Методическая разработка урока «Основы автоматизации производства» на тему «Содержание предмета. Понятие об автоматизации. Производственные и технологические процессы»

5. Запись домашнего задания: Пантелеев В.Н., В.М. Прошин. Основы автоматизации производства, глава 1. «Автоматизация производства и технический прогресс», § 1 «Основные понятия» - выписать из учебника необходимые определения в тетрадь, стр. 5-9.

(Примечание: на уроке преподаватель выписывает на доске только термины для студентов. При подготовке домашнего задания студенты записывают полное определение из учебника)

Содержание урока:

     При изучении дисциплины «Основы автоматизации производства» рассматриваются следующие вопросы: что такое автоматизация производства, зачем она нужна, с чего она начинается, как она осуществляется, какие технические средства для нее требуются, как они устроены и как работают, как их объединить в единую автоматическую систему и как ею управлять? Для начала мы с вами рассмотрим понятия «производство» и «автоматизация».

   В современном понимании в общем виде производство - это процесс создания материальных и нематериальных благ и услуг, необходимых для существования и развития общества.

     Производство можно подразделить на несколько категорий:

добывающее производство, обеспечивающее добычу сырья из природных запасов (разработка недр, рыболовство и т.д.);

сельскохозяйственное производство, связанное с воспроизвод­ством животных и растительных продуктов с участием самой природы (растениеводство, животноводство и т.д.);

обрабатывающая промышленность, занимающаяся переработ­кой сырья в нужные человеку изделия;

транспортные и торговые услуги, суть которых можно свести к перемещению сырья и продукции от производителя к потреби­телю.

Соответственно процессы добычи, производства, создания, обра­ботки, преобразования и перемещения сырья и готовой продукции можно назвать процессами производства, или производственными процессами.

     Автоматизация производства - это применение в производстве технических средств, методов и систем управления, освобождающих человека от непосредственного участия в производственных процессах.

  Цель автоматизации заключается в повышении производитель­ности и эффективности труда, улучшении качества продукции и условий трудовой деятельности человека.

        Автоматизация — одно из основных направлений научно­-технического прогресса. Автоматизируются процессы добычи и обработки материалов, сборочные, энергетические, транс­портные и другие технологические процессы, а также процессы проектирования объектов и сооружений, планирования и управ­ления предприятиями и организациями, научные исследования, медицинское диагностирование, программирование, инженерные расчеты и др.

     Роль человека в этих процессах и на разных их этапах различна. Главная черта человека — способность разумно мыслить. Можно создать механизм, который будет поднимать груз в 1 000 раз больший, чем может поднять человек, или сделать устройство, которое будет в 100 раз быстрее пришивать пуговицы, но пока еще не существуют машины, способной хотя бы приблизиться к человеку в способности мыслить.

      Поэтому освобождение человека от участия в производстве наи­более эффективно там, где мыслительные способности человека ис­пользуются меньше всего, — в сфере тяжелого физического труда, а также труда монотонного и однообразного, вызывающего умствен­ное утомление. Оно эффективно и в непрерывных производствах, так как заменяющие человека машины не требуют перерывов на обед и могут работать круглосуточно без выходных и отпусков. Оно необходимо там, где нужна быстрота реакции, не доступная человеку, и там, где человеку находиться просто опасно.

  Такие виды нематериального производства, как проектирование, программирование, организация и управление предприятиями, сфе­ра образования, искусства, гораздо в большей степени опираются на мыслительную деятельность человека. Здесь без непосредственного участия человека, полного или частичного, не обойтись. Конечно, и здесь есть процессы, от которых человека стоит освободить (напри­мер, создание баз данных, поиск документов и т. д.), но в целом это, скорее, не исключение человека из производственного процесса, а помощь тем, кто занят в этих сферах трудовой деятельности.

    Особенно важно, в первую очередь, освобождение человека от непосредственного участия в процессах именно материального производства, т. е. в технологических процессах. Это направление автоматизации, т. е. автоматизацию технологических процессов, мы и будем рассматривать.

   Технологические процессы — это процессы создания, накопле­ния, преобразования и транспортирования материалов, изделий и энергии.

   Технологические процессы делятся на непрерывные, периодические и дискретные. К непрерывному процессу можно отнести нефтеперерабатывающие процессы. То есть это такой процесс, который продолжается до тех пор, пока поступает сырье. К периодическим процессам отнесем процесс выпечки хлеба и любое сельхоз производство. Периодические процессы ограничены временными промежутками. К дискретным процессам относятся такие процессы, при которых конечный результат (продукт) получается как совокупность нескольких. Примером может служить машиностроение.

   Автоматизация технологических процессов — это применение технических средств, методов и систем управления для сбора, об­работки, анализа и выдачи информации о технологических пара­метрах и воздействия по результатам анализа на технологический процесс.

  Автоматизация производственных процессов или умственного труда человека базируется на различных элементах электронно-вычислительной техники (ЭВМ).

  Автоматизация рабочих мест с помощью ЭВМ делает труд человека более привлекательным, творческим и производительным.

   Первые электронные вычислительные машины появились в начале 50‑х годов. Это были громоздкие ламповые машины, занимавшие большие помещения и потреблявшие сотни киловатт электроэнергии. Они могли решать только математические задачи. Однако их вычислительные возможности были меньше, чем у современных микрокалькуляторов и их невозможно было применять для управления производственными процессами. И только с появлением ЭВМ третьего поколения на базе интегральных схем и множества периферийных устройств появилась возможность применить эти средства для автоматизации различных как производственных процессов, так и задач в области умственного труда человека.

   В конце 60-х годов прошлого века в нашей стране началось создание и массовое внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), позволяющих осуществлять непосредственное управление работой сложного производственного оборудования в металлургии, станкостроении, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства. В начале 70-х годов в СССР была создана агрегатированная система вычислительной техники для управления промышленными объектами на основе миниЭВМ, например, СМ-1600.

   Параллельно с развитием ЭВМ совершенствовались системы числового программного управления (ЧПУ) оборудованием. Сначала появились электромеханические командо-аппараты, обеспечивающие управление простыми, не требующими высокой точности функциями оборудования, например включением или выключением его различных узлов в заданные интервалы времени. Затем появились электронные специализированные устройства для управления оборудованием по программе, считываемой с бумажной или синтетической ленты с перфорированными отверстиями (перфоленты).

  Замена таких специализированных устройств на мини - и микроЭВМ позволила создать системы, в которых программа работы оборудования может изменяться дистанционно по каналам связи без вмешательства человека-оператора. Объединение микроЭВМ и высокоточных механических устройств (шаговых электродвигателей, пневматических, гидравлических и электрических исполнительных механизмов, различного рода датчиков) привело к появлению роботов-манипуляторов, станков типа "обрабатывающий центр" и другого оборудования с автоматической переналадкой. Логическим завершением такого пути развития электронно-вычислительной техники стало появление гибких автоматизированных производств (ГАП), перенастройка которых на выпуск различной продукции осуществляется практически без непосредственного участия человека.

  С появлением больших интегральных схем (БИС) и, особенно, микропроцессоров существенно расширились возможности автоматизации.

  Именно с появлением микропроцессоров и дешевых малогабаритных микроЭВМ началось массовое внедрение средств вычислительной техники в сферу управления оборудованием во всех отраслях народного хозяйства и в быту. Сегодня микроЭВМ управляют космическим кораблем и теплицей, сложным станком и бытовой стиральной машиной, автомобилем и телевизором.

  В настоящее время существует широкий спектр элементов и узлов цифровой техники для автоматизации производства, из которых можно построить системы автоматического управления любой сложности для любых производственных процессов.

  Появление мощных персональных ЭВМ и прикладного программного обеспечения позволило автоматизировать труд работников, занятых умственным трудом в самых разных областях – ученых, экспериментаторов, конструкторов, бухгалтеров, экономистов, руководителей и многих других, например, продавцов магазинов, работников различных служб (налоговых, пенсионных, банковских, абонентский учет), коммунального хозяйства, социальных и административных служб и т.п.

Литература:

1. В.Н. Пантелеев, В.М. Прошин. Основы автоматизации производства, М: Академия, 2016

2. https://bigslide.ru/informatika/783-otechestvennaya-tehnika.html

3. https://www.youtube.com/watch?v=pfD-KiqgJug

4. https://www.youtube.com/watch?v=yivwNTpFIYg

5. Н.В. Максимов, В.О. Хорошилов. Автоматизация производства на основе электронной вычислительной техники