Роботизация и автоматизация производства на основе электронно-вычислительной техники - основа интенсификации производства

Роботизация и автоматизация  производства на основе электронно-вычислительной техники - основа интенсификации производства 
 
 

Механизация производства. 

 Это широкое  внедрение взаимосвязанных и  взаимодополняющих систем машин,  аппаратов, приборов, оборудования на всех учатке производства, операциях и видах работ. Она способствует интенсификации производства, росту производительности труда, сокращению доли труда в производстве, облегчению и улучшению условий труда, снижению трудоемкости продукции. 

Под термином механизация понимается главным образом вытеснение ручного труда и замена его машинным в тех звеньях, где еще до сих пор остается (и в основных технологических операциях, и во вспомогательных, подсобных, транпортировочних, перемищувальних и других трудовых операциях). 

В процессе развития механизация проходила несколько  этапов: от механизации основных технологических  процессов, отличных наибольшей трудоемкостью, к механизации практически всех основных технологических процессов  и частично вспомогательных работ. При этом сложилась определенная диспропорция, которая привела к тому, что только в машиностроении и металлообработке более половины рабочих мест занято на подсобных и вспомогательных работах. 

Следующий этап развития комплексная механизация, при котором ручной труд заменяется машинным комплексно на всех операциях технологического процесса не только основных, но и вспомогательных. Внедрение комплексности резко повышает эффективность механизации, поскольку даже при высоком уровне механизации большинства операций их высокую производительность может практически нейтрализовать наличие на предприятии нескольких немеханизированных вспомогательных операций. Поэтому комплексная механизация в большей мере, чем некомплексное, способствует интенсификации производства. Но и при комплексной механизации остается ручной труд. 

Уровень механизации  производства оценивается несколькими  показателями. 

Коэффициент механизации  производства величина, измеряемая отношением объема продукции, произведенной с  помощью машин, к общему объему продукции. 

Коэффициент механизации  работ величина, измеряемая отношением труда, выполненного механизированным путем, в общую сумму затрат труда  на производство данного объема продукции. 

Коэффициент механизации  труда величина, измеряемая отношением количества работников, занятых на механизированных работах, к общей численности рабочих на данном участке, предприятий. 

Возьмем например компании «Кока Кола», расположенную  в Украине в Броварах. Эта компания использует механизированную конвейнерну  линию для производства своих напитков, причем техническое обеспечение компании позволяет ей на територии своего предприятия производить не только напиток, но и тару для него. Использование системы новых (улучшенных) фильтров позволило компании достичь такой чистоты сточных вод, что в ней водится рыба - вугирь. На предприятии используются механизированные краны, машины-уборщики, транспортеры и другие машины, непосредственно облегчают производственный процесс. 

Автоматизация производства - применение технических средств с целью полной или частичной замены участия человека в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации. Различают автоматизацию частичную, охватывающую отдельные операции и процессы, и комплексную, автоматизируя весь цикл работ. В том случае, когда автоматизированный процесс реализуется без непосредственного участия человека, говорят о полной автоматизации этого процесса. 

В промышленности первые автоматические присторои стали  использоваться в XVIII в., Например, автоматический суппорт А.К. Нестерова для токарно-копировальных станков (1720 г.); плавункови регулятор уровня воды в котле И.И. Ползунова (1765 г.); видцентовий регулятор Дж. Уатта (G. Watt) (1784 г.). 

XIX век ознаменован  появлением автоматических устройств, действующих благодаря електрисици - это и магнитноелектричне реле П. Шиллинга (P. Shelleng) (1830 г.). Список этот длинный и плавно переходит в возраст XX, когда всемогущая электроника позволила создать принципиально новые электронные автоматические устройства. 

Впервые слово  «робот» прозвучало в 1920 г. В знаменитой пьесе чешского писателя Карела Чапека «RUR». Сегодня существуют три разновидности  роботов: с жесткой программой действия, управляемые операторами и действующие  целенаправленно без вмешательства человека. 

Широкое применение роботов с жесткой программой действия и роботов, управляемых  операторами нашли свое применение в машиностроении, производстве электронники, и других производствах с использованием различного рода конвейерного производства. 
 

К таким компаниям  можно отнести гиганта машиностроения компании «Тойота». В ее производстве применяются первые два типа роботов  на производстве и третий тип в  организации производства автомобилей, танкеров и т.д. Использование данных технологий позволило сократить время на производство единицы продукции, а также сэкономить финансовые средства. 

Убедившись в  том, что достигать внешнего сходства работа с человеком абсолютно  безглуздно, инженры перестали создавать  роботов, похожих на людей. Технически более интересно и сложно "научить" робота двигаться. Так, например, такая простая на первый взгляд деталь, как шагающие ноги, оборачивается весьма сложной технической задачей. «Заставить» работа ходить на двух ногах дело складновиконуваема, куда проще научить робота передвигаться на четырех (как животные), шести (как насекомые) или восьми ногах, тогда равновесие держать значительно проще. Например, одной из последних разработок двух крупных американских компаний Rockwell International и US Robotics появился робот, названный ALUV (Autonomius Legged Underwater Vehicle), что дословно означает «автономный шагающий подводный транспортное средство», а точнее робот-тральщик. Внешне он напоминает морского краба с шестью ногами. Высота робота не более полуметра, а весит он около 10,5 кг. «Гуляя» по морскому дну, «краб» исследует все, к чему прикасается. Его коренастые суставчатых ноги усеяны датчиками аналогами всевозможных рецепторов. Виртуозно цепляясь за грунт при большой волне, робот даже в шторм может исполнять свои «служебные» обязанности - искать мины. Если волнение очень сильное, конечности робота начинают вибрировать и он погружается в грунт. Роботы-крабы могут работать и не в одиночку - десант расползается по мелководью и прочесывает дно. До конца разведки отряд металлических крабов значительно уменьшается. Подорвавшись на найденных минах, электронные саперы расчищают путь людям. Чтобы повысить эффективность работы роботов, разработчик собираются совершенствовать их. Вакансий очередной модели будут поддерживать связь не только с оператором, но и между собой. 

Существует еще  одна проблема устойчивость работа. Падение - довольно большая проблема, что  предстоит работа на каждом шагу. Иногда создателям роботов необходимо учить  своих «питомцев» самостоятельно подниматься на ноги, хорошо если кто-нибудь может поднять аппарат, который рухнул, а что делать если робот проводит исследования и работы на Марсе? Легко устоять, если имеешь форму, например, многогранника, а вместо двух нижних конечностей-устройства могут обеспечить большее количество щупаловидних конечностей. «Biper 3» - механизм японского инженера-конструктора Исао Шимоямы (Esao Shemoyama) с Токкийського университета движется с помощью некоторой схожести ходуль, а если остановился, моментально теряет равновесие. Легче дается ходьба его «соотечественник» - работу "Leg-12" он учится искусству удержанию равновесия при ходьбе под руководством человека. Его изобретатель Ациу Таканисы (Atsue Takanese) надеется, что, окончив курс тренировки, робот сможет ходить самостоятельно. 

Родные Брукс, заведующий лабораторией искусственного интеллекта Массачусетского технологического института, решил собственноручно  исправить существующее положение, начавший работы по созданию робота, подобном Homo sapiens не только внешне, но и способного мыслить. Правда, пока GOS, а именно так назван новый робот, отдаленно напоминающий андроида, который имеет всего лишь голову на плечах и верхней части торса. Ни один творение рук человеческих еще не был так близок к созданию гуманоидных роботов. Мощный мозг GOSа, сконструированный из чипов Motorola 68332 (кожнен из низ равноценный по производительности современном процессора, расположенном в отдельной комнате). Робот может задействовать до 256 чипов одновременно, но часть из низ Брукс планирует заменить цифровыми процессорами. Хотя структура искусственного мозга отличная от человеческого, он способен управлять множеством различных функций. Когда эта искусственная ребенок овладеет зрением, Брукс обеспечит его органами слуха, а умению общаться со своими создателями он будет учиться тем же методом, что и человек по схеме «действие реакция родителей». Брукс надеется научить GOS чувствовать усталость и даже боль, которые одевают работа в оборудованную сенсорами кожу. 

Попытки создания совершенного разумного работа наверняка в будущем увенчаются успехом. А пока мы можем использовать эти три типа роботов в производстве, которые все более и более заменяют человека. 

2.2. Автоматизация  производства. 

Уровень автоматизации  характеризуют те же показатели, что и уровень механизации. Это коэффициент автоматизации производства, коэффициент автоматизации работ и коэффициент автоматизации труда. Расчет аналогичный, но выполняется для автоматизированных работах. 

Повышение эффективности  автоматизации производства осуществляется по следующим направлениям: 

совершенствование методик технико-экономического анализа  вариантов автоматизации определенного  объекта, обоснованный выбор наиболее эффективного проекта и конкретных средств автоматизации; 

обеспечение условий для интенсивного использования средств автоматизации, совершенствованию их обслуживания; 

повышение технико-экономических  характеристик выпускаемого оборудования, и используемый для автоматизации  производства. 

Автоматизация производства и управления производством позволяет сэкономить финансовые, физические и человеческие ресурсы для фирм, применяющих роботизированную технику в своем производстве и во вспомогательных функциях. 

Ядром, основой  самой же автоматизации выступает  компьютерная техника. 

2.3. Компьютеризация производства. 

Вычислительная  техника все более широко используется не только для автоматизации производства, но и в самых разных его сферах. Подобное привлечение вычислительной и микроэлектронной техники в  деятельности различных производственных систем называется компьютеризацией производства. 

Компьютеризация это основа технического перевооружения производства, необходимое условие  повышения его эффективности. На базе ЭВМ и микропроцессоров создаются  технологические комплексы, машины и оборудование, измерительные, регулирующие и информационные системы, ведутся проектно-конструкторские работы и научные исследования, осуществляется информационное обслуживание, обучение и многое другое, что обеспечивает повышение общественной и индивидуальной производительности труда, создание условий для всестороннего и гармоничного развития личности. 

Одновременно  все большую роль в жизни общества играет информатика. Срок, который соединил два слова "информация" и "автоматики". Поэтому современный этап научно-технического прогресса можно назвать компьютерно-информационным. 

Компьютеризация имеет пола обычным, повседневным явлением: персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) войдет в быт и на производство, подобно холодильника, стиральной машины, телефона в быту. Это становится возможным благодаря миниатюризации вычислительных устройств, когда, например в современном микропроцессоре центральный вычислительной системы размещается на одном кристалле кремния размером несколько миллиметров. Подобной микропроцессор выполняет 40 тысяч операций в секунду, что сопоставимо с производительностью огромных электро-вычислительных машин 60-х годов, а цена его на мировом рынке составляет всего несколько долларов. По прогнозам, в ближайшие 5-6 лет мировой выпуск ПЭВМ достигнет 35 млн. штук в год. 

Революционные изменения важных параметров электро-вычислительной техники за последние десятилетия  привели к кардинальным изменениям в области информационной техники  и технологии, которые можно определить как переход к так называемой безбумажной информации. 

Информатики в  жизни современного общества начинает приобретать исключительное значение. В частности, она может осуществлять серьезное влияние на интенсификацию экономики, прежде всего путем обеспечения оптимальных связей между отраслями промышленности, отдельными предприятиями, а также путем совершенствования управления, опирающегося на информатику. От четко поставленной оперативной информации во многом зависит соблюдение производственной дисциплины. 

Конечно, в обществе все еще существует так называемые бумажная информация, но главным носителем  информации все больше становится память компьютера, то есть безбумажная информация. 

Хоть даже и  в использовании персонального  компьютера в производстве компьютерные производители убачилы недостатки. Именно в самод0000 персонального компьютера убачилы разработчики его сильные и слабые стороны. Работа с ПК предполагает постоянное принятие различных по сложности решений: регулярное архивирование данных, антивирусный контроль, восстановление данных после сбоев, защита от несанкционированного доступа и других, что требует надлежащей квалификации знаний. В этом отношении сетевой компьютер для производства просто незаменим, поскольку он обладает неоспоримыми преимуществами для организации с большим количеством сотрудников, которые потребуют вычислительные машин: экономия средств начинается с момента покупки пары сетевых компьютеров вместо персональных и продолжается в ходе их эксплуатации, как следствие простоты обслуживания, так и из-за отсутствия необходимости ликвидировать последствия неграмотного или неосторожного использования. Кроме того возникает необходимость в наличии высококвалифицированных сетевых администраторов, способных поддерживать локальную и внешнюю сеть в образцовом состоянии. 

Какое бы впечатление  не складывалось, в действительности сетевой компьютер - нечто большее, чем просто средство связи и информационного  доступа. Сетевой компьютер был  задуман как устройство с большой  вычислительной мощностью, и все же его основными функциями должны были стать именно связь и информационный доступ: электронная почта, видеоконференции, организация производства через использование базы данных внешних серверов, моделирование структурных схем. Для нормального развития и функционирования сложного народнохозяйственного механизма необходимы постоянный обмен информацией между его звеньями, современная обработка большого объема данных на различных уровнях управления, что также невозможно без использования ЭВМ. Поэтому от уровня компьютеризации в значительной мере зависит развитие экономики. 
 

Возвращаясь к  идее, что находится в основе создания сетевого компьютера, Ларри Эллисон [1] провел параллель между компьютерными  и любыми другими сетями, которыми мы ежедневно пользуемся. Практически все они разработаны по следующему принципу: сложная техническая инфраструктура с исключительно простыми конечными устройствами, которые предназначены для эксплуатации потребителями сети. Самыми простыми примерами таких сетей могут быть телефонная сеть и телерадиосповищання. Множество оборудования и высококвалифицированного персонала ежечасно исполняют свои функции для поддержания работоспособности системы и предоставления услуг конечным пользователям. В условиях растущей, пусть даже и медленно, информатизации производства сетевой компьютер был задуман как средство максимально простой и эффективного взаимодействия между пользователями и информационными ресурсами. 

С точки зрения аппаратного обеспечения - сетевой  компьютер представляет собой материнскую плату с интегрированным видео-, сетевой и звуковой картами, контроллерами и многим другим. В ходе развития компьютеризации должен быть созданы национальные и межнациональные коммуникационно-вычислительные сети, базы данных, новое поколение спутниковых систем космической связи, что позволит облегчить доступ к информационным ресурсам. 

На самом деле, современному производству еще долго  не именоваться производством тотальных  информационных технлогий, что подчеркиваю  полное слияние компьютерной техники и коммуникации. 

Предприятий-пользователей  системой Интернет в производственных целях не так уж и много, хотя эта  система дает практически неограниченные возможности в свободному обмену данными, или использовании базы данных сетевого сервера, для обмена технологий. Использование компьютерных сетей позволит производителям снизить трансакционные, почтовые, временные затраты. Новые технологии, которые хранятся в базе данных серверов, становятся доступны для простого производителя, обладающего хотя бы одним сетевым компьютером. 

Нужно отметить и такой важный элемент компьютеризации  производства, как широкое распространение  собственно микропроцессоров, каждый из которых ориентирован на выполнение одной или нескольких специальных  задач. Встраивание таких микропроцессоров в узлы промышленного оборудования позволяет обеспечить решение поставленных задач с минимальными затратами и в оптимальном виде. Использование микропроцессорной техники для сбора информации, регистрации данных или локального управления значительно расширяет функциональные возможности промышленного оборудования. 

Развитие компьютеризации  вызывает потребность в разработке и создании новых средств вычислительной техники. Их характерными особенностями  являются: формирование элементной базы на сверхвеликих интегральных схемах, обеспечение производительности до 10 миллиардов операций в секунду; наличие искусственного интеллекта, что значительно расширяет возможности ЭВМ в обработке поступающей информации; возможность общения человека с ЭВМ на естественном языке путем речевого и графического обмена информацией . 
 

Охрана  труда и техника  безопасности при  работе на автоматизированном оборудовании 

Операторы работают сидя за столом. За каждым специалистом закреплен машина. Контакты с другими  лицами, кроме программистов, ограничены. Как правило, рабочий процесс на компьютере непрерывный. 

 К неблагоприятным  факторам в деятельности оператора  по компьютерному набору относятся  длительная сенсорно-перцептивная  и нервно-психическое напряжение. 

Противопоказанием для овладения данной профессией является слабое зрение, дальтонизм, хронические заболевания слухового аппарата, органические заболевания центральной нервной системы. 

Ограничений по полу нет. Оператором компьютерного  набора работают преимущественно молодые люди.

Режим труда  и отдыха 

Режим труда  и отдыха:

продолжительность рабочего дня - 8 часов (для несовершеннолетних - 7 часов);

перерыва: один перерыв на обед, через каждый час  работы перерыв 5-10 мин., а через 2 часа. - 15мин.;

6 дней дополнительного отпуска. 

Изменяемость: одна, две или три смены (в зависимости  от места работы - редакции, издательства и т.д.).

Особые условия  и факторы труда 

При выполнении работ на персональных компьютерах  необходимо придерживаться требований общей инструкции по охране труда. К самостоятельной работе на персональных компьютерах допускаются лица, прошедшие специальное обучение, инструктаж по охране труда и правил по электробезопасности. В дальнейшем они должны проходить инструктаж на рабочем месте ежеквартально. 

 Лица, постоянно работающие на персональных компьютерах, с целью предупреждения у них профессиональных заболеваний, должны проходить предварительные при поступлении на работу, и периодические медицинские осмотры - раз в два года. 

При работе на персональных компьютерах имеют место следующие опасные и вредные производственные факторы:

физические: повышенный уровень электромагнитного излучения, повышенный уровень статического электричества, повышенный уровень ионизации воздуха;

психофизиологические: статические и динамические перегрузки, умственное перенапряжение, перенапряжение зрительного анализатора. 

Работа персональных компьютеров сопровождается электромагнитным излучением низких уровней, интенсивность  которого уменьшается пропорционально  квадрату расстояния от экрана. Оптимальной при работе на персональном компьютере есть расстояние в 50 см от экрана. Для нейтрализации зарядов статического электричества рекомендуется в помещении с персональным компьютером увеличивать влажность воздуха. 

 Вокруг оператора  должен быть обеспечен соответствующий распределение яркости. Отношение яркости экрана к яркости окружающих поверхностей предметов не должно превышать в рабочей зоне 3:1. 

Перед началом  работы необходимо:

 Включить  систему кондиционирования воздуха  в помещении, где находятся персональные компьютеры.

Проверить исправность  электропроводки, штепсельных вилок, розеток, наличие заземления.

Отрегулировать  освещенность рабочего места.

Отрегулировать  и зафиксировать высоту кресла, наклон подставки для ног.

Для снижения зрительного напряжения подставку с оригиналами текста располагают на том же расстоянии, что и клавиатура компьютера, а при "слепом методе"

 ввода - вертикально  с небольшим наклоном.

Включить компьютер, отрегулировать яркость экрана, минимальный  размер точки, светящаяся контрастность.

При обнаружении  любых неисправностей, к работе не приступать и сообщить об этом руководителю. 

Во время работы:

При выполнении работы на компьютере следует сидеть прямо, не напрягаться.

Запрещается посторонних  разговоров, раздражающих шумов.

Необходимо постоянно  следить за функционированием систем отопления и кондиционирования.

Для снижения напряженности  труда, оператору необходимо равномерно распределять нагрузку и рационально  чередовать виды деятельности: прием  и выдача результатов с работой за экраном подобное. В вечерние часы не должны выполняться работы или задачи, требующие принятия сложных решений или ответственных действий.

Продолжительность непрерывной работы за экраном не должно превышать 4-х часов. Через  каждый час работы необходимо делать перерыв 5-10мин., А через два часа - 15 мин., При которых рекомендуется выполнять комплекс упражнений с производственной гимнастики, а если есть возможность, в отдельном помещении проводить сеансы психофизиологической разгрузки.

Поддерживать чистоту и порядок на рабочем месте. 

Запрещается:

• Работать за компьютером  без специального фильтра для  экрана.

• Закрывать  вентиляционные отверстия компьютера, что может привести к его перегреву.

• Класть любые  вещи на узлы компьютера.

• Самостоятельно ремонтировать аппаратуру.

• Использовать чистящую жидкость или аэрозольные  очистители для чистки поверхностей аппаратуры компьютера. Для этого  используют чистую влажную тряпку при  выключенном компьютере.

• Допускать  на рабочее место лиц, не имеющих отношения к работе.

• Находиться в  помещении с персональным компьютером  в верхней одежде.

• Принимать  пищу и курить на рабочем месте.

• Работать одному в компьютерном центре. 

По окончании  работы:

 Отключить  процессор и монитор. Штепсельные  вилки вытянуть из розеток.

 Убрать рабочее  место. Оригиналы и другие документы  положить в ящик стола.

 Тщательно  вымыть руки водой с мылом.

 Выключить  кондиционер и освещение.

 Пребывание  в помещении персональных компьютеров  после окончания работы не  разрешается.

 Рекомендуется в отдельной комнате провести сеанс психофизиологической разгрузки и снятия усталости.

Возможности ошибок в работе, аварий и травматизма 

Ошибки в работе, аварии и травматизм у операторов компьютерного набора могут возникнуть в результате несоблюдения правил техники безопасности, отсутствия надлежащих (безопасных) условий труда для них. 

 Под безопасностью  труда понимают систему законодательных  актов и соответствующих им  социально-экономических, технических,  гигиенических и организационных  мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в трудовом процессе. 

В аварийных  ситуациях:

В случае внезапного прекращения подачи электроэнергии выключить аппаратуру и вытянуть штепсельные вилки из розеток.

 В случае  появления запаха горения, или обнаружении возгорания немедленно отключить аппаратуру и электрооборудование, сообщить руководство, а в случае необходимости приступить к тушению огня, выполняя требования противопожарной безопасности.