Тема 1. Введение. Автоматизация производства.
Урок 1. Введение. Автоматизация производства.
Целеполагание: дать понятие автоматизации; показать роль автоматизации в производственном процессе; объяснить необходимость скорейшей автоматизации производственных процессов; способствовать формированию единой научно-технической картины мира.
Оснащение урока: кодоскоп, карточки-опоры.
Литература:
1. , , «Автоматизация производства» М., 2002г.
2. «Автоматизация производства электронной техники» М., «Высшая школа», 1998г.
3. , , «ЭВМ для всех: Электронно-вычислительная техника в народном хозяйстве» М., «Знание», 1998г.
4. «Микроэлектроника: технологический прогресс//Вычислительная техника и ее применение» М. «Знание», 1989г.
Ход урока:
1. Знакомство с классом.
2. Объяснение материала.
3. Закрепление материала.
4. Домашнее задание.
2.Основные понятия урока: автоматизация и механизация производства; комплексная автоматизация производственных процессов; 5 приоритетных направлений развития народного хозяйства; что определяет развитие автоматизации.
Для облегчения восприятия и запоминания учащимся предлагаются карточки-опоры.
Содержание:
Автоматизация производства – механизация производства с полным или частичным устранением физического труда рабочих. В процессе автоматизации труд людей замещается работой оборудования, действующего по принципу само регуляции.
Начнем с истории: во времена К. Маркса и Ф. Энгельса рабочие в капиталистических странах получали 30 – 40% от стоимости изготовленного изделия. К. Маркс мечтал о том времени, когда рабочий будет получать не 30 – 40, а 60% от стоимости изготовленного изделия. В наше время. В нашей стране трудящийся человек получает не 30 – 40 и не 60%, а 8 –12% от стоимости произведенной продукции. В нашей стране автоматизация производства находится на низком уровне (в развитии), но есть страна, которая занимает первое место в мире по применению вычислительной техники (это применение робототехники, микропроцессорных систем, различных автоматизированных производств на основе ЭВМ). Это Швеция, и трудящийся человек там получает не 8 – 12%, а 80% от стоимости произведенной продукции. Теперь можно задуматься, нужна ли нам автоматизация?
В основах направления экономического и социального развития страны намечено «поднять на новую качественную ступень производственные силы и производственные отношения, кардинально ускорять научно-технический прогресс, обеспечить продвижение вперед на стратегических направлениях развития экономики…». Одним из направлений решения этих задач является автоматизация и механизация производства. Именно, поэтому современный рабочий, занятый, в частности, изготовлением изделий электронной техники, должен быть знаком с современными методами и техническими средствами автоматизированного производства.
Основная задача первого этапа перехода к машинному производству – значительное повышение производительности труда и замена мускульной энергии человека механической. Именно этому этапу свойственна в основном механизация, как частичная или полная замена ручного труда человека машинным в той части процесса. Где непосредственно происходит изменение формы и качества изделий при сохранении участия рабочего в управлении машинами и контроле за их работой.
На втором этапе – решение задачи передачи машине таких функций человека, как функция органов чувств, позволит осуществлять управление процессом обработки заготовок и контроль размеров. На третьем этапе проектирования – усиление логического воздействия средств автоматики на технологический процесс, т. е. передача машине «мыслительных» функций человека, создание машин-автоматов с самонастраивающейся системой, которая запоминает и обобщает опыт своей работы и полностью самоуправляемая.
Решение этих задач позволило разработать автоматизированные устройства, позволяющие выполнять рабочие функции изготовления, контроля, управления и само подстройки без участия человека-оператора.
Автоматизацией называют комплекс технических и организационных мероприятий, позволяющих осуществить технологический процесс и управлять им без непосредственного участия человека.
Существует 5 приоритетных направлений развития народного хозяйства:
1)
2) Комплексная автоматизация.
3) Ускоренное развитие атомной энергетики.
4) Новые материалы и технология.
5) Биотехнология.
1) – предполагается:
а) развитие интегральной технологии производства
б) разработка и внедрение МКпроцессов.
в) разработка в широко масштабность вычислительной техники.
2) – предполагается:
а) создание гибких автоматизированных производительных систем
б) создание систем автоматизированного проектирования.
в) создание систем автоматизированной технологической подготовки производства и управления.
г) создание роботизированных комплексов.
д) создание систем Ч. П. У.
Автоматизация базируется на применении МКЭВМ и МКпроцессоров.
Автоматизация производственных процессов есть комплекс мероприятий по разработке новых прогрессивных технологических и вспомогательных процессов и созданию на их основе высокопроизводительного оборудования, осуществляющего технологические и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.
В нашей стране накоплен огромный опыт использования автоматизированных систем управления в различных сферах народного хозяйства. Для автоматизации характерно применение полуавтоматов и автоматов, работающих по определенному циклу.
Высшая форма автоматизации и механизации производства – комплексная автоматизация производственных процессов. Она охватывает весь комплекс производства изделия, когда все стадии его производства, начиная с получения исходных материалов и полуфабрикатов и кончая сборкой, автоматизированы. Эту проблему на первых этапах решили созданием перенастраиваемых средств, т. е. гибкого оборудования.
Первым шагом создания гибкого оборудования можно считать станки с числовым программным управлением. Это оборудование легко подключать к управляющим ЭВМ, которые по заранее составленным программам обеспечивают работу всей линии. Они позволили не только автоматизировать процесс взаимодействия на предмет труда, но и автоматизировать перестройку управления для изготовления новых деталей. Вторым шагом можно считать автоматизацию поиска и замену инструмента и приспособлений, далее автоматизацию загрузки, выгрузки, транспортировки, автоматизацию вспомогательных мероприятий и т. д. с привлечением соответствующих средств автоматизации: обрабатывающих центров, промышленных роботов, манипуляторов, транспортных средств, вычислительной техники. Появляется новое понятие - гибкая производственная система.
Внедрение комплексной автоматизации способствует сокращению трудовых затрат, максимальному использованию материальных и энергетических ресурсов, повышению производительности труда и улучшению качества продукции, но, несомненно требует новых методов ее решения. Это достигается совмещением всех требуемых для изготовления изделий технологических операций, применением высокопроизводительного, быстро переналаживаемого оборудования, а также использованием автоматических манипуляторов – промышленных роботов.
Решение задач комплексной автоматизации необходимо для всех отраслей народного хозяйства.
Приборостроению свойственны серийное и мелкосерийное производство. На многих приборостроительных заводах-предприятиях массовое производство средств автоматики, телемеханики полностью механизировано или автоматизировано. Созданы и работают автоматизированные участки по изготовлению печатных плат, автоматы для сборки механизмов малогабаритных часов-будильников, универсальные автоматы для обработки выводов конденсаторов и резисторов. Существуют производства с полной автоматизацией изготовления ионных приборов, транзисторов, электронно-лучевых трубок и блоков.
Создание поточных линий, цехов и заводов автоматов. Их ритмичная работа немыслима без дальнейшего развития механизации и автоматизации внутризаводского транспорта, складирование деталей и узлов. Огромное значение имеет развитие транспортных автоматических устройств различного назначения с автоматической переадресовкой грузов, с накопителями и механизированными складами. Повышению эффективности применения этих средств способствует применение промышленных роботов и манипуляторов.
При роботизации: уменьшается номенклатура заготовок, повышается объем производства и т. д.
Возникает необходимость новой технологии производства, следовательно, использование роторно-конвейерных линий, следовательно, повышение эффективности производства (огромная производительность).
Комплексная механизация и автоматизация в металлургической промышленности позволили полностью автоматизировать процесс выплавки чугуна, обеспечить непрерывную разливку стали, существенно повысить скорость прокатки в прокатных станах.
Автоматизация энергетических комплексов позволила быстрее ввести в строй новые атомные электростанции. Применение автоматизированной системы управления на тепловой станции на блоке 80 МВт при 1000 управляемых объектов и до 1300 контролируемых величин позволит осуществить управление процессом и наблюдение за ним одним инженером-оператором.
Большое значение для развития машиностроения имеет механизация и автоматизация добычи сырья и материалов. В горнодобывающей промышленности это ведет к сокращению сроков подготовки и введения в строй новых месторождений, сокращению эксплуатационных затрат на добычу сырья. Это обеспечивается применением высокопроизводительных горных машин, механизированных проходческих комплексов, автоматизированных подъемно-транспортных устройств, вспомогательного оборудования.
Автоматизация возможна только после совершенствования технологического процесса.
Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшения качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства.
Итак, автоматизация и роботизация – одна из наиболее сложных и актуальных проблем производства. Она не только дает большой экономический эффект, но и способствует значительному повышению надежности изготавливаемых машин, аппаратов и приборов, т. к. в этом случае процесс сборки не зависит от квалификации сборщика.
Где только не применяется автоматизация:
§ В машиностроении охватывает не только технологию, но и технико-экономическую деятельность предприятия: планирование, материально-техническое снабжение, подготовку производства, учет и оперативное управление.
§ В радиопромышленности полностью автоматизировано массовое производство радиодеталей, электронных ламп, ионных приборов, электроннолучевых трубок, транзисторов, печатных плат и узлов, печатный монтаж модулей для радиоэлектронной аппаратуры, в том числе и для ЭВМ. Изготовление элементов микроэлектроники, пленочных и твердотельных блоков и интегральных схем возможно только на достаточно гибком быстропереналаживаемом оборудовании, допускающем переход на различные модификации изделий и непрерывное совершенствование технологического процесса.
§ В легкой промышленности применяют локальные системы автоматического контроля и регулирования. Применяют высокоэффективное автоматическое ткацкое оборудование, скоростные бесчелночные станки. Автоматизация отделочного производства на фабриках-автоматах связана с развитием новых методов беления и крашения волокна в массе и пряже, эффективных процессов браковки и сортировки полуфабрикатов и готовых изделий. Обувная, галантерейная и другие отрасли легкой промышленности располагают высокопроизводительным автоматизированным оборудованием, на котором идет массовый выпуск разнообразных изделий.
Такие сложные процессы, как образование искусственных волокон, прядение, ткачество, вязка и шитье, заменяются более прогрессивными с точки зрения их автоматизации – прокатом, вытяжкой и склеиванием. При этом сокращаются накладные расходы и достигается хорошее соответствие характеристик производимых материалов заданным показателям выпускаемых изделий, что необходимо для поддержания их высокого качества и минимальных отходов материалов в производстве.
§ В пищевой и сельскохозяйственной промышленности созданы автоматические установки для прямой переработки сельскохозяйственной продукции в пищевые полуфабрикаты, кулинарные изделия. Важнейшее направление в комплексной автоматизации пищевой индустрии – переход от периодических процессов с большим числом операций к непрерывным потокам, химизация производства, применение полиэлектролитов и ферментов для ускорения фильтрации соков, сублимации - для обезвоживания, ультразвука – для эмульгирования и экстрагирования, электронных потоков и радиоактивных излучений – для стерилизации, высокочастотных магнитных и электрических полей и инфракрасных лучей – для нагрева и т. д. Оснащение комплексными автоматическими установками пищевой промышленности, предприятий по первичной переработке сельскохозяйственной продукции и предприятий общественного питания резко сокращает потери и лучше сохраняет качество продуктов питания на различных этапах реализации.
Справка:
Страна, занимающая первое место по роботизации – Швеция.
Россия – роботы для металлообработки.
Чехословакия – роботы для литья под давлением.
Первая ЭВМ создана в США, впервые применена для расчета параметров атомной бомбы.
СССР- 1- ая ЭВМ в 1951г. академик Лебедев – МЭСМ. 1952г.- он же – БЭСМ.
Первая интегральная схема 1958г.
С 1961г. начался выпуск интегральных схем.
Предел возможностей ЭВМ, следовательно, необходимо изменять архитектурные и структурные решения.
Большое внимание уделялся развитию программного обеспечения, т. е. развитию наукоемных средств, т. к. информация и скорость работы вычислительной аппаратуры – стратегический потенциал страны.
3.Закрепление материала: ответьте на вопросы: (при ответе слабым учащимся можно отвечать с использованием карточек-опор)
q Какая страна занимает 1-ое место в мире по автоматизации производства?
q Что дает автоматизация производства?
q Что такое Автоматизация производства?
q Первая ЭВМ в нашей стране?
q Что необходимо сделать, чтобы поднять благосостояние в нашей стране?
4. Домашнее задание: - материал урока.
