Автоматизация технологии производства

Развитие современного машиностроения претерпевает новые фундаментальные изменения. Начавшие разрабатываться во второй половине 60-х годов гибкие производственные системы (ГПС) реально привели к новому, качественно отличающемуся этапу технического перевооружения машиностроительной промышленности.

Опыт внедрения первых ГПС показывает, что в условиях мелкосерийного и серийного производств, где выпускается порядка 75-80% продукции машиностроения, они обеспечивают высокую производительность и низкую себестоимость, которую можно сравнить с теми же показателями массового производства, и одновременно высокую мобильность, практически равную мобильности единичного производства.

Таким образом, можно утверждать, что реализация концепции гибкого автоматизированного производства (ГАП) переводит уровень автоматизации производственных процессов в машиностроении на качественно новый диалектический этап развития.

Проанализируем историю и основные тенденции развития автоматизации в машиностроении. Можно выделить три характерных исторических этапа в развитии уровня автоматизации машиностроительной промышленности до настоящего времени, а с учетом имеющихся тенденций научно-технического прогресса наметить возможные пути развития автоматизированного машиностроения в ближайшем будущем и в более отдаленной перспективе.

На первый этап развития автоматизации средств производства в машиностроении - от универсальных станков, к специализированным станкам, станкам - автоматам, до «жестких» автоматических линий и «заводов - автоматов» - человечество затратило более 200 лет. Был пройден путь от токарного копировального станка Нартова, созданного в 1712 году, до первого автоматического завода по производству поршней в 1951 году. Этот этап характерен автоматизацией на основе электромеханических устройств. Достигнув значительного повышения производительности (в 5-10 раз) такая автоматизация могла применяться только для массового производства, где конструкция изделий длительное время остается неизменной.

«Жестким» средствам автоматизации присущ определенный консерватизм, сдерживающий развитие новой техники. Так, создание автоматических линий может начинаться только тогда, когда изделие полностью отработано и каждая его деталь сконструирована. На создание и отладку жестких автоматических линий, как показывает практика, тратиться до 5 лет, срок их амортизации также значительный и составляет не менее 8 лет. Суммарный срок создания и амортизации жестких автоматических заводов еще продолжительнее. Конструкция выпускаемых на таком оборудовании деталей длительное время должна оставаться неизменной, что и сдерживает внедрение новых машин. Консерватизм жесткой автоматизации не удовлетворяет требованиям научно-технического прогресса. Таким образом, повышение производительности оборудования с жесткой автоматизацией было достигнуто за счет потери его мобильности.

Необходимость разрешения этого противоречия - повышения мобильности выпуска новой техники при сохранении высокой производительности, то есть задачи автоматизации единичного и серийного производств, привело к создания числового программного управления (ЧПУ) оборудованием на основе электронной техники.

Второй этап развития автоматизации в машиностроении практически повторил первый, но на новом принципе управления - электронно-программном, что позволило наряду с увеличением производительности каждого вида оборудования повысить и его гибкость. На этот этап было затрачено немногим более 30 лет. ЧПУ позволило действительно получить значительный эффект в единичном и серийном производствах, но в массовом оно не дало ощутимых результатов. Кроме того индивидуальные ЧПУ для каждого станка оказались слишком громоздкими и дорогими.

Дальнейшее развитие электроники, применение ЭВМ и микропроцессоров раскрыли новые возможности ЧПУ. С созданием оборудования, непосредственно управляемого от ЭВМ в режиме разделения времени, начался третий этап развития автоматизации в машиностроении. Управление от одной ЭВМ несколькими станками с ЧПУ и вспомогательным оборудованием позволило связывать станки общим управлением и единым транспортом в группы, то есть создавать систему машин. Индивидуальные станки с ЧПУ типа CNC, станки типа обрабатывающий центр (фрезерно-сверлильно-расточные и токарные) составили основу гибких производственных систем (ГПС). На базе обрабатывающих центров (ОЦ) создаются гибкие производственные модули (ГПМ), гибкие автоматизированные линии (ГАЛ) и гибкие автоматизированные участки (ГАУ). На этом этапе началось соединение в единую систему всех производственных функций: конструирования, технологической подготовки производства, обработки, сборки, испытаний и т.д., то есть начали появляться гибкие автоматизированные производства (ГАП).

На этом этапе развития автоматизации появляется возможность сочетать преимущества универсальных станков, их полную (максимальную) мобильность с высокой производительностью автоматических линий массового производства. Рассматриваемый третий этап по имеющимся прогнозам, будет пройден в течении 20-30 лет.

Четвертый этап начинается с создания автоматизированного производства, полностью интегрированного на базе ЭВМ нового поколения. Это произойдет предположительно уже в начале следующего века. Закончиться этот этап развития автоматизации машиностроения созданием полностью автоматизированного «безлюдного» производства.

Дальнейшее развитие науки и техники, создание интеллектуальных систем, а главное - решение проблемы надежности и самодиагностики машин переведут развитие автоматизации средств производства на следующий этап, когда будут созданы безотказные самовосстанавливающиеся рабочие машины, системы и целые заводы. Создание искусственного интеллекта будет залогом успешного решения этой задачи.