أتمتة الإنتاج (التشغيل الآلي)

اعداد المهندس مظفر كاخيا

أتمتة الإنتاج

أتمتة الإنتاج هي عملية في تطوير إنتاج الماكينة ، حيث يتم نقل وظائف التحكم والمراقبة ، التي كان يقوم بها شخص سابقًا ، إلى الأدوات والأجهزة الآلية [1] . يمكن أن يؤدي إدخال الأتمتة في الإنتاج إلى زيادة إنتاجية العمل بشكل كبير ، وضمان الجودة المستقرة للمنتجات ، وتقليل نسبة العمال العاملين في مختلف مجالات الإنتاج.

استخدام الروبوتات الصناعية KUKA في المخبز
قبل إدخال أدوات الأتمتة ، تم استبدال العمل البدني من خلال ميكنة العمليات الرئيسية والمساعدة لعملية الإنتاج. لفترة طويلة ظل العمل الفكري غير ميكانيكي (يدوي). حاليًا ، أصبحت عمليات العمل البدني والفكري ، القابلة لإضفاء الطابع الرسمي ، موضوع الميكنة والأتمتة. يمكن استخدام مفهوم مستوى (درجة) الأتمتة كسمة للقياس .

تاريخ تطور أتمتة الإنتاج

ظهرت الأجهزة ذاتية الفعل – نماذج أولية من الآلات الحديثة – في العصور القديمة. ومع ذلك ، في ظل ظروف إنتاج الحرف اليدوية الصغيرة وشبه الحرفية حتى القرن الثامن عشر. لم يتلقوا أي تطبيق عملي ، وظلوا “ألعابًا” مسلية ، وشهدوا فقط على الفن الرفيع للسادة القدامى. تحسين أدوات وأساليب العمل ، وتكييف الآلات والآليات لتحل محل البشر في عمليات الإنتاج التي حدثت في نهاية القرن الثامن عشر. – بداية القرن التاسع عشر. قفزة حادة في مستوى وحجم الإنتاج ، عرفت بالثورة الصناعية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر.

خلقت الثورة الصناعية الظروف اللازمة لميكنة الإنتاج ، وخاصة الغزل والنسيج والمعادن والنجارة. رأى ك. ماركس في هذه العملية اتجاهًا جديدًا جوهريًا للتقدم التقني واقترح الانتقال من استخدام آلات منفصلة إلى “نظام آلي للآلات” يحتفظ فيه الشخص بوظائف إدارية واعية: يقف الشخص بجوار عملية الإنتاج كمراقب ومنظم. كانت أهم اختراعات هذه الفترة هي اختراعات الميكانيكي الروسي الأول بولزونوف للمنظم التلقائي لإمداد الطاقة للغلاية البخارية (1765) والمخترع الإنجليزي ج.منظم سرعة الطرد المركزي للمحرك البخاري (1784) ، والذي أصبح بعد ذلك المصدر الرئيسي للطاقة الميكانيكية لقيادة الأدوات والآلات والآليات.

منذ الستينيات من القرن التاسع عشر ، فيما يتعلق بالتطور السريع للسكك الحديدية ، أصبح من الواضح الحاجة إلى أتمتة النقل بالسكك الحديدية ، وقبل كل شيء ، إنشاء أجهزة تحكم أوتوماتيكي في السرعة لضمان سلامة حركة القطارات. في روسيا ، كان أحد الاختراعات الأولى في هذا الاتجاه هو مؤشر السرعة التلقائي للمهندس الميكانيكي S. Prause (1868) وجهازًا للتسجيل التلقائي لسرعة القطار ووقت وصوله ووقت التوقف ووقت المغادرة وموقع القطار ، تم إنشاؤه بواسطة المهندس V. Zalman و ميكانيكي O. Graftio (1878). تتضح درجة توزيع الأجهزة الأوتوماتيكية في ممارسة النقل بالسكك الحديدية من خلال حقيقة أنه على خط سكة حديد موسكو بريست في عام 1892 كان هناك قسم “للتحكم الميكانيكي في القطارات”.

عقيدة الأجهزة الآلية حتى القرن التاسع عشر. مغلقة في إطار الميكانيكا التطبيقية الكلاسيكية ، والتي اعتبرتها آليات منفصلة. تم وصف أساسيات علم التحكم الآلي في المزايا لأول مرة في مقال الفيزيائي الإنجليزي جون ك.ماكسويل “حول اللائحة” (1868) وعمل العالم الروسي أ . أ. تم اعتبار الآلة كنظام واحد. أ. Stodola ، Ya. Grdina و N. Ye. قدم جوكوفسكي ، أثناء تطوير هذه الأعمال ، عرضًا منهجيًا لنظرية التحكم الآلي.

مع ظهور المصادر الميكانيكية للطاقة الكهربائية – مولدات الآلات الكهربائية للتيار المباشر والمتناوب (الدينامو ، المولدات) – والمحركات الكهربائية ، أصبح من الممكن توليد طاقة مركزية ، ونقلها لمسافات طويلة واستخدام مختلف في أماكن الاستهلاك . في الوقت نفسه ، نشأت الحاجة إلى التثبيت التلقائي للجهد الكهربائي للمولدات ، والتي بدونها كان تطبيقها الصناعي محدودًا.

لم يبدأ استخدام الكهرباء لتشغيل معدات الإنتاج إلا بعد اختراع منظمات الجهد منذ بداية القرن العشرين. إلى جانب المحركات البخارية ، التي تم توزيع طاقتها عن طريق أعمدة النقل ومحركات الحزام بين أدوات الماكينة ، انتشر المحرك الكهربائي تدريجيًا ، عند إزاحة المحركات البخارية أولاً لنقل الإرسالات ، ثم تلقي التطبيقات الفردية ، أي ، بدأت الآلات في التجهيز بمحركات كهربائية فردية.

أدى الانتقال من محرك ناقل الحركة المركزي إلى الفرد في العشرينات من القرن العشرين إلى زيادة كبيرة في إمكانيات تحسين تكنولوجيا المعالجة وزيادة التأثير الاقتصادي. جعلت بساطة وموثوقية المحرك الكهربائي الفردي من الممكن ميكنة ليس فقط قوة أدوات الماكينة ، ولكن أيضًا التحكم فيها. على هذا الأساس ، نشأت وتطورت العديد من أدوات الآلات الأوتوماتيكية ، وأدوات الآلات المعيارية متعددة المواضع والخطوط الآلية. لم يساهم الاستخدام الواسع النطاق للمحركات الكهربائية الآلية في الثلاثينيات من القرن العشرين في ميكنة العديد من الصناعات فحسب ، بل وضع في الواقع الأساس لأتمتة الإنتاج الحديثة. في الوقت نفسه ، ظهر مصطلح “أتمتة الإنتاج” نفسه.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، بدأ تطوير الوسائل الآلية للتحكم وتنظيم عمليات الإنتاج بالتزامن مع إنشاء الصناعات الثقيلة والهندسة الميكانيكية وتم تنفيذه وفقًا لقرارات الحزب الشيوعي والحكومة السوفيتية بشأن التصنيع وميكنة الإنتاج. في عام 1930 ، بمبادرة من GM Krzhizhanovskyفي Glavenergocenter التابع للمجلس الأعلى للاقتصاد الوطني لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تنظيم لجنة حول الأتمتة لإدارة العمل على الأتمتة في صناعة الطاقة. في عام 1932 ، تم إنشاء مكتب لأتمتة وميكنة المحطات الكهربائية في مجلس إدارة الجمعية الكهروتقنية لعموم الاتحاد (VEO). بدأ استخدام المعدات الآلية في الصناعات الثقيلة والخفيفة والغذائية ، وتم تحسين أتمتة النقل. في بناء الماكينات الخاصة ، جنبًا إلى جنب مع الآلات الأوتوماتيكية الفردية ، تم تشغيل الناقلات ذات إيقاع الحركة القسري. تم تنظيم اتحاد All-Union of Precision Industry (VOTI) لإنتاج وتركيب أجهزة التحكم والتنظيم.

تم إنشاء مختبرات الأتمتة في معاهد البحوث في هندسة الطاقة والمعادن والكيمياء والهندسة الميكانيكية والمرافق. وعقدت اجتماعات ومؤتمرات الصناعة والاتحاد حول آفاق تطبيقها. بدأت دراسات الجدوى لأهمية أتمتة الإنتاج لتطوير الصناعة في مختلف الظروف الاجتماعية. في عام 1935 ، بدأت لجنة الميكانيكا عن بُعد والأتمتة في العمل في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية لتعميم وتنسيق العمل البحثي في ​​هذا المجال. بدأ نشر مجلة “Automation and Telemechanics”.

في عام 1936 ، عرّف D. S. Harder (الولايات المتحدة الأمريكية) الأتمتة على أنها “المعالجة التلقائية للأجزاء بين المراحل المنفصلة لعملية الإنتاج.” على ما يبدو ، في البداية ، كان هذا المصطلح يعني توصيل الأدوات الآلية بالمعدات الآلية لنقل المواد وتحضيرها. وسعت هاردر لاحقًا معنى المصطلح ليشمل كل خطوة في عملية التصنيع.

ساهمت الكفاءة الاقتصادية العالية والجدوى التكنولوجية وضرورة التشغيل في كثير من الأحيان في انتشار استخدام الأتمتة في الصناعة والنقل وتكنولوجيا الاتصالات والتجارة وقطاعات الخدمات المختلفة. شروطها الأساسية: استخدام أكثر كفاءة للموارد الاقتصادية – الطاقة والمواد الخام والمعدات والعمالة واستثمارات رأس المال. في الوقت نفسه ، تتحسن الجودة ، ويتم ضمان تجانس المنتجات ، وتزيد موثوقية تشغيل المصانع والهياكل.

إن الدولة الاشتراكية ، التي تعتبر ميكنة الإنتاج من أقوى العوامل في تطور الاقتصاد الوطني ، تطبقها وفق خطة شاملة واحدة مرتبطة بالاعتمادات المقابلة والدعم المادي والتقني.

في سياق تنفيذ الخطط الخمسية الثلاث الأولى لتنمية الاقتصاد الوطني (1928-1941) ، تم إنشاء المصانع الأولى التي أنتجت أدوات ومعدات للأتمتة والميكانيكا عن بعد لأتمتة الإنتاج. خلال الحرب الوطنية العظمى ، كانت أتمتة الإنتاج ذات أهمية كبيرة في الدعم المادي والتقني للجبهة وفي تلبية احتياجات صناعة الدفاع في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. نصت الخطة الأولى بعد الحرب لاستعادة الاقتصاد الوطني وتطويره (1946-1950) على مزيد من الأتمتة في صناعات الطاقة والكيماويات والنفط والبتروكيماويات ، والإدخال الواسع للمحركات الكهربائية الآلية في الإنتاج. برنامج التطوير الإضافي لأتمتة الإنتاج في الفترة 1953-1958 ، المعتمد فيقدم المؤتمر التاسع عشر للحزب الشيوعي الصيني ، على وجه الخصوص ، ميكنة العمل وأتمتة الإنتاج في مؤسسات المعادن الحديدية ، في صناعة التعدين ، في الهندسة الميكانيكية ، وكذلك الأتمتة الكاملة لمحطات الطاقة الكهرومائية.

كانت خمسينيات القرن الماضي هي الفترة التي بدأت فيها أتمتة الإنتاج في جميع فروع الاقتصاد الوطني لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية التي كان لها نصيب كبير. في الهندسة الميكانيكية – إنتاج الجرارات والسيارات والآلات الزراعية – تم إطلاق خطوط آلية ؛ بدأ مصنع آلي لإنتاج المكابس لمحركات السيارات في العمل. تم الانتهاء من التحويل إلى التحكم الآلي في وحدات HPP ، وكان العديد منها مؤتمت بالكامل. تمت أتمتة ورش الغلايات في عدد من أكبر محطات الطاقة الحرارية.

في الصناعة المعدنية ، يتم صهر حوالي 95٪ من الحديد و 90٪ من الفولاذ في الأفران آليًا ؛ تم تشغيل أول مصانع درفلة آلية. تم تشغيل المنشآت الآلية في مصافي النفط. تم تنفيذ التحكم الميكانيكي عن بعد في خطوط أنابيب الغاز. تم أتمتة العديد من أنظمة إمدادات المياه. بدأت محطات الخلط الآلي بالعمل. بدأت الصناعات الخفيفة والغذائية في التجهيز على نطاق واسع بآلات أوتوماتيكية وشبه أوتوماتيكية لتعبئة وتغليف وتعبئة المنتجات وخطوط أوتوماتيكية لإنتاج المنتجات.

ازدادت حديقة المعدات الآلية في عام 1953 عشر مرات (مقارنة بعام 1940). في صناعة المعادن ، ظهرت أدوات آلية مبرمجة. لإنتاج المنتجات الضخمة ، تم استخدام خطوط أوتوماتيكية دوارة. أصبح التحكم في العمليات الميكانيكية عن بُعد واسع الانتشار في الصناعات الكيميائية المتفجرة.

عناصر أتمتة الإنتاج

تشمل أنظمة التصنيع الحديثة التي توفر المرونة في التصنيع الآلي:

آلات CNC التي ظهرت لأول مرة في السوق في عام 1955. بدأ التوزيع الشامل فقط باستخدام المعالجات الدقيقة .
تم تقديم الروبوتات الصناعية لأول مرة عام 1962. يرتبط التوزيع الشامل بتطوير الإلكترونيات الدقيقة.
مجمع تكنولوجي آلي (RTK) ، ظهر لأول مرة في السوق في السبعينيات والثمانينيات. بدأ التوزيع الشامل باستخدام أنظمة التحكم القابلة للبرمجة .
أنظمة تصنيع مرنة ، تتميز بمجموعة من الوحدات التكنولوجية والروبوتات ، يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر ، ومجهزة بمعدات لنقل قطع العمل وأدوات التغيير.
نظام التخزين الآلي ( Engl. Automated Storage and Retrieval Systems، AS / RS ). ينص على استخدام أجهزة الرفع والنقل التي يتم التحكم فيها عن طريق الكمبيوتر والتي تضع المنتجات في المستودع وتسترجعها من هناك بناءً على الأمر.
نظام مراقبة الجودة على أساس جهاز كمبيوتر ( هندسة مراقبة الجودة بمساعدة الكمبيوتر ، CAQ ) – تطبيق تقني لأجهزة الكمبيوتر والآلات التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر لاختبار جودة المنتجات.
التصميم بمساعدة الكمبيوتر ( المهندس بمساعدة الكمبيوتر التصميم، والمنتج نطاق CAD ) هي التي استخدمت من قبل المصممين عند تطوير منتجات جديدة والوثائق التقنية والاقتصادية.
تخطيط وتنسيق العناصر الفردية للخطة باستخدام الكمبيوتر ( الإنجليزية التخطيط بمساعدة الكمبيوتر ، CAP ). ATS – مقسم وفقًا لخصائص وأغراض مختلفة ، وفقًا لحالة نفس العناصر تقريبًا. تحدث العناصر الفردية المترابطة وفقًا للقواعد التالية:
التجانس المادي للقيم المقاسة
قنوات اتصال متجانسة بين هذه العناصر
توافق وصلات العنصر.
مبادئ تنظيم الأتمتة

يعتمد تنظيم عملية الإنتاج في كل مؤسسة وفي أي من متاجرها على تركيبة عقلانية في المكان والزمان لجميع العمليات الرئيسية والإضافية والخدمية. تختلف ميزات وطرق هذه المجموعات باختلاف ظروف الإنتاج ، ولكن هناك مبادئ عامة:
التخصصات
التناسب
تماثل
التدفق المباشر
الحد الأدنى من فترات الراحة
على نفس المنوال
استبدال العمالة الرتيبة غير الماهرة في المقام الأول
تبسيط عمليات الإنتاج المعقدة عن طريق استبدال العديد منها بسيط
حالة أتمتة الإنتاج في روسيا الحديثة

على الرغم من الأتمتة العالمية ، يواصل الناس في روسيا أداء العمل الرئيسي ، في وقت تقوم فيه الروبوتات بالفعل في بلدان أخرى.
اليوم ، تحتاج روسيا إلى 350 ألف روبوت صناعي لتتمكن من الاقتراب من البلدان المتقدمة فيما يتعلق بأتمتة عمليات الإنتاج.

مكانة الأتمتة الصناعية في العالم
اليوم[ متى؟ ] في الصين ، يوجد 36 روبوتًا صناعيًا لكل 10000 عامل. هذا هو 8 مرات أقل من ألمانيا ، 9 مرات أقل من اليابان و 13 مرة أقل من كوريا الجنوبية. لكن في بلدنا ، عدد الروبوتات لكل 10000 شخص أقل 20 مرة مما هو عليه في الصين. وفقًا لهذا المؤشر ، فإن روسيا اليوم أقل من تايلاند وإندونيسيا والمكسيك والفلبين. بحلول عام الذكرى المئوية لتأسيسها ، والتي ستحدث في عام 2049 ، تخطط جمهورية الصين الشعبية لتجاوز ألمانيا والولايات المتحدة واليابان من حيث الإنتاج. وبدون الروبوتات ، هذا مستحيل. تتيح لك أتمتة الإنتاج زيادة الإنتاجية أكثر من ثلاث مرات. ربما تكون الأتمتة هي الحل الوحيد والأفضل لتحسين الجودة وحل مشكلة انخفاض إنتاجية العمالة.

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.