Завод XXI века

Специалисты в области промышленной кибернетики считают, что заводы завтрашнего дня будут создаваться на кибернетическом принципе.

Представьте себе огромное помещение, разделенное на участки, связанные десятками коммуникаций. На участке механической обработки мы не увидим традиционных металлорежущих станков. Вместо них, подобно фигурам на шахматной доске, расставлены кубы - боксы. Внутри каждого из них размещен станочный модуль - автоматизированное оборудование, более совершенный прообраз современных станков типа "обрабатывающий центр".

По мнению специалистов, модульное построение производств, отдельных участков, технологического оборудования и средств автоматизации вспомогательных производств - главное условие гибкой автоматизации всего производственного процесса, обеспечивающее и высокую производительность, и требуемую гибкость при серийном выпуске изделий. Именно на этом принципе базируется создание полностью автоматизированного металлообрабатывающего завода. Различные комбинации функциональных узлов, подобно деталям детского конструктора, позволят создать производственные агрегаты различного назначения.

В каждом типовом модуле содержатся функциональные узлы станка, которые могут собираться дистанционно управляемым манипулятором, установленным внутри бокса. Управление станками ведется с центрального диспетчерского поста. Каждый узел состоит из устройств позиционирования, закрепления и автоматической связи с другими элементами, микропроцессора, в который поступают задания о последовательности выполняемых операций, информация о состоянии инструмента и детали. Требуемая точность и производительность станка достигаются с помощью адаптивного управления. Поскольку трудно, если вообще возможно, создать полностью универсальный комплекс для механической обработки с типовым автоматизированным модулем, то на участке механической обработки устанавливается несколько боксов различных типов, с различными наборами функциональных узлов. Их совокупность обеспечит все виды работ: фрезерование, шлифование, сверление и т. д.

Бокс механической обработки будет иметь, очевидно, конструкцию в виде короба, в котором расположатся механизмы уборки стружки, трубопровод, подающий охлаждающую жидкость и масла на функциональные узлы. Отверстия в торце куба позволяют автоматически помещать заготовки и извлекать готовые изделия. После осуществления всех операций изделие с помощью транспортера передается на склад готовой продукции.

Некоторые боксы, кроме механических, выполняют и сборочные операции, соединяя с высокой точностью несколько деталей перед их механической обработкой. Сборка также будет вестись с помощью роботов.

Расположение и набор модулей в цехе можно быстро изменить, тем самым полностью загрузить завод. И это несмотря на то, что на каждом участке их может быть 50 и даже больше. В дальнейшем такие модули возьмут на себя диагностику и ремонт вышедшего из строя оборудования. Каждый модуль будет управляться от микро-ЭВМ, весь завод - от центральной ЭВМ.

Система управления завода реализует функции управления и взаимосвязи между основным и вспомогательным оборудованием, транспортно-загрузочными устройствами и складом, контролирует работу оборудования, собирает и распределяет информацию о нахождении заготовок и деталей, о степени укомплектованности инструментом, рассчитывает последовательность обработки деталей, учитывает изделия, заготовки, материалы и комплектующие изделия, а также оперативно оценивает степень заполнения склада. На ее "плечах" - выдача информации диспетчеру, другие операции, связанные с планированием и организацией производства, а также с управлением другими подсистемами.

Электроника станет следить за уборкой отходов производства, качеством заготовок, настройкой вспомогательных механизмов. Пока трудно сказать, какой транспорт будет использоваться в цехе - пневматический, рельсовый или какой-то еще. Ясно одно - им будет управлять ЭВМ.

...По главной транспортной магистрали с автоматизированного склада необходимые материалы поступают в цех. На самом складе есть ячейки для хранения заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей. Команды на прием и выдачу заготовок со склада исходят от ЭВМ. С транспортной магистрали материалы распределяются между боксами.

На заводе-автомате будут использоваться и разнообразные автономные (управляемые от центральной ЭВМ) или полуавтономные (управляемые от собственной бортовой ЭВМ) транспортные роботы. Применение в них тактильных датчиков предотвратит сближение с препятствием более чем на 2-3 м. При перемещающихся препятствиях ЭВМ определяет их траекторию движения и расстояние до них. В зависимости от этого она принимает решение продолжить движение, ускорить его, затормозить или остановиться.

На заводе-автомате останутся работать пятнадцать - двадцать специалистов. Это контролеры поступающего сырья и материалов, наладчики, программисты и проектировщики.

...Новая продукция спроектирована. Разработанные конструкции передаются на ЭВМ, управляющую производством. Она контролирует порядок поступления деталей на участок сборки. Когда необходимое сырье, материалы и инструменты будут получены и доставлены в цеха, ЭВМ включит оборудование. Один за другим начнут работать станки и роботы, передавая детали с одной операции на другую. Заготовки пойдут от бокса к боксу, постепенно приобретая все более законченный вид. В конце технологического процесса роботы-сборщики соединят отдельные узлы и детали.

Готовая продукция контролируется на установках, управляемых еще одной ЭВМ. Ведь современная машиностроительная продукция состоит из сотен и тысяч деталей, брак в которых может сказаться не сразу. Видимо, наиболее ответственные узлы будут проверяться еще до окончания сборки. Но это не повлияет на структуру завода завтрашнего дня. На одном стенде будут проверяться различные агрегаты. Обслуживающий робот сделает все необходимое, чтобы обнаружить неполадки, свойственные данному узлу.

Итак, производство завтрашнего дня делает робота не просто помощником человека. Автоматика практически полностью освободит человека от тяжелого труда, переложив его на плечи "высококвалифицированной" машины.