Что такое сто в машиностроении
Стандарт организации (СТО)
Что это за документ?
Стандарт организации (СТО) – документ по стандартизации, утвержденный и применяемый организацией для совершенствования производства и обеспечения качества продукции, выполнения работ, оказания услуг. СТО может разрабатываться на применяемые в организации процессы, продукцию и оказываемые услуги; на продукцию, создаваемую и поставляемую организацией на внутренний и внешний рынок; на работы и услуги, выполняемые данной организацией на стороне, в соответствии с заключенными договорами (контрактами).
СТО разрабатывается в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения».
Кто выдает?
Стандарты организаций разрабатываются организациями самостоятельно. СТО на продукцию могут быть зарегистрированы в добровольном порядке в региональных центрах стандартизации и метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) по месту нахождения организации.
На территории Москвы и Московской области регистрацией СТО занимаются Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия» (ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»), и Федеральное бюджетное учреждение «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в г. Москве» (ФБУ «Ростест-Москва»).
В каких случаях оформляется?
Стандарты организации необходимо разрабатывать для обеспечения соблюдения требований технических регламентов и применения национальных российских стандартов, международных, региональных стандартов (в том числе межгосударственных), национальных стандартов других стран, а также стандартов других организаций.
Роль ТО в машиностроении
Понятие технологической оснастки
В соответствии с единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП) ГОСТ 3.1109-82 вводит понятие на средства технологической оснастки (СТО).
СТО включает в себя:
1) Технологическое оборудование (контрольное и испытательное)
2) Технологическое оборудование (режущий, контрольный и измерительный инструмент).
3) Средства механизации и автоматизации производственного процесса
Технологическая оснастка (ТО) – это средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса (ТП).
Основную часть ТО составляют станочный инструмент контрольный, режущий. Затем идет режущий инструмент, вспомогательный калибры, пресс формы, штампы.
Для того чтобы снизить трудоемкость изготовления, проектирую ТО необходимо использовать оснастку неоднократно применяемую или переналаживаемую ТО на базе унифицированных стандартных деталей и узлов.
В соответствии с ЕСТПП вся ТО подразделяется на 6 систем:
2) УБО – универсально-безналадочная оснастка
3) УНО – универсально-наладочная оснастка
4) УСО – универсально-сборная оснастка
5) СРО – сборно-разборная оснастка
6) СНО – специализированная наладочная оснастка
Система ТО формируется комплексами:
Приспособление – ТО предназначенные для установки или направления предметов труда или инструмента на какой-либо технологической операции.
Набор той или иной системы ТО определяется условиями организации производства и правильности проектирования той или иной оснастки.
С технической точки зрения приспособление может быть однодетальным (оправка); в виде узла; в виде конструкции; в виде сборки; в виде базисного агрегата (корпуса, базовой плиты) и наладки, которая устанавливается на корпус.
Наладка – совокупность сборочных единиц или механическая регулировка установочных элементов приспособления; осуществляется ориентация заготовки в пространстве.
Роль ТО в машиностроении
Приспособления в машиностроении выполняют следующую роль:
1) Повышение производительности обработки, сборки и контроля.
2) Расширение технологических возможностей оборудования.
3) Снижение себестоимости изготовления деталей.
4) Обеспечение условий охраны труда и техники безопасности оператора.
5) Создание условий для механизации и автоматизации производства.
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)
О роли CTO (главного инженера / технического директора)
Меня часто просят определить роль СТО, и я решил поделиться своими мыслями по этому вопросу.
Начнём с того, кем СТО не является.
1) СТО – это не инженер. Это не верхушка технологической карьеры, не естественная позиция на пути роста инженера. Это позиция не для тех людей, которым нравится кодить, проектировать архитектуру и разрабатывать технический дизайн.
2) Из первого пункта следует, что СТО не обязательно будет лучшим инженером компании.
Так кто же такой СТО, если не лучший кодер и не венец карьеры инженера?
Проблема с определением СТО в том, что если рассмотреть обладателей этой должности, вы увидите много разных личностей. Некоторые – технические со-основатели. Другие – из первых инженеров. Некоторые начинали с неё, другие получили повышение. Одни стали СТО после того, как побыли заместителями по разработке. Кто-то сосредотачивается на людях и процессах разработки, найме. Другие – на архитектуре приложений или на развитии продукта. Кто-то – лицо компании для внешнего мира. Кто-то не занимается отчётами, а кто-то управляет всей разработкой.
Лучшее, что можно придумать: СТО – технический лидер компании на текущей стадии развития компании. Я думаю иначе – СТО должен быть стратегическим техническим исполнительным директором, который требуется компании на текущей её стадии.
Стратегическим: думающим далеко вперёд, и помогающим планировать будущее бизнеса и приобретение того, что сделает это возможным.
Исполнительным: превращать стратегические планы в реальность, разбивая задачу на кусочки и управляя людьми, которые будут её решать.
Так что же делает СТО?
Во-первых, он должен заботиться и понимать бизнес. У него должна быть возможность создавать стратегию в рамках технологии. СТО сначала исполнительный директор, а затем уже технарь. Если у СТО нет места там, где принимают решения, и не понимает, какие бизнес-проблемы стоят на пути у компании, он не сможет управлять технологией компании для их решения. СТО может определить те области, где можно использовать технологию для создания новых решений в бизнесе, которые соответствуют общей стратегии компании. Или же СТО может просто делать так, чтобы технология всегда развивалась, предугадывая и позволяя развиваться компании и продукту.
В любом случае СТО должен понимать, какие основные возможности и риски есть у бизнеса и концентрироваться на них. Если СТО занимается наймом, сохранением сотрудников, процессами, управлением людьми – значит, в данный момент эти вещи очень важны для команды технарей.
У правильных СТО есть ответственность и влияние. Это не значит, что они сильно вовлечены в ежедневное управление – но чтобы реализовывать бизнес-стратегию, нужно правильно расставлять людей для решения проблем. СТО должен оберегать команду технарей от того, чтобы она превратилась в простой инструмент для реализации идей других исполнительных директоров. Он должен заботиться об идеях и запросах самой этой команды.
Сложности начинаются, когда команда вырастает, и СТО начинают нанимать заместителей для управления людьми. Многие передают всю ответственность за управление заместителям, иногда даже отказываясь от отчётов с их стороны. Очень сложно сохранять влияния и эффективность, когда тебе не предоставляют отчёты.
На прошлом моём месте работы весь высший менеджмент из технарей состоял в должности СТО в своей области. Их очень уважали и они были весьма способными в техническом плане. Они понимали бизнес и технические задачи, которые стоят перед ним, и часто вдохновляли команду инженеров и помогали с наймом сотрудников.
Их проблема была в том, что они редко следили за работой команд, потому что технология воспринималась просто как инструмент. У них не было стратегического влияния.
Если вы – лидер без возможности влиять на бизнес-стратегию и размещать людей на важные задачи, вы в лучшем случае можете рассчитывать на своё влияние на других исполнительных директоров. В худшем же – просто занимаете номинальную должность. Нельзя отказаться от ответственности за управление, не отказываясь от власти.
Если у СТО нет прав на управление, ему придётся достигать целей только через влияние на организацию. Если менеджеры не будут ставить людей на задачи, которые кажутся ему важными, он будет бессилен. Если вы не занимаетесь управленческими делами, вы теряете самую важную власть над бизнес-стратегией. У вас остаётся только надежда на благие намерения организации и ваши руки.
Мой совет тем, кто стремится к должности СТО – помнить, что это работа, связанная с бизнес-стратегией и управлением. Если бизнес компании вам не интересен, если вы не хотите брать на себя ответственность за работу большой команды людей в направлении этого бизнеса, то работа СТО не для вас.
Технологический процесс в машиностроении
2.6.1. Общие сведения. В машиностроительном производ-стве технологический процесс (англ. – manufacturing process) – это часть производственного процесса, содержащая целе-направленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. Технологический процесс может быть отнесен к изделию, его составной части или к методам обработки, формообразования, сборки.
Основной составной частью технологического процесса является технологическая операция (англ. – operation), вы-полняемая на одном рабочем месте. Она является структур-ной исходной единицей для расчёта времени и денежных за-трат на технологический процесс в целом.
Параллельно существующее понятие «технологический метод» представляет собой совокупность правил, опреде-ляющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки или сборки, пе-ремещения, включая технический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления или ремонта, уста-новленных безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнения изделия.
2.6.2. Технологическая документация. Технологический документ – это графический или текстовой документ, кото-рый отдельно или в совокупности с другими документами определяет технологический процесс или операцию изго-товления детали.
Оформление технологического документа представляет собой комплекс процедур, необходимых для составления и подготовки технологического документа в соответствии с порядком, установленным на предприятии. К подготовке документа относится его подписание, согласование и т. д.
2.6.3. Комплектность технологических документов. Комплект документов технологического процесса (опера-ции) представляет собой совокупность технологических до-кументов, необходимых и достаточных для выполнения тех-нологического процесса (операции).
Комплект проектной технологической документации – это совокупность технологической документации для проек-тирования и реконструкции предприятия.
Стандартный комплект документов технологического процесса (операции) состоит из комплекта технологических документов, установленных в соответствии с требованиями стандартов государственной системы стандартизации.
2.6.4. Степень детализации технологических процессов. Маршрутное описание технологического процесса представ-ляет собой сокращенное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения, но без раз-деления операций на составные элементы (переходы) и без указания режимов обработки.
Режим обработки – это набор условий, при которых реализуется обработка. Основными параметрами, состав-ляющими режим, например обработки резанием, являются глубина резания, то есть толщина срезаемого слоя за один приём; подача (перемещение) инструмента, например, за каждый оборот обрабатываемой детали; скорость резания, предопределяющая степень интенсивности ухода стружки из очага резания; принятый способ отвода тепла из очага ре-зания и ряд других параметров
Маршрутно-операционное описание технологического процесса представляет собой сокращённое изложение техно-логических операций с сохранением их последовательности при полном описании отдельных операций.
2.6.5. Влияние организации производства на технологи-ческие процессы и операции. Технологические процессы по своему составу и глубине проработки отдельных элементов процесса существенно зависят от типа машиностроительно-го производства. Имеются в виду массовое, серийное и еди-ничное производства.
Каждый тип машиностроительного производства имеет свои характерные особенности, определённым образом влияющие на проектируемый технологический процесс. Так, в массовом производстве за каждым станком постоянно за-креплена только одна технологическая операция. Поэтому все составные части проектируемого технологического про-цесса прорабатывают очень подробно, и от рабочих, выпол-няющих каждую операцию, не требуется высокая квалифи-кация. В свою очередь, оборудование в цехе располагают по ходу действий, указанных в технологическом процессе. Этим упрощается передача обрабатываемой детали от стан-ка к станку. Складываются условия для организации поточ-ного (непрерывного) производства. Длительность каждой операции, а также степень равномерной и полной загрузки станков обеспечивают технологическими приёмами, закла-дываемыми в проектируемый технологический процесс. Здесь имеют в виду кратность отрезка времени, затрачивае-мого на каждую операцию, число станков на одну и ту же операцию и т.п.
Однако следует иметь в виду, что полностью загрузить большое количество станков обработкой одной детали мож-но только при достаточно большой программе выпуска продукции. Само собой разумеется, что программа должна быть устойчивой, то есть ориентированной на достаточно длительный период спроса продукции, по крайней мере дос-таточный для самоокупаемости затрат на организацию мас-сового производства.
Одним из основных критериев массового производства является такт выпуска продукции.
Такт выпуска (англ. – production time) – интервал време-ни, через который периодически производится выпуск изде-лий или заготовок определённых наименования, типоразме-ра и исполнения.
Определённое значение имеет также ритм выпуска (англ. – production rate) – количество изделий или заготовок определённых наименований, типоразмеров и исполнения, выпускаемых в единицу времени.
В серийном производстве за каждым станком закреплено больше одной операции, а цех и каждый его участок заняты обработкой нескольких или многих деталей. Но программа выпуска каждой детали мала для того, чтобы организовы-вать поточное производство.
Подбирая номенклатуру деталей для каждого участка, стараются подобрать детали примерно одинаковых габарит-ных размеров со схожей конфигурацией (валы, зубчатые ко-лёса, корпусные детали и т.д.), одинакового материала (сталь, алюминиевые сплавы, магниевые сплавы).
Однородность перечисленных характеристик предопре-деляет сходство технологических процессов. Это позволяет уменьшить разнообразие станков на участке и способствует возможности максимально загрузить станки.
Закрепление за станком нескольких технологических операций предопределяет неизбежность последующей пере-наладки, то есть замены технологической оснастки для того, чтобы перейти к обработке других деталей. Поэтому в се-рийном производстве детали обрабатывают партиями, то есть группами одноименных деталей. Выполнив одну опе-рацию для партии деталей, станок переналаживают для вы-полнения очередной операции.
Чем разнообразнее технологические процессы, выпол-няемые на участке, тем труднее на участке расположить станки в наиболее выгодном порядке. Поэтому в серийном производстве чаще всего представляется целесообразным располагать станки в большем соответствии с последова-тельностью этапов технологического процесса (черновые операции, чистовые, окончательные).
В серийном производстве заняты рабочие главным обра-зом средней квалификации.
По сравнению с массовым производством в серийном производстве увеличен объём так называемого незавершён-ного производства, то есть накапливаются детали, ждущие очередного передвижения к местам дальнейших этапов об-работки. Соответственно, возрастает длительность произ-водственного цикла,
Цикл технологической операции (англ. – operation cycle) – интервал календарного времени от начала до конца перио-дически повторяющейся технологической операции незави-симо от числа одновременно изготовляемых или ремонти-руемых изделий.
Единичное производство характерно тем, что оно ориен-тировано на изготовление чрезвычайно широкой номенкла-туры самых разнообразных деталей, каждая из которых вы-пускается единицами экземпляров. По этой причине все ис-пользуемые средства производства отличаются повышенной универсальностью с применением рабочей силы высокой квалификации. За каждым станком закрепляется максималь-но возможное количество технологических операций.
По принципу единичного производства организованы опытные цехи и заводы, находящиеся в непосредственном распоряжении опытно-конструкторских организаций, заня-тых созданием и разработкой новой продукции.
Наличие высококвалифицированной рабочей силы ис-ключает необходимость подробной детализации, как техно-логических операций, так и технологического процесса в целом. То есть технологический процесс в ряде случаев дос-таточно представлять в виде сокращённого маршрутного описания всех действий, составляющих технологический процесс. Этим сокращается объём работы инженерно-тех-нического персонала на составление технологической доку-ментации, а также в определённой мере компенсируются расходы, связанные с привлечением высококвалифициро-ванной рабочей силы.
В свою очередь, независимо от типа машиностроитель-ного производства, сформировались конкретные наимено-вания технологических процессов.
Единичный технологический процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и ис-полнения, независимо от типа производства.
Типовой технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.
Групповой технологический процесс изготовления груп-пы изделий с разными конструктивными, но общими техно-логическими признаками
Типовая технологическая операция, характеризуемая единством содержания и последовательности технологиче-ских переходов для группы изделий с общими конструктив-ными и технологическими признаками.
Групповая технологическая операция совместного изго-товления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.
2.7. Технологическая система
2.7.1. Структура технологической системы. В общем случае технологическая система состоит из обрабатывае-мого и обрабатывающего начал, находящихся в техниче-ском окружении, необходимом и достаточном для того, что-бы при вводе энергии реализовывался запланированный тех-нологический процесс.
Структурными основными единицами технологической системы являются следующие её элементы.
Технологическое оборудование (англ. – manufacturing equipment) – средства технологического оснащения, в кото-рых для выполнения определенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка. Примерами технологического оборудования являются ли-тейные машины, прессы, станки, печи, гальванические ван-ны, испытательные стенды и т.д.
Технологическая оснастка (англ.– tooling) – средства тех-нологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определённой части техно-логического процесса. В состав технологической оснастки входят режущий инструмент и приспособления.
Инструмент (англ. – tool) – технологическая оснастка, предназначенная для воздействия на предмет труда с целью изменения его состояния. Состояние предмета труда опре-деляется при помощи меры и (или) измерительного прибора.
В свою очередь, различают основной инструмент, непо-средственно взаимодействующий с обрабатываемым объек-том (например, резец) и вспомогательный инструмент (на-пример, оправка, несущая на себе этот резец и являющаяся связующим звеном между резцом и местом крепления этого резца на станке).
Приспособление (англ. – fixture) – технологическая осна-стка, предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении техноло-гической операции. Фактически приспособление является устройством для расширения технологических возможно-стей применяемого оборудования.
Перечисленные структурные элементы показывают, что термин «технологическая система» по своей сути эквива-лентен понятию «вещественные факторы производитель-ных сил», используемому экономическими теориями при анализе процессов развития общественного производства.
В то же время в машиностроении вещественные факторы производительных сил часто называют средствами техно-логического оснащения (СТО). При этом имеют в виду, что в составе этих средств значатся только технологическое обо-рудование, технологическая оснастка и средства механи-зации и автоматизации реализуемого технологического процесса. Таким образом, инструмент и предмет труда не входят в состав СТО. Тем не менее, при выборе каждого из структурных составляющих системы СТО неизбежно учи-тывают основные факторы, относящиеся и к инструменту, и к предмету труда. Это следует из стандартных рекоменда-ций, касающихся выбора каждого их структурных состав-яющих системы СТО.
а) Выбирают технологическое оборудование на основа-нии анализа подлежащих обработке поверхностей изготов-ляемых деталей и перечня методов обработки, каждый из которых реально может быть использован в рассматривае-мом случае. Выбор наиболее эффективного метода обработ-ки предопределяют технико-экономические и эксплуатаци-онные требования к изготовляемой детали.
Оборудование должно обеспечивать высокопроизводи-теьный процесс за счёт
– одновременной обработки несколькими инструмента-ми;
– одновременной обработки одним инструментом не-скольких деталей (или нескольких поверхностей);
– совмещения нескольких операций.
При этом действия, связанные с контролем геометриче-ских параметров детали, с контролем станка и состоянием обрабатывающего инструмента, а также с коррекцией точ-ности обработки и переналадкой станка стремятся по вре-мени совместить с основным действием, а именно: обработ-кой поверхностей изготавливаемых деталей.
б) Агрегатирование средств технологического оснаще-ния. При частой сменяемости изготовляемой продукции (в среднесерийном и мелкосерийном производствах) необхо-дима быстрая замена состава средств технологического ос-нащения. Быстрота замены и переналадки оснащения ха-рактеризуется понятием «гибкость производства».
Для сокращения времени па переналадку все элементы СТО проектируют и изготовляют, применяя принцип агре-гатирования. То есть все элементы СТО изготовляют в виде унифицированных многоцелевых, и в ряде случаев, обрати-мых модулей
Принцип агрегатирования предполагает выполнение комплекса работ в последовательности:
– анализ планируемых технологических операций с це-лью выявить возможность применения известных типовых методов обработки;
– составление схем рабочих движений обработки и пере-мещения предметов труда;
– разделение конструкций СТО на элементы и узлы обра-тимой конструкции;
– установление необходимых условий связи между эле-ментами и узлами по соответствующей компоновочной схе-ме;
– определение номенклатуры входящих в СТО деталей,-узлов и агрегатов многократного применения;
– издание альбомов и каталогов деталей, узлов и агрега-тов СТО.
Основным критерием целесообразности любых решений по агрегатированию СТО является технико-экономическая эффективность от их создания и практического применения.
в) Комплектуют технологическую оснастку, опираясь на предварительный анализ:
– характеристики изготовляемых деталей (конструкция, размеры, материал, требуемые точность и качество);
– технологических и организационных условий изготов-ления детали (схема ориентации и закрепления детали в зоне обработки);
– оптимизации степени загрузки и интенсивности работы, как самой оснастки, так и используемого оборудования вплоть до условий для непрерывного труда;
– полного соответствия оснастки её целевому назначению и техническим характеристикам применяемого оборудова-ния;
– способности оснастки обеспечивать интенсивность эксплуатации и полную загрузку станка.
В общем случае оснастка может быть выбрана из перечня имеющейся номенклатуры, либо оснастку следует спроекти-ровать и изготовить вновь. Но всегда оснастка должна обес-печивать труд с высокой производительностью.
г) Средства механизации. Выбор этих средств ведут с учётом того, что механизация предполагает главным обра-зом вытеснение ручного труда и замену его машинным тру-дом в тех звеньях, где он до сих пор остаётся как среди ос-новных технологических операций, так и среди операций вспомогательных, зачастую отличающихся большой трудо-ёмкостью и наличием ручной работы. Механизация ведёт к сокращению производственного цикла, повышению произ-водительности труда и к улучшению экономических показа-телей.
При выборе средств механизации учитывают
– плановые сроки и трудоемкость выпуска продукции;
– плановую продолжительность выпуска продукции;
– организационные формы производства в период освое-ния и выпуска продукции.
Выбор средств всегда сопровождается технико-эконо-мическими расчётами затрат на производство в течение все-го периода его реализации.
2.7.2. Роботизация оснастки. По мере развития техники на смену механизации отдельных технологических действий постоянно приходит автоматизация с целью повысить про-изводительность труда и освободить оператора от тяжелых и утомительных операций. В первую очередь это коснулось массового производства, ориентированного на выпуск большого количества однородной продукции, где не требу-ется частых переналадок технологического оснащения. А в малосерийном и серийном производствах темп автоматиза-ции заметно сдерживается из-за высокой стоимости, как са-мих разработок автоматизированных устройств, так и из-за длительности переналадки этих устройств на выпуск оче-редных партий другой продукции. Однако высокий темп
роста производительности станочного оборудования посто-янно ставит вопрос о необходимости сокращать время на выполнение сопутствующих вспомогательных операций, ха-рактеризующихся для оператора трудоёмкостью, утомляе-мостью, плохими условиями труда. Автоматизированное устройство для вспомогательных операций получило назва-ние робот. Соответственно, в машиностроении возникла новая отрасль – робототехника.
Роботы, предназначенные для замены человека на опас-ных для здоровья, физически тяжёлых и утомительных руч-ных работах, получили название промышленные роботы (ПР). Первый ПР появился в США в 1961 году под названи-ем «Рука Эрнста». В нашей стране первый ПР «Универсал-50» разработан в 1969 году.
В 1980 году общий парк ПР в мире составлял около 25 тыс. штук, а через 5 лет их стало в мире около 200 тыс. штук, что свидетельствует об уже тогда возникшей потреб-ности быстрого роста производительности труда.
В зависимости от участия человека в процессе управле-ния роботом выделяют группы биотехнических и автоном-ных (автоматических) роботов [13, 14, 15].
К биотехническим роботам относятся дистанционно управляемые копирующие роботы; роботы, управляемые че-ловеком с пульта управления, и полуавтоматические роботы.
Дистанционно управляемые копирующие роботы снаб-жены задающим органом (например, манипулятором, пол-ностью идентичным исполнительному органу), средствами передачи сигналов прямой и обратной связи и средствами отображения информации для человека-оператора о среде, в которой функционирует робот.
Копирующие роботы выполняются в виде антропо-морфных конструкций, обычно «надеваемых» на руки, ноги или корпус человека. Они служат для воспроизведения дви-жений человека с некоторыми необходимыми усилиями и
имеют иногда несколько десятков степеней подвижности.
Роботы, управляемые человеком с пульта, снабжаются системой рукояток, клавиш или кнопок, связанными с ис-полнительными механизмами, соответствующими каналами по различным обобщённым координатам. На пульте управ-ления устанавливаются средства отображения информации о среде функционирования робота, в том числе и поступаю-щей к человеку по радиоканалу связи.
Полуавтоматический робот характеризуется сочетани-ем ручного и автоматического управления. Он снабжён су-первизорным управлением для вмешательства человека в процесс автономного функционирования робота путём со-общения ему дополнительной информации (указание цели, последовательности действий и т.д.).
Роботы с автономным (или автоматическим) управле-нием обычно подразделяют на производственные и научно-исследовательские роботы, которые после создания и на-ладки в принципе способны функционировать без участия человека.
По областям применения производственные роботы под-разделяют на промышленные, транспортные, строительные, бытовые и т.п.
В зависимости от элементной базы, структуры, функций и служебного назначения роботы подразделяют на три поко-ления.
1) Роботы первого поколения (программные роботы) имеют жёсткую программу действий и характеризуются на-личием элементарной обратной связи с окружающей средой, что вызывает определённые ограничения в их применении.
2) Роботы второго поколения (очувствленные роботы) обладают координацией движения с восприятием. Они при-годны для малоквалифицированного труда при изготовле-нии изделий.
Программа движений робота требует для своей реализа-ции управляющей ЭВМ. Неотъемлемая часть робота второго поколения – наличие алгоритмического и программного обеспечения, предназначенного для обработки сенсорной информации и выработки управляющих воздействий.
3) Роботы третьего поколения – это роботы с искусст-венным интеллектом. Они создают условия для полной за-мены человека в области квалифицированного труда, обла-дают способностью к обучению и адаптации в процессе ре-шения производственных задач. Эти роботы способны по-нимать язык и вести диалог с человеком, формировать в себе модель внешней среды с той или иной степенью детализа-ции, распознавать и анализировать сложные ситуации, фор-мировать понятия, планировать поведение, строить про-граммные движения исполнительной системы и осуществ-лять их надёжную отработку.
Появление роботов различных поколений не означает, что они последовательно приходят на смену друг друга. Ис-ходя их технико-экономических соображений роботы всех поколений находят свою так называемую «социальную» нишу, применительно к которой робот подвергается совер-шенствованию его функциональных назначений.
2.7.3. Техническое окружение. Опыт машиностроения и анализ многочисленных технологических процессов пока-зывает, что, как понятие СТО, так и понятие «технологиче-ская система», будучи вещественным фактором, не являются исчерпывающими, так как не отражают необходимость учи-тывать целый ряд явлений, без учёта которых технологиче-ский процесс не может состояться. По этой причине наряду с понятием «технологическая система» применяется более общее понятие «техническое окружение», которое рассмат-ривается как своеобразная инфраструктура технологическо-го процесса. Она в присутствии материальных веществ и
предметов в полной мере проявляется ещё и определённым свойством материального мира: силовым полем, магнетиз-мом, температурой, интервалом времени, положительным или отрицательным катализатором и другими свойствами материи [12]. В результате структурные вещественные эле-менты, входящие в состав технического окружения (техно-логическое оборудование, технологическая оснастка, инст-румент, приспособления), должны быть способными прояв-лять определенные явления или иные свойства материи, не-обходимые для достижения намеченной цели, а именно: для реализации запланированного технологического процесса. Так, для магнитно-импульсной штамповки комплект техни-ческого окружения должен располагать условиями для воз-никновения вихревых токов достаточной интенсивности, то есть высокой электропроводностью заготовки. Если элек-тропроводность мала, то на поверхность заготовки со сторо-ны индуктора укладывают тонкий слой металла с высокой электропроводностью (алюминий или медь). То есть вводят в техническое окружение дополнительный элемент, способ-ный вызвать дополнительное свойство материи, нужное для реализации проектируемого технологического процесса.
2.7.4. Отладка и настройка технологической системы. Присутствие в технологической системе упомянутых явлений и иных свойств материи представляется возможным рассмат-ривать как внутренние технологии формируемого техничес-кого окружения.
Опробование спроектированных технологических процес-сов, для реализации, которых требуется определённое техни-ческое окружение, всегда связано с необходимой наладкой внутренних технологий. На примере термоимпульсного уда-ления заусенцев это выглядит следующим образом,
Заусенцы образуются на пересечениях поверхностей в процессе механической обработки деталей.
Сущность прогрессивного процесса термоимпульсного удаления заусенцев состоит в том, что деталь с заусенцами помещают в герметизируемую камеру и сжигают там заряд горючей газовой смеси. Возникающий фронт пламени, омы-вая деталь, сжигает заусенцы. Особенность этого технологи-ческого процесса в том, что горючая смесь, как правило, сго-рает быстрее, чем успевают разогреться заусенцы до темпе-ратуры своего воспламенения. Эта особенность – временной период несоответствия скоростей — указывает на недостаточ-ность технического окружения для реализации термоим-пульсного процесса. Практическая применимость этого про-цесса обеспечена внесением в техническое окружение допол-нительного элемента в виде отрицательного катализатора, способного сдержать темп горения топливной смеси на вре-мя, достаточное для разогрева и сжигания заусенцев. Таким катализатором является дополнительно вводимый в камеру азот. Взамен азота сдержать темп горения топлива представ-ляется возможным за счёт дозированного сброса давления, нарастающего в камере по мере горения топливного заряда. Тогда технологическую систему надо дополнить устройством для дозированного сброса давления.
2.7.5. Влияние технологической системы на технологи-ческий процесс. Технологическую систему формируют для реализации конкретного технологического процесса.
В общем случае технологический процесс представляет собой набор способов и действий, результатом которых явля-ется получаемая продукция. В свою очередь, получаемую продукцию оценивают по ряду показателей. Основными из них являются себестоимость, производительность труда
и ряд эксплуатационных показателей (точность, качество, надёжность, степень полезного использования вводимой энергии, конкурентная способность).
2.7.5.1. Себестоимость оценивают по объёму расходов (в денежном выражении), приходящихся на каждую единицу продукции. На первичном этапе расчёта себестоимости бе-рут во внимание так называемую технологическую себе-стоимость, учитывающую только минимально необходимые расходы на производство без каких-либо неизбежных впо-следствии начислений на стоимость продукции. В таком случае структурными основными элементами для расчета технологической себестоимости (С) являются следующие расходы на единицу продукции:
– расходы М на материал для изготовления продукции;
– заработная плата З основному рабочему;
– стоимость И инструмента и необходимых приспособле-ний к нему;
– отчисления А от применяемого оборудования, отнесен-ные к единице продукции;
– стоимость Э энергии, израсходованной на единицу про-дукции;
– отчисления П от стоимости производственной площади, необходимой для создания продукции.
То есть себестоимость С является суммой перечисленных расходов:
С = М + З + И + А + Э + П.
Основной рабочий и производственная площадь не входят в перечень структурных элементов технологической системы, но являются необходимым условием для реализации техноло-гического процесса.
В настоящее время современное машиностроение распо-лагает широким ассортиментом инструмента, технологиче-ского оборудования и видов применяемой энергии. От вы-бора этих структурных элементов технологической системы зависит выбор квалификации основного рабочего (влияние на параметр З) и размеры требуемой производственной площади (показатель П), что в свою очередь предопределя-ется типоразмером требуемого технологического оборудо-вания (показатель А). Таким образом формированием техно-логической системы оказывают существенное влияние на себестоимость С изготовляемой продукции В свою очередь, несколько вариантов технологической системы, отличаю-щихся типами и типоразмерами структурных элементов, для получения одной и той же продукции могут обеспечивать одинаковую себестоимость этой продукции. В этом случае предпочтение отдают тому варианту технологической сис-темы, который сопровождается более высокой производи-тельностью труда.
2.7.5.2. Точность и качество получаемой продукции. В общем случае под точностью понимают степень соответст-вия изготовленной продукции тем условиям и требованиям, которые изложены в документации на изготовление этой продукции. В практике машиностроения степень такого со-ответствия используется в качестве критерия для оценки уровня технологической дисциплины на предприятиях (на-ряду с административной дисциплиной и ответственно-стью).
По мере необходимости понятие точность конкретизи-руют и указывают, например, точность геометрической формы, точность геометрических размеров, точность взаим-ного расположения обработанных поверхностей и т.д.
Диапазон требований, охватываемых понятием качество
обработки, достаточно широкий и многообразный. Напри-мер, при обработке металлов резанием из-за силового воз-действия инструмента на обработанной поверхности детали остаются следы инструмента в виде микронеровностей — шероховатость. Высота шероховатости зависит от инстру-мента и параметров способа резания. По этой высоте судят о качестве обработанной поверхности.
К качеству обработки относят и появления наклепа (то есть повышенной твёрдости на некоторую глубину в тело детали вдоль под обработанной поверхностью), также яв-ляющегося следствием силового воздействия инструмента на обработанную поверхность. Величину наклёпа устанав-ливают, измеряя твёрдость обработанной поверхности.
В машиностроении очень часто все точностные и качест-венные показатели получаемой продукции характеризуют единым общим понятием качество продукции. Широко распространенные в производстве приёмы контроля качества направлены на то, чтобы тиражируемые объекты производст-ва были бы между собой идентичными по основным эксплуа-тационным параметрам и характеристикам. Систематическая бурная созидательная деятельность человечества, как ни странно, замыкается всего лишь на трех создаваемых объек-тах производства. Это – вещество, предмет (устройство) и технология. Исходные для получения объекта материалы и полуфабрикаты характеризуются наличием определенных качественных характеристик, предопределяющих свойства, и количественных параметров, сопутствующих этим свойст-вам.
Соответственно, создаваемый объект тоже получает в ка-ких-то соотношениях определенное число этих характери-стик и свойств, которые получили обобщенные названия – качество и количество. Находясь в создаваемом объекте в определенном соотношении, качество и количество состав-ляют меру, то есть создаваемый объект.
Соотношение между количеством и качеством может изменяться в некотором диапазоне, который в практике на-зывают допуском на отклонения количественных и качест-венных характеристик. Тиражируемые объекты, находящие-ся в пределах этого допуска, считаются идентичными и пригодными для работы в задаваемых эксплуатационных условиях. При выходе параметров из этого допуска исход-ное соотношение качества и количества нарушается и воз-никает новая мера (новый объект). Чаще всего в инженер-ной практике этот новый объект представляет собой брак исправимый, если остается возможность довести объект до требуемой кондиции, или окончательный брак, то есть по-лучен негодный для намеченной цели объект. Во избежание брака и для повышения эксплуатационных свойств вырабо-талась система мероприятий, направленных на контроль ка-чества создаваемых объектов. Сюда вошли технические требования, виды достаточного контроля, стандартизация системы мер, проверок и применяемого технического и тех-нологического оснащения. Сущностью всех этих мероприя-тий является стремление создавать тиражируемые объекты идентичными и способными надежно обеспечивать назна-ченный ресурс работы.
Соответственно вопросу контроля качества стали уделять внимание на всех этапах создания объектов, начиная с про-ектных работ и кончая передачей объектов в эксплуатацию.
Появившаяся в обиходе компьютерная техника дала воз-можность накапливать большие объемы информации (базы данных) и на этапе проектных работ эффективно ее анали-зировать для выбора оптимальных соотношений качествен-ных и количественных параметров у создаваемых объектов. В результате предположительно выявилась возможность расширить функции контроля качества тиражируемой про-дукции, а именно: преобразовать этот контроль в один из
приемов, способствующих созданию объектов с новым уровнем свойств. Здесь имеются в виду свойства, необходи-мые и достаточные, чтобы техническое решение о создании объекта соответствовало нормам, предъявляемым к изобре-тениям.
Широкие возможности компьютерной техники явились основой для мнения о том, что именно компьютерная техни-ка придет на смену творческому коллективу проектных ор-ганизаций, создающих объекты с новым уровнем свойств по сравнению с аналогами.
Однако статистика показывает, что бесспорной оказалась только резко возросшая производительность проектных ра-бот, а количество технических решений, полученных на ос-нове системы автоматического проектирования (САПР) в проектных организациях и закрепляемых патентами на изо-бретение объектов с новым уровнем свойств, заметно мень-ше, чем в организациях, дополнительно располагающих мощной экспериментальной базой. Это объясняется, по крайней мере, двумя основными причинами.
1) Мощность любого банка данных никогда не может быть исчерпывающей, потому что производство как одна из составляющих материального мира под активным воздейст-вием человека развивается постоянно и достаточно стреми-тельно, всегда опережая скорость восполнения банков дан-ных.
2) Новый уровень свойств создаваемого объекта никогда не является простым сложением количественных и качест-венных параметров, характерных для исходных компонент создаваемого объекта. Поэтому предварительные расчетно-теоретические прогнозы, как правило, не подтверждаются экспериментально. Это относится, прежде всего, к тем объ-ектам, новизна которых состоит в качестве, предопреде-ляющем новый принцип действия.