по степени подвижности
- стационарные, мобильные;
по типу системы управления
- программные, адаптивные, интеллектуальные;
по функциональному назначению
- манипуляционные, транспортные, информационные, комбинированные;
по уровню универсальности
- специальные, специализированные, универсальные;
по типу исполнительных приводов
- электрические, гидравлические, пневматические;
по типу движителя
- гусеничные, колесные, колесно-гусеничные, полугусеничные, шагающие, колесно-шагающие, роторные, с петлевым, винтовым, водометным и реактивным движителями;
по типу источников первичных управляющих сигналов
- электрические , биоэлектрические, акустические;
по способу управления
- автоматические, дистанционно управляемые (копирующие, командные, интерактивные, супервизорные, диалоговые), ручные (шарнирно-балансирные, экзоскелетонные) [3, c. 318].
Сегодня роботы успешно заменяют человека на химических предприятиях и в научных лабораториях, где приходится иметь дело с вредными химическими или радиоактивными веществами, на атомных электростанциях, в помещениях с повышенным уровнем радиации, для работы с раскаленными и тяжелыми заготовками, на морском дне при строительных работах и в других случаях.
Принципиальным отличием робототехники является ее широкая универсальность (многофункциональность) и гибкость (мобильность) при переходе па выполнение других, принципиально новых операций без дополнительных затрат.
В результате внедрения роботов меняется организация управления технологическими процессами, ликвидируются ручные операции, сокращаются межоперационные запасы предметов труда, повышается производительность труда и качество продукции.
В последние годы происходит роботизация буквально всех сфер человеческой деятельности. Диапазон применения робототехники чрезвычайно широк:
- роботы вытесняют человека на производстве. Полная автоматизация многих процессов сводит участие людей в производстве к принятию важных решений и устранению возникающих неисправностей оборудования;
- - с помощью роботов проводятся сложнейшие хирургические операции на мозге и сердце. Разработаны роботизированные протезы конечностей и некоторых внутренних органов;
- военная техника становится все умней и самостоятельней – управление движением, контроль обстановки, прицеливание и поражение цели производит машина, а человеку остаются решение тактических задач и техническое обслуживание.
Процесс роботизации затронул и такую специфическую область как обеспечение общественной безопасности: вот уже более 20 лет в арсенале спецслужб и полицейских подразделений находятся мобильные роботы и робототехнические комплексы.
2.3 Характеристика и применение гибких производственных
Систем
Создание средств, станков с числовым программным управлением (ЧПУ), робототехники обусловило создание базы для автоматизации серийного, мелкосерийного и единичного производства, а также для перехода к гибкому автоматизированному производству (далее ГАП) и к массовому внедрению гибких производственных систем (далее ГПС).
Гибкое производство – это такое производство, в котором представляется возможность за короткое время и при минимальных затратах на том же оборудовании без перерыва производственного процесса и не останавливая оборудования переходить на производство других изделий произвольной номенклатуры в пределах технических возможностей и технологического назначения оборудования.
Функционирование ГПС обеспечивают две группы элементов:
٧ производственно-технические функциональные элементы ГАП, составляющие производственно-технологическую часть ГПС;
٧ электронно-вычислительные функциональные элементы ГАП, составляющие информационно-вычислительную и управляющую часть ГПС.
Основными элементами производственно-технологической части ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения.
Гибкий производственный модуль (ГПМ) – это единица технологического оборудования промышленного робота и средств оснащения для производства изделий произвольной номенклатуры, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все производственные функции, имеющая возможность встраиваться в более сложную систему.
Роботизированный технологический комплекс (РТК) – это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков ЧПУ, роторов и средств их оснащения.
Система обеспечения функционирования ГПС включает автоматические системы: транспортно-складскую, инструментального обеспечения, слежения за состоянием инструмента, обеспечения надёжности качества продукции, удаления отходов производства.
Дальнейшее развитие ГПС создало более сложные гибкие системы в виде гибких производственных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких автоматизированных цехов (ГАЦ) и гибких автоматизированных заводов.
Как уже отмечалось, гибкие автоматизированные производства позволяют быстро переходить от обработки одного изделия к другому, одновременно выполнять различные операции. Гибкие автоматизированные производства применяются в различных формах, определяемых требованиями производства, для обработки самых разнообразных деталей станков, двигателей, транспортных машин, турбин.
Обладая широкой гибкостью, ГАП обеспечивает высокую производительность оборудования, приближающуюся к уровню производительности автоматический линий и линий, скомпонованных из специализированных станков. Основной показатель ГАП – степень гибкости [2, c. 104].
Степень гибкости производственной системы – это неоднозначный, а многокритериальный показатель. В зависимости от конкретно решаемой задачи ГАП выдвигаются различные аспекты гибкости:
1) машинная гибкость – простота перестройки технологического оборудования для производства заданного большого количества изделий каждого наименования;
2) технологическая гибкость – способность системы производить заданное большое количество деталей каждого наименования при различных вариантах технологического процесса;
3) структурная гибкость – возможность расширения ГАП за счёт введения новых дополнительных технологических модулей, а также объединение нескольких систем в единый комплекс;
4) гибкость по объёму выпуска – способность системы экономично изготавливать изделия каждого наименования при разных объёмах партий запуска и может быть охарактеризована минимальным размером партии, при котором использование системы остаётся экономически эффективным;
5) гибкость по номенклатуре – способность системы к обновлению выпуска продукции, характеризуется сроками и стоимостью подготовки производства деталей нового наименования
Гибкие автоматизированные производства должны отвечать самым высоким требованиям по точности, быстродействию, надежности. В конструкциях элементов ГАП применяются пневматические, электрогидравлические и электрические приводы, различающиеся принципами действия и функциональными возможностями. Средства вычислительной техники являются основными компонентами ГАП; появление микропроцессорной техники обусловило широкое развитие ГАП [11, c. 93-95].
3 ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Принципы определения эффективности автоматизированных систем управления
Для каждой конкретной АСУ цель ее создания состоит в обеспечении наиболее полного использования потенциальных возможностей объекта управления для решения поставленных перед ним задач.
Эффективность АСУ определяют сопоставлением результатов от функционирования АСУ и затрат всех видов ресурсов, необходимых для ее создания и развития.
Критерий эффективности АСУ определяют на множестве (системе) показателей, каждый из которых описывает одну из сторон рассматриваемой системы. В зависимости от используемого математического аппарата критерий может быть выражен в виде целевой функции или порядковой меры, устанавливающей упорядоченную последовательность сочетаний показателей.
При определении результатов от функционирования АСУ задают универсальную систему обобщенных показателей, таких, как оперативность (своевременность), устойчивость, качество управления и др. Используемые показатели должны быть развернуты применительно к характеристикам конкретной АСУ (например: оперативность — вероятностно-временные характеристики элементов процесса управления; устойчивость — показатели надежности, помехозащищенности и т. п.).
К показателям затрат ресурсов относят материальные, людские, финансовые, временные и др. затраты.
Оценку эффективности АСУ проводят при:
- формировании требований, предъявляемых к АСУ;
- анализе создаваемых и функционирующих АСУ на соответствие заданным требованиям;
- выборе наилучшего варианта создания, функционирования и развития АСУ;
- синтезе (формировании) наиболее целесообразного варианта построения АСУ по критерию «эффективность — затраты».
Целесообразные варианты построения АСУ выбирают путем балансирования показателей приращения эффективности Э, получаемой за счет создания или совершенствования АСУ, и затрат Q.
Математически эту задачу формируют в виде:
max Э при Q = const
или в виде обратной задачи:
min Q при Э = const.
В тех случаях, когда приращение эффекта представлено в денежном выражении, определяют экономическую эффективность АСУ.
Оценку (определение) экономической эффективности АСУ проводят для:
٧ анализа и обоснования целесообразности создания функционирования и развития АСУ;
٧ установления основных направлений применения АСУ;
٧ выбора наиболее экономически эффективного варианта разработки и внедрения АСУ;