Трудове навчання (обслуговуючі види праці). 9 клас. Пелагейченко

Розділ 3. Основи техніки, технологій і проектування

§ 11. Автоматизація, комп’ютеризація та роботизація сучасних технологічних процесів

Пригадай, що тобі вже відомо про...

  • знаряддя праці, механізми і машини;
  • використання комп’ютерів у конструюванні швейних виробів.

А чи знаєш ти...

  • Як зробити життя людей більш комфортним?
  • Що допоможе прискорити виготовлення виробів?
  • Як покращити якість виробів?
  • Чи можна позбавити людей від важкої та одноманітної праці?

Автоматизація технологічних процесів. Основним завданням сучасної промисловості є зростання матеріального рівня життя людей, чому сприяє застосування автоматизації технологічних процесів.

Це вищий рівень розвитку машинної техніки, коли регулювання й управління виробничими процесами здійснюються без участі людини, а лише під її контролем.

Автоматизація виробництва — процес, за якого функції управління й контролю виконують прилади та автоматичні пристрої.

Переваги автоматизації виробництва

Запровадження автоматизації на виробництві дає змогу значно підвищити продуктивність праці, забезпечити стабільну якість продукції, що випускається, зменшити кількість працівників, зайнятих у різних сферах виробництва, тощо. Сучасний стан розвитку автоматизації виробництва привів до появи якісно нової системи технологічних машин з керівними засобами, що базуються на застосуванні електронних обчислювальних машин, програмованих логічних контролерів та інших інтелектуальних засобів вимірювання і контролю.

Мал. 11.1. Автоматизовані лінії з виробництва: а) триплексу (багатошарового скла); б) зерносумішей; в) будматеріалів

Автоматизація виробництва — один з головних напрямів науково-технічного прогресу. Автоматизовані системи упроваджують у таких галузях, як металургія, автомобільна, хімічна, нафтова, харчова, ювелірна промисловість, та інших видах діяльності, що пов’язані з багатоступеневим процесом виробництва й потребують великої концентрації уваги працівників.

Недоліки автоматизованого виробництва. Незважаючи на досконалість і популярність технології автоматизації, існують певні ризики щодо її використання. Насамперед це ускладнення виробничої системи. Впровадження нових елементів може негативно позначитися на надійності обладнання. До того ж необхідно проводити перенавчання персоналу.

Одна машина здатна виконати роботу п’ятдесяти ординарних людей, але жодна машина не виконає роботу однієї неординарної людини.

Елберт Хаббард, американський письменник і філософ

Чимало людей сьогодні негативно ставляться до автоматизації виробництва і підвищення продуктивності праці, оскільки в рамках грошової системи це призводить до «технологічного безробіття», втрати купівельної спроможності та засобів до існування для багатьох людей, тоді як робочий день працівників, які залишилися, не скорочується, а відповідальність підвищується.

Роботизація технологічних процесів. Складовою частиною автоматизації та розвитку підприємств є роботизація.

Для сучасного виробництва потрібно чимало механічних рук роботів — для завантаження й транспортування різноманітних штучних об’єктів, виконання зварювальних процесів, контролювання продукції тощо. Промислові роботи створені на основі кібернетики, тобто на базі найпрогресивніших методів науки й техніки.

Робот — автоматичний пристрій, створений за принципом живого організму і призначений для виконання виробничих та інших операцій, який діє за заздалегідь закладеною програмою та отримує інформацію про зовнішній світ від датчиків.

Мал. 11.2. Зварювальний робот

Мал. 11.3. Роботизована техніка на заводі Volkswagen

На етапі роботизації неабиякого значення набуває створення групових технологічних процесів виготовлення деталей і складання виробів, що дає змогу істотно зменшити уривчастість виробничих процесів, поліпшити завантаження робочих місць. Застосування прогресивного інструменту і нових методів обробки дає можливість скоротити основний (машинний) час обробки для більшості операцій.

Складовою промислових роботів є маніпулятор, призначений для імітації рухів і робочих функцій руки людини. Ним керує оператор, або він діє автоматично.

Зазвичай роботи запрограмовані на виконання завдань, які не може виконати людина. Як правило, це праця з отруйними речовинами або в небезпечному для життя людини середовищі. Роботи мають справу з радіоактивними матеріалами, працюють під водою, досліджують поверхні інших планет.

  • Уперше термін «робот» ужив чеський письменник Карел Чапек у своїй п’єсі «R.U.R» на початку XX ст., називаючи так механічних людей.
  • Перший проект людиноподібного робота розробив близько 1495 р. Леонардо да Вінчі, записи якого містили детальні креслення механічного лицаря, здатного сидіти, рухати головою та руками і відкривати забрало.
  • Першого робота-андроїда, що грає на флейті, створив у 1738 р. французький механік і винахідник Жак де Вокансон.
  • У 2017 р. в Дубаї почали працювати перші роботи-поліцейські, які виконують обов’язки співробітників поліції на місцях у певних ситуаціях.

Також існує безліч типів роботів, здатних вирішити різні повсякденні завдання та допомогти людині впоратися з побутовими домашніми справами. До таких пристроїв належать робот-мийник вікон, робот-пилосос, робот-газонокосарка, робот-чистильник басейнів, робот-офіціант, робот для моніторингу будинку, робот-очищувач повітря тощо.

Мал. 11.4. Робот-мийник вікон

Мал. 11.5. Робот-пилосос

Батьком робототехніки вважають американського письменника-фантаста Айзека Азімова (1920-1992). Саме він у своєму оповіданні «Я, робот» (1941) сформулював три так звані закони робототехніки — обов'язкові «правила поведінки» для роботів, які є наскрізною темою його оповідань:

  • 1. Робот не може заподіяти шкоду людині або своєю бездіяльністю дозволити, щоб людині було заподіяно шкоду.
  • 2. Робот повинен підкорятися наказам людини, окрім тих, які суперечать першому пункту.
  • 3. Робот повинен захищати самого себе, якщо тільки його дії не суперечать першому і другому пунктам.

Письменник вигадав особливу професію робопсихолога — спеціаліста, який на основі трьох законів робототехніки інтерпретує поведінку роботів. Айзеку Азімову також належить термін «робототехніка» (англ. Robotics), який переріс сферу наукової фантастики й увійшов у реальне життя.

Наприкінці свого життя в романах із циклу «Заснування» Азімов запровадив четвертий, або нульовий закон робототехніки:

«Робот не може заподіяти своїми діями чи бездіяльністю шкоду людству».

Останнє покоління роботів представлене пристроями зі штучним інтелектом, які можуть діяти розумно без втручання людини.

До негативних факторів роботизації виробництва можна віднести:

  • відсутність позитивного економічного ефекту;
  • недостатньо високу надійність роботизованих комплексів;
  • значні витрати праці на створення математичного та програмного забезпечення.

Щороку в різних країнах проходить Всесвітня олімпіада з робототехніки — World Robot Olympiad (WRO) — одна з найбільших олімпіад світу для учнів, студентів і дорослих. Робототехніка — чудова платформа для здобуття навичок, необхідних у XXI ст. Розв’язання робототехнічних задач дає початок інноваціям і креативності, які згодом знайдуть відображення в науці, інженерії та комп’ютерному програмуванні. Перші змагання з робототехніки відбулися в 2004 р. в Сінгапурі, де були представлені 12 країн і 4 тис. команд. Зараз у них бере участь понад 20 тис. команд з майже 60 країн, у тому числі з України.

Щорічний Всеукраїнський фестиваль ROBOTICA є національним відбірковим етапом до участі у WRO.

Застосування автоматичних пристроїв на виробництві та в побуті. Усі автоматичні пристрої поділяють на чотири групи: прилади автоматичного контролю, прилади автоматичного керування, прилади автоматичного регулювання, прилади автоматичного захисту.

Автоматичні пристрої

Сутність роботи

Приклади

Прилади автоматичного контролю

Здійснення контролю шляхом порівняння отриманого значення із заданим.

Автомати, що здійснюють контроль температури, напруги, частоти, швидкості руху, тиску, об’єму тощо.

Прилади автоматичного керування

Керування процесом за заздалегідь розробленою програмою.

Пристрої для автоматичного поливання газонів, квітників тощо.

Прилади автоматичного регулювання

Підтримання заданого режиму праці.

Блок автоматичного регулювання напруги виконує функції автоматичного підтримання рівня напруги в установлених межах.

Прилади автоматичного захисту

Вимикання пристрою або всієї системи в разі відхилення певного параметра або процесу від нормативного значення.

Автоматичні рубильники-вимикачі, які встановлюють на облікових поверхових електричних щитах.

Мал. 11.6. Аналізатор якості електроенергії

Мал. 11.7. Автоматичне поливання газонів

Мал. 11.8. Блок автоматичного регулювання — котловий контролер

Мал. 11.9. Автоматичний рубильник-вимикач

Використання комп’ютерної техніки в сучасних технологічних процесах. Сьогодні автоматизація виробництва неможлива без застосування комп’ютерів, які дають змогу зробити інформаційні й технологічні процеси ефективнішими. У наш час відбувається широке впровадження комп’ютерів у різні сфери людської діяльності (наприклад, для управління технологічними процесами, транспортом, виробництвом і передаванням енергії та іншими виробничими процесами; проектування складних об'єктів; планування, обліку й обробки статистичних даних, організаційно-адміністративного управління; проведення наукових досліджень, навчання, діагностування тощо).

Різноманітність програмного і апаратного забезпечення дає можливість швидко обробляти і зберігати величезну кількість інформації, займаючи при цьому мінімальне місце.

Поширення комп’ютерів відіграло величезну роль у розвитку ринку праці. Автоматизація обробки інформації дає змогу за лічені секунди виконати роботу, на яку раніше було потрібно тижні, інформування керівників про стан підприємств і робочих місць теж відбувається миттєво. На розробку нових проектів так само витрачається набагато менше часу, адже сучасні комп’ютери здатні підтримувати складне графічне програмне забезпечення й обробляти великі масиви даних. Збільшується економічний потенціал у галузі страхових і фінансових послуг.

Неабияку роль комп’ютерні технології відіграють у медицині, де за їх допомогою створюють різні віртуальні моделі розвитку захворювань та величезні бази інформації, на підставі яких винаходять нові лікарські препарати.

Те, що сьогодні наука, — завтра техніка.

Едвард Теллер, американський фізик

Ключові поняття: автоматизація виробництва, робот, автоматичний пристрій, комп’ютерна техніка.

  • 1. Що розуміють під поняттям «автоматизація виробництва»?
  • 2. Які переваги автоматизації виробництва?
  • 3. З чим пов’язане негативне ставлення до автоматизації виробництва?
  • 4. Яка користь від роботизації в сучасних технологічних процесах?
  • 5. Як використовують комп’ютерну техніку в сучасних технологічних процесах?

Теми пошукових, дослідницьких та інформаційних проектів:

«Хто ефективніше працює: людина чи автоматизована система?»

«Чи потрібні людству роботи?»

«Один день на нашій планеті без автоматизованих систем».

«Робот майбутнього».

«Роботизація всього — благо чи безробіття?»

Після проведених досліджень поясніть одні одним у парах:

Чому сучасні технологічні процеси неможливо уявити без автоматизації, комп’ютеризації та роботизації?

Як сучасні автоматичні системи допомагають виконувати домашню роботу?

Об’єднавшись у групи, обговоріть питання застосування автоматичних систем, комп’ютеризації та роботизації технологічних процесів на підприємствах вашого (або найближчого) міста. Організуйте дослідження, проведіть пошук інформації, створіть мультимедійну презентацію.

  • 1. Визнач, у яких ще сферах життєдіяльності людини потрібні автоматизовані системи.
  • 2. Придумай новий автоматичний пристрій, який допомагав би виконувати домашні обов’язки.
  • 3. Намалюй свою кімнату, оснащену найсучаснішими автоматичними системами.