Методы автоматизации производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Роботы в машиностроении

2. Роботы в металлургии

3. Роботы в химической и нефтеперерабатывающей промышленности

4. Роботы в легкой и пищевой промышленности

5. Программное обеспечение для промышленных роботов

Заключение

Введение

Представляете ли вы современный мир без промышленности? Конечно, нет. В современном мире человечество просто не может развиваться без индустриальной сферы, которая является важнейшей отраслью народного хозяйства большинства государств мира. Промышленная отрасль оказывает значительное воздействие на экономическую, политическую, научную и социальную жизнь общества. Развитие современных технологий касается в первую очередь промышленности. Понятие «автоматизация производства» уже давно не новое, ведь ещё в средине 20-го века в США и в СССР начали появляться первые автоматизированные системы и первые промышленные роботы. Причиной их появления было стремление повысить производительность труда. Поэтому на предприятиях, где не хватало рабочих, начали успешно применяться первые промышленные роботы. Ими были «Юнимейт» и «Версатран». Но стремительное развитие технологий со временем дало толчок появлению различных автоматизированных устройств, которые нашли применение практически во всех отраслях обрабатывающей промышленности. На данный момент роботы больше всего используются в машиностроении, металлургии, на заводах химической и нефтехимической продукции и при производстве строительных материалов. Реже роботы применяются там, где люди «не доверяют» весь производственный процесс машинам, например в пищевой промышленности, или в легкой индустрии с небольшими объемами производства. Давайте разберемся, какие же устройства используются в различных областях промышленности и в их особенностях.

1. Роботы в машиностроении

Машиностроение относится к отрасли тяжелой промышленности и производит автомобили, оборудование, приборы, предметы быта и продукцию военного назначения. Машиностроительные предприятия требуют непрерывного и точного производства, что не всегда достижимо для людей.

Поэтому множество физически трудной и монотонной работы на заводах выполняют автоматизированные устройства. Мировые лидеры машиностроения компании General Electric и General Motors уже на протяжении 20 лет используют роботизированные системы на производстве для увеличения объемов продукции, сокращения рабочей силы, повышения точности и скорости производственного процесса. В основном на машиностроительных заводах используются такие автоматизированные механизмы как манипуляторы.

Это программно управляемые устройства, которые используются при выполнении действий, аналогичных задачам человека: перемещение массивных грузов, точная сварка, покраска, резка и сортировка продукции. Эти устройства очень разнообразны, поэтому их проектирование осуществляется исходя из производственной задачи, которая должна решаться конкретным роботом.

Манипуляторы для сварки широкого применения приобрели в конце 20-го века в США и Японии. На сегодняшний день лидерами в производстве сварочных манипуляторов являются компании Kawasaki, KUKA, ABB,FANUC и MOTOMAN. Сварочный робот представляет собой устройство с механической рукой, которая является основным рабочим органом при автоматической сварке.

Рассмотрим, какими основными преимуществами обладают автоматизированные «сварщики»:

· улучшенное качество сварки;

· расширение объемов производства благодаря увеличенной скорости сварки;

· увеличение точности и снижение брака при сварке;

· исключение влияния человеческого фактора.

Важнейшим инструментом для автоматической сборки продукции на заводах являются сборочные роботы-манипуляторы. По своей конструкции эти устройства не существенно отличаются от сварочных роботов. Рабочий инструмент манипулятора может быть каким- угодно. Но обычно он представляет собой приспособление для захвата, либо измерительное устройство. Последнее необходимо для замера размеров поступившей детали для дальнейшей её сортировки.

Сборочные роботы-манипуляторы компаний Irobot, KUKA и VEX нашли широкое применение в решении самых разнообразных задач. Они часто используются в опасных для человека обстоятельствах.

Например, в высокоточном машиностроении и при производстве электротехники и электроники, а так же в автомобилестроении. Активно используются на машиностроительных предприятиях гибочные манипуляторы и станки. В основном они применяются для гибки труб и металла.

Манипуляторы компаний Kawasaki, Daihen, AMADA и ROBOMAC с интегрированным гибочным органом могут посоперничать с ЧПУ станком. Устройства выполняют работу быстро, качественно и с минимальным количеством затрат энергопотребления. Также на машиностроительных заводах, в частности в автомобилестроении, применяются окрасочные манипуляторы. Среди мировых лидеров окрасочных манипуляторов можно выделить компании Adept, Triton, ABB и российскую компанию ООО «Робототехника». В России окрасочные аппараты уже применяют для окраски отечественных автомобилей ВАЗ. Кто бы мог подумать, что робототехника коснется даже наших родных «Жигули»!

Окрасочный манипулятор предназначен для нанесения защитного покрытия на внешнюю поверхность объекта. Обычно он включает в себя оборудование для очистки поверхности объекта, нанесения покрытия, сушки и проведения поэтапного контроля покраски. Кроме роботов-манипуляторов на предприятиях используются автоматизированные производственные линии. Главным преимуществом этих аппаратов является ритмичность и непрерывность производственного процесса. Автоматическая линия представляет собой ряд взаимосвязанных станков, транспортных и контрольных механизмов, которые осуществляют обработку деталей по заранее заданному процессу с единым механизмом управления. Этот механизм является высокой ступенью организации труда.

2. Роботы в металлургии

Металлургия является крупнейшей ключевой отраслью экономики многих стран мира, включая Россию и Украину. Процесс выплавки металла является очень трудоемким и технологически сложным. Поэтому в данной отрасли применение автоматизированных систем крайне необходимо. Украинские флагманы производства металла «ММК Ильича» (Мариуполь) и «Криворожсталь» (Кривой рог) давно перешли от мартеновского способа до производства стали в кислородных конвертерах и электропечах. Грушеподобные конвертеры и электропечи используются для выплавки стали и специальных конструкционных сплавов. Этот способ позволяет экономить значительное количество энергоресурсов и резко снижает негативное влияние на окружающую среду. Среди основных автоматизированных устройств, применяемых на металлургических комбинатах, можно выделить производственные линии и МНЛЗ -- машины непрерывного литья заготовок. На сегодняшний день основными производителями МНЛЗ в мире являются Россия, Япония, США, Китай и Германия. Автоматизация данной технологии позволяет производить быстрый и непрерывный процесс литья заготовок за счет минимального участия человека в этом процессе. Также широкого применения в области металлургии находят автоматизированные подъемно-транспортные машины. К ним относятся конвейеры, эскалаторы, самоходные краны, вертикальные ковшевые элеваторы и подъемники. Основной функцией этих устройств является транспортировка людей, твердых грузов, а также жидкостей и газов. Грузоподъемные манипуляторы Titan KUKA и M 2000 FANUC являются самыми большими и сильными роботами в мире. Они могут поднимать груз размером больше тонны. Также робот легко справляется с подъёмом тяжёлых строительных материалов, стеклопакетов и крупных бетонных элементов для будущих зданий. Огромное значение в процессе плавки металла играют устройства для резки металла. Манипуляторы и станки для резки компаний Daihen, TAYOR, FANUC и Kawasaki отличаются высокими техническими показателями, которые эффективны и удобны на современном металлообрабатывающем производстве. Они служат в тяжелых для человека условиях работы. Например, российские манипуляторы СВАГА АВТОМАТИКА специализированы для резки листового металла посредством установленного оборудования газовой, плазменной, лазерной и струйно-абразивной резки. Устройства действительно впечатляющие, так как предлагают повышенную скорость, надежность и качество резки металла.

3. Роботы в химической и нефтеперерабатывающей промышленности

Химическая отрасль является одной из самых важных отраслей промышленности. Как и машиностроение, химическая отрасль обеспечивает внедрение достижений научно-технического прогресса во все сферы хозяйства и способствует ускорению развития производительных сил в каждой стране. Эта отрасль представляет сложнейшие условия труда для человека. Высокая концентрация ядовитых веществ, газов и пыли требует осторожности и специальных устройств для утилизации этих веществ. Поэтому особое внимание на химических и нефтеперерабатывающих предприятиях уделяется приборам и средствам пневматики.

Кроме вышеперечисленных устройств, на современных химических предприятиях используются автоматизированные устройства для фильтрации, такие как газо и пылеулавливатели. Газоулавливатели - это автоматические аппараты, служащие для утилизации утечки газа. Газоулавливатели компании AEB широко используются на промышленных предприятиях, таких как АЭС. Благодаря прочному корпусу, который выполнен из ударостойкого полистирола, устройство находит основное применение в агрессивной среде. Пылеулавливатели на заводах являются очень важным элементом. Модели компании Torit DFPRO4, DFPRO8, DFPRO12 и DFPRO16 предназначены для улавливания в воздухе пыли и мелких частиц. Используются как средства решения проблем загрязнения воздуха или как элементы технологического процесса. Устройство в любом случае обеспечивает высокоэффективное, непрерывное и оперативное пылеулавливание. Основу пылеулавливателя составляют фильтрующие элементы. Эти элементы обеспечивают поступление в помещения предприятия только очищенного воздуха. Насущной проблемой нефтеперерабатывающей промышленности является коррозия трубопроводов и утечка нефти. Это может произвести пагубный эффект на окружающую среду. Поэтому, ученые активно разрабатывают нанороботов, которые оснащены крошечными камерами наблюдения и различными датчиками и могут самостоятельно перемещаться по трубам, предоставляя информацию о состоянии трубопровода

4. Роботы в легкой и пищевой промышленности

Легкая и пищевая промышленность играет значительную роль в развитии экономики государства, так как занимает одно из важных мест в производстве ВВП.

Технологические особенности данной отрасли позволяют осуществлять быструю смену ассортимента выпускаемой продукции при минимуме затрат. На подобных производствах упаковка готовой продукции является сложным процессом с организационной, технической и экономической сторон. Мировая практика показывает: для массовых производств оптимальное решение проблемы транспортной упаковки заключается в максимальной её автоматизации.

Роботизированное оборудование для данной индустрии представляет собой как автоматизированные производственные линии, так и различные манипуляторы. Среди последних, самыми распространенными считаются манипуляторы-упаковщики.

Эти устройства действуют очень просто: берут с конвейера объект и укладывают его в упаковочные ящики. Их точнейшая разработка позволяет им брать и безопасно перемещать даже такие хрупкие предметы, как стеклянные и фарфоровые изделия. В пищевой промышленности применяются роботы-упаковщики компаний Multivac, KOMATEC, Packmore, Novarits и Epson.

Интересно наблюдать, как эти аппараты за считанные секунды заполняют пакеты сахаром или крупой, отвешивая порцию с высочайшей точностью, маркируют этикетку и отправляют пакет на склад готовой продукции. Если при ручной расфасовке продуктов допускается определенная доля потерь, то робот сокращает эти потери до минимальных. Очень эффективными технологиями при обслуживании конвейеров и производственных линий считаются роботы для сортировки. Данные устройства особенно актуальны, когда требуется высокая производительность при ограниченном времени цикла на операцию.

«Сортировщики» служат для распознавания движущихся одновременно разных видов продукции и распределения их в свои потоки. Робот-сортировщик действует таким образом: получает предмет, считывает его штрихкод, определяет предназначение объекта и кладёт на соответствующую ленту конвейера. К ним относятся роботы Kawasaki YF003N, Yasakawa Electric, Motoman DIA10 и LEGO, которые гарантируют высокую скорость, точность и эффективность работы. В легкой промышленности, так же как и в тяжелой, важное место занимают роботы-формовщики. Даже для человека работа формовщика представляет очень сложный вид деятельности в связи с сложностью конфигурации заданных деталей. Поэтому компании ABB, FormPaq и ПРОВЕНТУС выпускают манипуляторы в помощь работникам-формовщикам на заводах. Такие машины устанавливают модель для формовки, заливают её нужной смесью, и следят за уплотнением формы. При этом роль человека в контроле за набивкой смеси крайне важна. Но надеемся, что ученые усовершенствуют данные устройства и скоро искусственный интеллект сможет сам полностью осуществлять процесс набивки и формовки продукции

5. Программное обеспечение для промышленных роботов

Многих интересует вопрос, что именно позволяет роботам осуществлять свою деятельность. Ответ: программное обеспечение (ПО), которое представляет собой совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ. На основе программного обеспечения создается искусственный интеллект -- технология создания интеллектуальных машин. Искусственный интеллект для промышленных роботов заключается в их способности автоматически распознавать качества детали, контролировать режимы её обработки и корректировать их в зависимости от поставленной цели. Например, минимизировать погрешности, уменьшать энергозатраты, или выбирать технологию обработки типа детали в соответствии с её характеристиками. Иными словами, роботы наделяются интеллектуальными способностями и поведением человека при выполнении своих конкретных задач. Для каждого вида роботов существует отдельное программное обеспечение. Каждый производитель промышленных роботов стремится к усовершенствованию своих машин, поэтому старается наделить их как можно «лучшим» искусственным интеллектом. К примеру, компания FANUC использует программное обеспечение ARC TOOL для роботов-сварщиков, DISPENSE TOOL специально разработано для выполнения операций по склеиванию и спаиванию, HANDLING TOOL является наиболее эффективным инструментом для перемещения объектов и осуществления сборочных операций. Встроенные функции ПО позволяют оператору без затруднений обучить робота задачам позиционирования и логической последовательности с помощью привычной терминологии и команд-подсказок меню. Адаптация системы управления заключается в том, что устройства с помощью специальных датчиков определяют конфигурацию объекта и его положение. При программировании промышленных роботов обычно используют два метода: аналитический и метод обучения. При аналитическом методе управляющую программу предварительно рассчитывают, отлаживают и заносят в память устройства управления. Достоинством этого метода является сокращение времени простоя робота, а также возможность заложить сразу несколько программ для различных технологических операций. Программирование путём обучения производится оператором либо с помощью дистанционного управления от какого-нибудь управляющего устройства, либо с помощью непосредственного действия человека.

Заключение

технологический производственный автоматизация промышленность

Можно подвести итог: важная роль, которую играют автоматизированные механизмы в промышленности, определяется в первую очередь простотой и эффективностью их режима работы. Непрерывность действия является фактором, обеспечивающим более высокую производительность машин, а значит - рабочих процессов. На предприятиях роботы столь важны, так как они способны заменить человека при выполнении опасных для его здоровья действий, увеличивая точность и скорость процесса производства. Но это всего лишь один из пройденных этапов развития промышленной робототехники. В будущем трудно представить, какими возможностями будут наделены эти устройства. Но будем надеяться, что с появлением высокоинтеллектуальных роботов будет открыта новая эра мировой индустрии.

Размещено на Allbest.ru