматизации в массовом и мелкосерийном производстве будут значительно различаться.

2. В анализ технологического процесса изготовления изделий, подлежащего механизации и автоматизации, входит: определение пригодности технологического процесса для механизации и автоматизации; выявление недостатков действующего технологического процесса; определение трудоемкости основных и вспомогательных операций;

сравнение действующих режимов изготовления с режимами, рекомендуемыми в справочниках; анализ применения групповой технологии; разделение технологического процесса на классы.

К первому основному классу относятся процессы, которые требуют ориентации заготовки (детали) и характеризуются наличием обрабатываемого инструмента. Эти процессы свойственны основной номенклатуре изделий, которые изготовляются резанием, давлением или собираются, контролируются и т. п. Ко второму основному классу относятся процессы, которые не требуют ориентации заготовки (детали), в них вместо обрабатывающего инструмента используют рабочую среду. К ним относятся термическая обработка, галтовка, мойка, сушка и т. п.

К первому переходному классу относятся процессы, которые требуют ориентации заготовки (детали), но инструмент отсутствует, и его роль выполняет рабочая среда; нанесение местных покрытий, контроль твердости намагничиванием и т. п. Ко второму переходному классу относятся процессы, которые не требуют ориентации заготовки (детали), но в них участвует обрабатывающий инструмент; изготовление деталей методом порошковой металлургии, производство металлокерамических и керамических деталей и др.

3. Анализ конструкции изделия, при этом устанавливается четкость обработки изделия и полнота технических требований к изготовляемой детали; исследуется форма, размеры, материалы, масса изделия и устанавливается пригодность для того или иного вида механизации и автоматизации.

4. Подбор информации по разным видам механизации и автоматизации. До начала работы должны быть известны все приемы и технологические схемы, а также оборудование, приборы и средства, освоенные промышленностью. Перед принятием решения производится поиск информации по производству аналогичных изделий в стране и за рубежом.

5. Экономический расчет эффективности предполагаемой механизации и автоматизации производства.

6. Разработка и согласование рекомендаций по изменению действующих производственных условий. Рекомендации разрабатываются на основе проведенного анализа и к ним могут быть отнесены: проведение унификации, т. е. приведение к одному типоразмеру близких по конструкций изделий; изменение последовательности технологических операций или применение совершенно нового прогрессивного технологического процесса; использование группового технологического процесса близких по конструкции изделий; применение нового вида заготовки изделия; уточнение и при необходимости изменение технических требований чертежа; изменение формы и размеров изделия; изменение материала изделия.

7. Принятие решения по использованию определенного принципа механизации и автоматизации и составление технического задания на разработку.