1.2. Экономическое и социальное значение робототехники

Для интенсификации промышленного производства необходимо его коренное техническое перевооружение на основе комплексной механизации и автоматизации технологических процессов и повышения производительности труда.

В условиях ускоренного научно-технического прогресса производственные участки, линии и цеха должны быстро переналаживаться на более прогрессивную технологию или на выпуск новой продукции. Этому не удовлетворяют традиционные средства механизации и автоматизации с их жесткой технологической оснасткой, требующей много времени и затрат при перенастройке в многономенклатурном производстве. Поэтому многофункциональные легко переналаживаемые робототехнические системы являются основными принципиально новыми техническими средствами, позволяющими оперативно решать производственные задачи.

При использовании робототехники вследствие резкого сокращения времени и затрат на изменение технологического процесса создаются благоприятные условия для автоматизации мелкосерийного многономенклатурного .производства.

Как показывает опыт, групповое применение роботов в технологических линиях позволяет увеличить производительность во много раз. При этом экономия трудовых ресурсов может быть очень большой, если учесть, что сейчас около половины всех рабочих заняты, именно ручным трудом. При единичном применении системы робот - станок этот эффект значительно ниже.

При использовании роботов, исключающих участие человека в непосредственном производстве, облегчается переход на двух-и трехсменную работу, что существенно повышает и степень использования всего технологического оборудования.

Исключение человека из производственного цикла с его эмоциями, усталостью, возможной невнимательностью создает условия более четкого соблюдения всех технологических требований, в результате чего существенно снижается брак и повышается качество вы-пускаемых изделий. Важный фактор роботизированного технологического комплекса - возможность гибкой переналадки, обуславливающей меньшую его подверженность "моральному старению".

При исключении человека из технологического процесса упрощаются требования к помещению цеха, т. е. исключается необходимость определенной комфортности рабочего места, освещенности и пр.

На роботизированных участках существенно повышается ритмичность производственного процесса (по суткам, неделям, месяцам), что является также важнейшим фактором в организации производства.

Для эффективного использования робототехнических систем руководителям производства приходится заново пересматривать существующую технологию, организовывать по-новому технологические линии, что само по себе дает добавочный экономический эффект. Чаще всего при роботизации цеха меняется и основное оборудование на более производительное, что приводит к сокращению производственных площадей при том же или даже при увеличенном выпуске продукции.

Значительно снижается стоимость работ в экстремальных условиях.

Безлюдная работа в шахтах снимает вопрос обеспечения безопасности и удешевляет все рабочие процессы в горнодобывающей промышленности.

В целом при правильном широком применении робототехнических систем во всех отраслях народного хозяйства будет достигнут большой экономический эффект.

Роботы принципиально отличаются от известных традиционных средств автоматизации производственных процессов своей многофункциональностью и быстротой перехода на новые операции. Это обеспечивается универсальностью многозвенных механизмов манипуляторов робота и системы управления их движением. Адаптивность управления в роботах второго и третьего поколений позволяет выполнять и такие операции, которые нельзя было заранее запрограммировать.

Роботизация производства представляет собой комплексную проблему, охватывающую чрезвычайно большое количество научно-технических и организационно-экономических вопросов. Робототехника предъявляет повышенные требования к механизмам манипуляторов, приводам и их системам управления, датчикам обратной связи и датчикам очувствления, микропроцессорной вычислительной технике, а также к вопросам математического программного обеспечения.

Роботы могут широко применяться во всех отраслях народного хозяйства, но делать их отдельно для каждого конкретного применения неэкономично. Поэтому нужна типизация роботов с одновременной унификацией отдельных узлов, чтобы можно было составлять роботы и роботизированные технологические комплексы различной сложности и различного назначения в зависимости от той или иной производственной задачи. Разнообразие их чрезвычайно велико, если иметь в виду не только машиностроительные, но и все другие отрасли народного хозяйства. Техническое перевооружение производства с применением роботов для получения максимальной эффективности требует повышенного внимания к технологической подготовке производства с ломкой старых традиций, связанных с приспособлением оборудования под физиологические свойства человека.

Род и тип робототехнических систем (см. рис. 1.4), которые целесообразно применить в каждом случае, зависят от характера технологического процесса, местных условий, вида и количества выпускаемой продукции. Во всех случаях из нескольких возможных вариантов должен быть выбран тот, который даст наибольший эффект при наименьшей стоимости самого робота (или манипулятора) и вспомогательной оснастки, связывающей робота с другим технологическим оборудованием.

Чем разнообразнее номенклатура изделий, тем сложнее задача роботизации, тем важнее использование свойств многофункциональности роботов и тем в большей степени могут понадобиться адаптивные роботы.

Важной и сложной задачей является оценка экономической эффективности применения робототехнических систем с учетом социальных последствий.

Социальное значение широкого применения робототехники во всех отраслях народного хозяйства трудно преувеличить.

Так, число людей, работающих на роботизированной линии, уменьшается в несколько раз и они заняты только лишь наладкой, перенастройкой линии и наблюдением за ее работой, т. е. коренным образом меняется характер труда рабочего, мастера, инженера. При этом резко повышается культура труда.

Рутинной ручной работы много не только у станков, прессов, но и на контроле размеров и качества деталей, на чертежно-деталировочной и расчетной работе. Все это тоже автоматизируется при общей роботизации производства. Роботу не обязательно изготовлять деталь, собирать узлы и изделия по чертежам. Он это может делать непосредственно по цифровым программам, полученным в системе автоматизированного проектирования, минуя этап чертежей и технологических карт.

Освобождение человека от нетворческого непривлекательного ручного труда способствует переходу человека к более интересной и интеллектуальной деятельности. Это благоприятно сказывается на развитии человека, на повышении его квалификации и общей культуры.

Важное социальное значение робототехники состоит еще и в решении проблемы трудовых ресурсов. Без широкого применения робототехнических систем, хотя бы в простейшей форме, наряду с традиционными средствами механизации и автоматизации производственных процессов во всех отраслях промышленности эта проблема не может быть полностью решена.

Большое социальное значение робототехники состоит не только в повышении культуры производства, но и в оздоровлении условий труда. В самом деле, замена ручного труда машинным с участием роботов и манипуляторов ликвидирует производственный травматизм и многие профзаболевания.

Что же касается работ в экстремальных условиях и подводных работ, то там чаще всего используют копирующие манипуляторы. Человек-оператор руками проделывает все те движения, которые в копирующем режиме повторяет манипулятор - это весьма напряженный ручной труд. Следовательно, дистанционно управляемые манипуляторы, хотя и устраняют человека из опасной зоны, но не выполняют основной задачи робототехники - освобождения человека от напряженного ручного труда. Поэтому и здесь роботизация, означающая переход к супервизорному дистанционному управлению действиями робота в экстремальных условиях, является насущной необходимостью.

Наконец, при применении шарнирно-балансирных манипуляторов (см. рис. 1.4 и 1.12) исключается тяжелый ручной труд многих грузчиков и такелажников, так как с помощью таких устройств один человек легкими движениями может совершать погрузку, разгрузку и перенос больших тяжестей.

Революционные возможности открывает создание и внедрение миниатюрных электронных управляющих машин и промышленных роботов. И действительно, первая техническая революция была связана с развитием механики и энергетики, в результате чего неизмеримо возросли возможности перемещения различных грузов и человека по планете и в значительной степени был механизирован физический труд.

Современная научно-техническая революция связана с кибернетикой, электроникой, вычислительной техникой и информационными системами. Это привело к невиданным ранее разнообразным формам автоматизации умственной деятельности человека и на этой базе буквально революционизировало все стороны научно-исследовательских и производственных работ.

С появлением робототехники можно связать новый этап научно-технической революции. Используя механику, кибернетику и вычислительную технику, робот в одной машине объединяет выполнение всех трех функций человека в процессе его трудовой деятельности, а именно: восприятие внешней среды с помощью "органов чувств" (технические средства очувствления робота), "обдумывание" и принятие решения (микропроцессорный "мозг" робота), активное воздействие на внешнюю среду своими "руками" (манипуляторы робота). Это и составляет принципиальную новизну машин - роботов - и определяет совершенно новые возможности комплексной автоматизации производства.