Технологии в производстве

Технологические изменения происходят практически во всех отраслях промышленности, но многие из них уникальны и применяются исключительно в конкретных сферах. Например, железобетонные блоки с предварительным напряжением являются технологическим новшеством только для строительного производства. Основное требование к проектированию автомобилей заключается в том, что машины должны производиться из комплектующих, подлежащих вторичной переработке. На рис. 4д.1 показано, как части автомобиля могут быть переработаны и использованы в дальнейшем.

За последние несколько десятков лет в технологии появилось много новшеств и достижений, оказавших значительное влияние на работу компаний во многих отраслях промышленности. Эти достижения, которые и стали предметом рассмотрения в данном дополнении, можно разделить на две большие категории - системы технического обеспечения и системы программного обеспечения.

Фермеры пожинают плоды ииформациоииого прогресса о повышают урожайность своих полей

Новая технология GPS позволяет управлять сельскохозяйственными работами с учетом особенностей даже очень маленьких земельных участков.

На визитке фермера Арлена Рустмана, кроме имени, фамилии и номера телефона указаны также точные географические координаты его фермы по выращиванию кукурузы и сои, расположенной в Толуке, штат Иллинойс: 41 градус 2,066 минут северной широты и 89 градусов 7,528 минут западной долготы.

Таким способом м-р Рустман рекламирует метод культивации с использованием спутниковой связи, который, по мнению специалистов, в скором времени полностью преобразит сельское хозяйство страны. Применяя метод GPS (Global Positioning Satellite - систему спутникового позиционирования), он и другие фермеры стремятся к снижению издержек и повышению урожайности своих полей.

Метод GPS заключается в следующем. Фермеры составляют специальные карты земель и проводят анализ всевозможных характеристик полей, таких как уровень кислотности и тип почвы. Эти данные вводятся в компьютеры, а затем из Космоса поступают сигналы, которые помогают фермерам выверять их действия по мере того, как они объезжают свои земли. Вместо того чтобы, например, засевать большие площади одинаковым количеством семян или обрабатывать их одним и тем же количеством удобрений или гербицидов, фермер может менять семена и химикаты с учетом конкретных характеристик каждого квадратного метра своих угодий.

Интерес к методу GPS подогревается необходимостью неуклонного повышения доходности сельскохозяйственного производства и уровня контроля над использованием химикатов и приобретает все большую известность на территории всей страны, от пшеничных полей Канзаса до кукурузных полей Иллинойса. "Похоже, это самое великое открытие последних лет", - говорит Джерри Рид, дилер по продаже фермерского оборудования в г. Генри (штат Иллинойс). Из 14 комбайнов, проданных им в этом сезоне, 11 были оснащены спутниковыми приемниками, и, по его прогнозам, ему все лето придется заниматься модернизацией устаревших моделей.

Повышение урожайности

Во время уборки урожая, одновременно с работой комбайнов на полях, фермеры могут использовать географические координаты этих полей, получаемые со спутников, в сочетании с новым компьютеризированным счетчиком для регистрации количества собранного зерна в различных мерах: в бушелях, с гектара земли, в секунду. (Старый способ учета заключался в постоянном наблюдении за поступающим в кузова зерном и последующем взвешивании его, после чего вычислялся средний показатель по всем полям). Затем информация о собранном урожае заносится в персональный компьютер, и на ее основе создаются карты с указанием различных зон урожайности. В результате выясняется, что урожайность может меняться на 60 бушелей с акра и даже больше. Такое открытие потрясает даже таких опытных фермеров, как м-р Рустман.

Сравнивая эти данные с другими показателями, например с кислотностью или влажностью почвы, фермеры могут точнее определить, почему некоторые земли менее продуктивны, чем остальные. Проведя такую диагностику, они с помощью GPS могут запрограммировать свое сельскохозяйственное оборудование на решение конкретных задач. Так, например, фермер может направить самолет на распыление гербицидов только на небольшой участок в определенной географической точке, скажем, на }00 метров ниже, чем для всего поля.

В последнее время появляются и другие новые технологии, повышающие эффективность ешьекохозяйстьенных работ: датчики инфракрасного излучения для анализа почвы, которые устанавливаются на тракторах и используются совместно с информацией, получаемой из системы GPS, для обнаружения органически веществ, или камеры, способные "видеть" сорняки и регистрировать места их сосредоточения для последующего опрыскивания. Уже созданы экспериментальные автоматические уборочные машины, управляемые по методу GPS, которые могут косить сено без помощи человека.

Источник. Barbara Carton, "Farmers Begin Harvesting Satellite Data to Boost Yields", The Wall Street Journal. July, 1996, Перепечатано с разрешения The Wall Street Journal О 1996 Dow Jones & Company, Ink. Все права защищены.

Основным результатом появления новых технологий в техническом обеспечении стал более высокий уровень автоматизации процессов; благодаря им создается оборудование, выполняющее трудоемкие операции, которые раньше выполнялись людьми, В качестве примеров можно назвать станки с числовым программным управлением, обрабатывающие центры, промышленные роботы, автоматизированные системы подачи материалов и гибкие про1гзводственные системы. Все это оборудование, которое управляется компьютером, широко применяется в производстве. Технологии, основанные на разработках программного обеспечения, широко используются при проектировании продукции, а также для анализа и планирования производственной деятельности. Наиболее известны ич них системы автоматизированного проектирования и автоматизированные системы планирования и управления производством. Все вышеупомянутые технологии подробно описываются дальше, в этом дополнении к главе 4.

Системы технического обеспечения

Станки с числовым программным управлением (станки с ЧПУ- Numerically Controlled Machine) состоят из (1> обычного станка, который применяется для обточки, сверления или шлифовки всевозможных деталей, и {2) компьютера, управляющего последовательностью операций, выполняемых машиной. Станки с ЧПУ впервые стали применять в 60-х годах компании в аэрокосмической промышленности, и с этого времени они широко используются во многих других отраслях. В самых современных моделях станки с ЧПУ имеют замкнутые системы автоматического управления с обратной связью {Feedback Control Loops), которые определяют положение инструмента и детали в процессе обработки, постоянно сравнивают фактическое положение с запрограммированным и при необходимости корректируют его. Такой процесс часто называют адаптивным управлением.

По сравнению со станками с ЧПУ обрабатывающие центры (Machining Centers) обеспечивают еще более высокий уровень автомат1гзацни. В таком оборудовании не только выполняется автоматическое управление процессом работы, но и осуществляется автоматический выбор и установка инструмента, в зависимости от того, какой инструмент нужен для выполнения той или иной операции. Кроме того, такой центр можно оборудовать автоматической транспортной системой челночного типа, которая позволяет в процессе обработки какой-либо детали на станке автоматически загружать в специальные приспособление необработанные детали, а готовые - выгружать. Вид такого обрабатывающего центра представлен на рис. 4,2.

Промышленные роботы {Industrial Robots) используются для замены человека при выполнении многократно повторяющихся операции, а также опасной, вредной и рутинной работы.

Роботы это перепрограммируемые многофункциональные машины, оснащенные так называемым рабочим органом робота. Примером такш рабочих органов могут служить захваты (захватные устройства) для поднятия деталей либо таких инструментов, как гаечный ключ, сварочный аппарат или краскораспылитель.

Радиоуправляемые транспортные средства применяю ген в цехах компании Xerox дли доставки материалов, приема н размещения товарно-материальных запасов.

Перечисленные выше элементы автоматизации можно объединить в так называемые производственные ячейки (Manufacturing Cells) и даже в целые гибкие производственные системы (Flexible Manufacturing Systems - FMS). Производственная ячейка может состоять, например, из одного робота и одного обрабатывающего центра. Робот можно запрограммировать таким образом, чтобы он автоматически вставлял детали в обрабатывающий центр и затем удалял обработанную деталь, что позволяет заменить оператора. FMS - это полностью автоматизированная производственная система, состоящая из обрабатывающих центров с автоматической подачей н выгрузкой деталей, системы автоматически управляемых транспортных средств для перемещения деталей от машины к машине и других элементов автоматизации, позволяющих организовать производство, в котором практически не участвует человек. Чтобы обеспечить бесперебойную работу таких систем, в них широко применяются сложнейшие системы автоматизированного управления.

Здесь вы видите один из четырех крупных обрабатывающих центров гибкой производственной системы, схема которой приведена на рнс, 4д.4, используемой на заводе компании Cincinnati Mihu-ron. расположенном в Маунти-Ораб, штат Огайо,

Ярким примером FMS может служить организация производственных мощностей на заводе компании Cincinnati Milacron. расположенном в Маунтн-Ораб, штат Огайо. Эта система, схема которой изображена на рис. 4д,4, эксплуатируется компанией уже свыше 10 лет.

В этой системе детали вставляются в стандартизированные фиксаторы (они называются "накопителями"), установленные на платформах, которые могут перемещаться с помощью автоматически управляемых транспортных средств. На рабочих постах, изображенных в правой части схемы, рабочие устанавливают инструменты и ?закладывают детали в эти фиксаторы, а обработанные - выгружают. Большая часть такт загрузок и разгрузок выполняется в течение одной смены, и на протяжении двух последующих смен (завод работает в три смены) система может функционировать практически без участия человека.

Система спроектирована для обработки крупных отливок, которые используются в производстве станков, выпускаемых компанией Cincinnati Milacron. Система включает зоны промежуточного хранения инструментов (зона 7) и деталей (зона 5). Обработка выполняется с использованием четырех обрабатывающих центров с числовым программным управлением (зона 1). Затем обработанные детали отправляются на установку чистки и мойки (зона 4). Затем они направляются на станцию автоматического контроля качества (зона 6). Данная система может производить сотни различных комплектующих. Вопросы проектирования производственных систем подробно обсуждаются в части III данной книги.