Вся электронная библиотека >>>

 Роботы >>>

 

 

 ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ


Раздел: Наука и техника

 

ГЛАВА 10 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

  

Промышленные роботы, получившие самое широкое применение в производственной деятельности человека, являются одним из наиболее эффективных средств комплексной механизации и автоматизации технологических и транспортно-перегрузочных процессов. Использование их в различных производствах всегда предполагает получение существенного положительного эффекта, характеризуемого следующими показателями: 1) ростом производительности труда, 2) повышением качества продукции, 3) укорением перехода с выпуска одного вида продукции на другой, 4) снижением затрат на производство единицы продукции, 5) улучшением условий труда

Естественно, что полной гарантии достижения высокого положительного эффекта при роботизации какого-либо конкретного производства не существует. Так, в частных случаях при высвобождении рабочих из технологического процесса с целью улучшения условий труда и замены их роботами могут увеличиться затраты на производство единицы продукции, благодаря неоправданному выбору сложных и дорогих ПР, широкие функциональные возможности которых не соответствуют простоте данного технологического процесса Возможны и другие непрогнозируемые негативные явления в процессе внедрения промышленных роботов, существенно снижающие положительный эффект.

Издержки роботизации во многом обсуловлены недостаточно глубоким предварительным анализом роботизируемого технологического процесса, неудачным выбором типов ПР применительно к данному производству, недооценкой роли различных вспомогательных устройств и приспособлений, нерешенностью некоторых проблем эксплуатации роботизированного производства, в частности, дефицитом квалифицированных кадров по обслуживанию, наладке и программированию ПР, недоучетом специфических правил техники безопасности роботизированных производств и др.

Таким образом, внедрение промышленных роботов в производство, или роботизация производства, - сложный процесс, требующий тщательной подготовительной работы, касающейся не только технических, но кадровых и социальных проблем, детального проектирования и качественной реализации проекта роботизации. Целесообразность и успешность роботизации во многом зависят от вида производства и степени соответствия возможностей и качеств роботов характеру производства

Рассмотрим подробнее основные показатели современного производства - производительность, гибкость и уровень автоматизации.

Производительность - это количество продукции, изготавливаемое за единицу времени (час, смену, сутки, год). В зависимости от вида изделия и потребности в нем производительность может колебаться от единиц (для уникальных изделий) до десятков, сотен тысяч и миллионов (для массовых изделий - метизов, шарикоподшипников, стеклотары и т.п) выпускаемых изделий за определенное время. Рост производительности обусловлен прежде всего ускорением технологического процесса, т.е. сокращением времени, потребного на изготовление одного изделия.

Гибкость - способность производства легко перестраиваться при изменении вида продукции, т.е. возможность в течение относительно небольшого отрезка времени (часа, смены, месяца) производить разнообразную продукцию, отличающуюся, например, по форме, техническим параметрам или размерам. Так, цех, оборудованный универсальными металлорежущими станками, относится к производству с высокой гибкостью, поскольку за короткое время (смену, сутки) там может быть изготовлено на том же оборудовании несколько небольших партий изделий, отличающихся по размерам, форме, материалу.

Примерами производств с очень малой гибкостью служат узкоспециализированные линии, выпускающие один-два типа обычно стандартных изделий (шарикоподшипники, спички, строительный кирпич, бритвенные лезвия и т.п.). Переход в этом случае к другой, даже не очень отличающейся от прежней, продукции связан с необходимостью длительной остановки линии, переналадки или замены части технологического оборудования. В современных условиях, когда потребительские свойства постоянно обновляющейся продукции имеют первостепенное значение, гибкость производства становится важнейшим критерием его уровня, повышает конкурентоспособность предприятия.

Уровень автоматизации определяется степенью участия человека в производственном технологическом процессе. При полном отсутствии рабочих, постоянно обслуживающих технологический процесс, можно говорить о наиболее высоком уровне автоматизации - "безлюдной технологии". Четких общих градаций уровней автоматизации для всех отраслей производства пока нет, а имеющиеся частные оценки во многом условны. Применительно к машиностроительной отрасли можно назвать следующие уровни автоматизации технологических процессов в порядке их возрастания:

первый уровень - автоматизация цикла обработки детали, когда в заданной последовательности автоматически выполняются операции от первой до последней. Примером реализации этого уровня служат станки с числовым программным управлением;

второй уровень - автоматизация подачи, установки и снятия детали со станка дополнительно к автоматизации цикла обработки; "технологические машины (станки) при этом должны быть состыкованы с соответствующими автоматическими манипуляционными устройствами или ПР;

третий уровень - автоматизация контроля качества инструмента, обработки детали, хода технологического процесса; здесь требуются дополнительные устройства, обладающие специфическими свойствами очувствления и адаптации;

четвертый уровень - автоматизация переналадки технологического оборудования при переходе с одного типа продукции к другому; этот уровень, самый высокий по отношению к предыдущим, обеспечивает высокую гибкость производства, но требует кроме универсальных ПР использования дорогих современных средств автоматического управления, базирующихся на мощных ЭВМ и весьма сложном программно-алгоритмическом обеспечении.

 Производства в зависимости от их производительности, гибкости и уровня автоматизации принято разделять на массовые, серийные (крупно- средне- и малосерийные) и единичные. взаимное расположение областей (обозначены цифрами), занимаемых этими производствами в координатах "производительность - гибкость - уровень автоматизации".

Массовое производства 1 характеризуется стабильным и долговременным (на протяжении нескольких лет) изготовлением однородной, ограниченной по номенклатуре продукции в больших (массовых) количествах, а потому отличается малой гибкостью с высоким уровнем автоматизации (жесткая автоматизация) и очень высокой производительностью. Высокий уровень автоматизации достигается применением быстродействующих узкоспециализированных технологических машин и автооператоров.

Серийное производство отличается достаточно широкой номенклатурой изготавливаемой продукции, выпуск которой периодически повторяется. По мере перехода от крупносерийного 2 к среднесерийному 3 и, далее, к мелкосерийному 4 производствам снижаются производительность и уровень автоматизации, но возрастает гибкость.

Единичное производство 5 имеет по сравнению с другими производствами максимальную гибкость, но самые низкие производительность и уровень автоматизации.

В настоящее время существуют устойчивые тенденции к созданию высокопроизводительных, гибких и высокоавтоматизированных производств, имеющих все три показателя маскимально возможными. Такие производства располагаются в области 6 и называются гибкими автоматизированными производствами (ГАП).

Создание гибких автоматизированных производств является фундаментальной задачей современного промышленного производства, однако ее реализация связана с преодолением серьезных трудностей как творческого, так и технико-экономического характера Современные ГАП в качестве органической составной части содержат в своем составе ПР, что обусловлено комплексом специальных качеств их:

возможностью работать полностью в автоматическом режиме по заранее заданной программе (высокий уровень автоматизации),

способностью быстро переходить от выполнения работы по одной программе к работе по другой (большая гибкость),

способностью обеспечивать минимальное время рабочего цикла, благодаря большим скоростям перемещения рабочих органов, быстрому и точному их позиционированию, повышенным манипуляционным свойствам (высокая производительность).

Таким образом, ПР отличаются высокими значениями именно тех показателей, которые определяют уровень различных видов производств, что и позволяет при внедрении промышленных роботов резко повысить все или отдельные показатели, превращая (или приближая) роботизированные производства в ГАП. В качестве иллюстраций к вышеизложенному рассмотрим примеры сочетания различных производств с ПР.

Начнем с применения ПР в массовом производстве, имеющем большую производительность, высокий уровень автоматизации, но весьма ограниченную гибкость, характеризуемую малой номенклатурой и однотипностью выпускаемой продукции.

Основой современных массовых производств являются автоматические линии. Если она предназначена для выпуска только одного вида изделия (нулевая гибкость), то ее высокие производительность и автоматичность достигаются применением так называемых жестких средств автоматизации, надежных, быстродействующих и относительно простых.

Замена этих средств, не требующих перепрограммирования, роботами нецелесообразна, поскольку оказывается ненужной присущая ПР гибкость, не обеспечиваются повышение производительности и снижение затрат на единицу продукции.

Однако в современных условиях все чаще возникает необходимость одновременного выпуска нескольких отличающихся между собой изделий, что заставляет устанавливать параллельно несколько линий с жесткой автоматизацией, каждая из которых выпускает один вид продукции. При этом в условиях меняющегося спроса на тот или иной вид продукции может возникнуть ситуация, когда одна из автоматических линий будет недогружена и даже остановлена, а другая - перегружена, не обеспечивая выпуска нужного объема продукции. В этом случае более удобно и выгодно использовать одну линию, на которой одновременно, т.е. с достаточно частым чередованием, можно выпускать несколько видов изделий в зависимости от потребности.

Разумеется, что такое чередование связано с периодическими и весьма трудоемкими перестройками линии - частичной заменой и переналадкой технологического и вспомогательного оборудований, изменением режимов работы и последовательности выполняемых операций и др., а повышенные трудоемкость и затраты времени на перестройку линии существенно сдерживают ее производительность. Здесь в качестве наиболее надежного средства разрешения противоречия выступают промышленные роботы. Присущие им качества позволяют резко сократить время перестройки линии, взять на себя многие функции вспомогательного оборудования и рабочих. Ярким примером роботизированной линии массового производства служит линия сборки-сварки кузовов легковых автомобилей, когда на одной линии практически по безлюдной технологии выпускаются одновременно изделия различных (5 - 8) модификаций.

Единичные производства характеризуются возможностью выпуска продукции многих видов на одном и том же оборудовании, что обусловлено, с одной стороны, универсальностью применяемого оборудования, с другой - практически неограниченной производственной гибкостью человека-рабочего, непосредственно занятого, в технологическом процессе. Любой современный ПР не может пока сравниться по производственной гибкости с рабочим. Поэтому замена человека во многих единичных технологических процессах, например, в сложных сборочных операциях, далеко не всегда возможна и экономически оправдана, поскольку требуемые при этом роботы должны обладать искусственным интеллектом, огромным объемом памяти и весьма большой стоимостью. Однако исключать полностью перспективу применения ПР в единичном производстве не следует. Преимущества ПР перед рабочим несомненны и заключаются в высокой скорости и точности выполнения операций, обеспечении стабильного качества выполняемого технологического процесса, возможности функционировать в дискомфортных и неприемлемых для человека условиях. 424

Эти качества ПР в ряде случаев могут оказаться решающими при выборе их для какого-либо единичного производства или процесса..

Серийные производства, занимающие промежуточное положение между массовым и единичным, для приближения их к ГАП требуют повышения всех показателей, но прежде всего, пожалуй, уровня автоматизации. Таким образом, роботизация серийных производств позволяет реализовать все положительные качества ПР. Особенно эффективно их использование в мелко- и среднесерийном производствах, обычно имеющих относительно невысокий уровень автоматизации.

Заключая рассмотрение роли промышленных роботов в различного вида производствах, можно сказать, что основная цель роботизации - приближение этих производств к наиболее современному их виду - гибким автоматизированным производствам.

Потребность роботизации промышленного производства, разумеется, не исчерпывается рассмотренными тенденциями. Существенное значение имеет сам характер технологического процесса - его сложность, стабильность, специфичность и т.п. Так, сравнительная простота многих технологических операций, устойчивость условий их выполнения, специфика труда (монотонность, вредность, опасность) обусловили широкое (до 80 - 90 % всего парка ПР) применение роботов в машиностроении, причем большинство этих роботов относятся к роботам первого поколения.

Роботизация таких отраслей, как строительство, горная промышленность, сельское хозяйство и др., осложняется необходимостью применения для ряда сложных процессов (например, монтажа работ на строящемся объекте, селективной подземной добычи полезных ископаемых, сборки плодов с одновременной оценкой их качества и сортировкой) роботов второго и третьего поколений. Однако мировой опыт свидетельствует о последовательном движении и в этог^ направлении.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  ОСНОВЫ РОБОТОТЕХНИКИ

 

Смотрите также:

 

Роботы для станков и линий. Промышленный робот

Такие роботы называются промышленными. Большинство промышленных роботов — это роботы-манипуляторы.
Второй этап. 70-е гг. – микропроцессоры, волоконно-оптическая передача информации, промышленные роботы, биотехнология.

 

Особенности монтажа зданий. Монтаж зданий легкого типа. Монтаж зданий...

Монтаж зданий легкого типа. Эти одноэтажные промышленные здания имеют ограниченные геометрические параметры (пролет и высоту), в них часто отсутствуют мостовые краны.
При блочном монтаже применяют монтажные краны грузоподъемностью 40...50 т. Укрупнительную...

 

Роботы. Значение происхождение слова Робот

Такие роботы называются промышленными. Большинство промышленных роботов — это роботы-манипуляторы. Они имеют механическую «руку», которой управляют с пульта управления, и систему рычагов и двигателей, приводящих ее в действие.

 

АНДРОИДЫ - рукотворные человекообразные роботы и механизмы

За прошедшие с появления промышленных роботов. десятилетия люди уже привыкли, что робот - это "шкаф на колесиках, с. манипуляторами", даже если это робот-секретарь или робот-животновод.