Transcript Automatizace

Automatizace
Vznik, vývoj, historie
Co je automatizace?
• Strojní inženýr: nový stupeň v rozvoji techniky
• Technolog: mění zastaralé výrobní metody
v moderní technologii, umožňuje použít výrobních
procesů, o nichž dříve nebylo možno ani hovořit
• Ekonom: ohromná úspora společensky nutné
práce, nová etapa rozvoje výrobních sil
společnosti
• Historik se sociologem: ulehčení a odstranění
těžké a únavné monotónní práce člověka, nově se
vytvářející vztahy mezi lidmi a výrobou
Co je automatizace?
• Definice:
Automatizace je proces vývoje techniky, kde se
využívá automaticky pracujících zařízení
k osvobození člověka jak od fyzické, ale zejména
od duševní řídící práce.
Ruční práce – mechanizace - automatizace
Historie automatizace
Od ručního nástroje k prvním strojům
• první pracovní nástroj - hrubě opracovaný
pazourek či křemen
• trvalo půl milionu let, než se objevily nástroje v
podobě bodců a škrabek
• několik tisíc let před naším letopočtem dokonalejší a specializovanější nástroje (luky, šípy,
dýky, sekery, kladiva, dláta a motyky)
• později místo kamene bronz a železo
Od ručního nástroje k prvním strojům
• díky nástrojům se zvýšila výkonnost člověka,
ovšem síla lidských svalů je příliš malá (navíc musí
člověk spát, odpočívat, jíst a pít)
• časem se lidé naučili spojovat několik nástrojů
dohromady ve stroj - pomohl člověku překonat
omezenou sílu svalů
• první stroje již ve starověkém Egyptu i v říši
římské – např. vodní kolo
• 17. století - začaly se rozrůstat výrobní dílny, tzv.
manufaktury - používaly dokonalejší nástroje a
jednoduché ručně poháněné stroje
Od ručního nástroje k prvním strojům
• kolem roku 1800 - v dílnách a továrnách
vznikajících z velkých manufaktur se objevily první
soustruhy na obrábění kovů - strojírenství získalo
svůj základní stroj
• 18. století - první průmyslová revoluce - odstranila
řemeslný způsob práce, zvýšila produktivitu
• lidské svaly, zvířata či vodní kola nahrazeny parním
strojem - začaly pohánět továrny, lokomotivy
• další zdokonalování strojů brzděno převody hledaly se stroje pracující bez nich
Od ručního nástroje k prvním strojům
• 19. století - člověku se podařilo prakticky využít
elektřinu - elektrický motor - vytlačil páru
• elektrická energie - „čistší“, dala se dobře
ovládat, dělit, rozvádět i na větší vzdálenosti
• elektřina též pracovním nástrojem – elektrická
jiskra řeže, taví, vrtá nebo zpracovává materiály
• člověk stále musí stroje ovládat, zásobovat
surovinou a odebírat hotové výrobky, provádět
údržbu, seřizovat, opravovat
• nastala potřeba vytvořit zařízení, jež by dokázala
řídit stroje místo člověka
Od automatických hříček k prvním
automatům
• slovo „automat“ známo dávno předtím, než do továren
nastoupily pracovní stroje
• vzniklo ze starořeckého „automaton“ – označení pro
vše, co se hýbe
• v tomto slova smyslu automatem každý stroj, který se
hýbe – např. i hodiny, moto či elektrický ventilátor dnes neplatí!
• první automaty v počátcích našeho letopočtu – např.
automaty samočinně zažehující obětní ohně, zpívající
ptáci, hudební skříně, tančící figurky, samočinně se
otevírající dveře a okna – vše uváděno v činnost
ohřátým vzduchem nebo závažími
Od automatických hříček k prvním
automatům
• Leonardo da Vinci
– k uvítání krále Ludvíka XII. sestrojil mechanického lva, jenž
samočinně kráčel až k trůnu a tlapou pozdravil panovníka
– našla se také zmínka o stroji na vysekávání pilníků
• 17. a 18. století
– mechanické hodiny s regulátorem chodu (tzv. nepokojem kyvadlo v podobě malého, kolem své osy se vratně otáčejícího
kolečka)
– zvonkohra
– pohyblivé figurky u orlojů
– bezpočet automatických hraček, postavených především pro
potěchu tehdejší vládnoucí třídy
Od automatických hříček k prvním
automatům
• postaveno i několik automatických hříček využívajících
např. vytékání vody maličkým otvorem:
– tento způsob velmi připomíná princip činnosti vodních
hodin
– problémem regulování rychlosti výtoku vody z otvoru se
zabývali i Galileo Galilei a Isaac Newton
– francouzská Akademie vypsala na vyřešení tohoto
problému konkurs - vyhrál slavný Daniel Bernoulli
• tyto hříčky přinesly cenné zkušenosti s páčkami, kolíčky
a kolečky, s vodní tryskou a plovákem - později se
uplatnily jako „stavební kostky“ výrobních automatů
Od automatických hříček k prvním
automatům
• první výrobní „automat“ - vibrační podavač obilí
popisovaný italským technikem Ramellim roku 1588
Od automatických hříček k prvním
automatům
• prvními automatickými stroji, jež do
výroby nastoupily ve velkém počtu, byly
dopřádací stroje sestrojené roku 1801
Francouzem Ch. Jacquardem
• umožňovaly tkát vzory podle programu
předem připraveného v podobě děrných
papírových karet
• každá karta děrována v pořadí
barevných nití, poté do těchto děr
zapadaly jehly, které se podle toho buď
zvedaly, nebo spouštěly nití osnovy
• zařízení po vynálezci pojmenováno
„žakár“
Od automatických hříček k prvním
automatům
• v dalších desetiletích se objevily:
– poloautomatické revolverové soustruhy
– papírenský stroj
– zemědělská mlátička
• místo rozptýlených manufaktur vznikaly
továrny se stroji rozdělenými podle druhu
práce – začala strojová velkovýroba
Začátky automatizace a pásové výroby
• moderní stroje a automaty nejdříve nastoupily do
výroby zbraní, především pušek a revolverů
• hromadná výroba zbraní přenesena do Ameriky
• zpočátku vyráběny ručně ve zvláštních přípravcích
- zmizelo „pasování“ dílů do sebe
• kolem roku 1860 – spojily se přípravky
s obráběcími stroji v obráběcí automaty - principu
se používá dodnes
Začátky automatizace a pásové výroby
• 1855 - závod na výrobu mosazných hodin
vyrábějící ročně přes půl milionu „budíčků“ - cena
klesla na pakatel
• šedesátá léta 19. století - hromadná výroba šicích
strojů a strojů pro zemědělství
• osmdesátá léta - zahájena hromadná výroba
psacích strojů
• devadesátá léta - trh zásobován jízdními koly
Začátky automatizace a pásové výroby
• v tomto období měly továrny stroje seřazeny podle
postupu výroby, spojení mezi stroji zajišťovaly vozíky
nebo dopravní pásy
• takto pracovala jatka a mlýny, od devadesátých let i
továrny na kočáry a na železniční vagony
• později přichází automobil- problém - mnohem
složitější než puška, budíky nebo velocipéd
• 1910 - automobilka Ford vyrábí 10 tisíc automobilů
ročně - po bok soustruhů a fréz nastoupily přesné
vyvrtávací stroje a stroje na hoblování a frézování
ozubených kol, drážkovačky na hřídele či brusky na
přesně uložené části motoru a převodovky
Začátky automatizace a pásové výroby
• před r. 1914 – Ford ve snaze vydělat co nejvíce
přišel s montážním pásem - vznikla montážní linka
• doba montáže na pásu se zkrátila ze 14 na 6
hodin
• nebyly to v dnešním slova smyslu automaty –
pomocní dělníci upínali, vyjímali a přenášeli
součásti ručně
• dělníci kvůli montážním pásům vysilováni
prudkým tempem práce - zavádění úplně
automatických strojů a zařízení
Začátky automatizace a pásové výroby
• 1928 - automaty se poprvé uplatnily v automatické montáži
- Smithova továrna v Milwauke
• výroba rámu automobilu - celkem jen 16 minut lidské práce
- dělníci stroje pouze ošetřovali a kontrolovali
• začátek druhé světové války - v Sovětském svazu postavena
automatická linka
• současnost - základem prudkého růstu společenské
produktivity práce je automatizace spojená s novými
vědecky podloženými technologickými způsoby výroby
• vpád nové techniky a automatizace do výroby ovlivňuje
nejen samu výrobu, nýbrž i její organizaci a přináší s sebou
nevyhnutelné změny stavějící člověka do nového vztahu jak
k přírodě a k technice, tak i ke společnosti
Vývojové stupně
mechanizace
a automatizace
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• 8 stupňů
• Nultý:
– konvenční obráběcí stroje, pracovní prostředky
a řízení vlastního výrobního procesu
– př. doprava obrobků jeřábem, upínání obrobků
na obráběcím stroji, upínání nářadí ručně,
řízení výrobního střediska mistrem a dispečery
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• První:
– komplexní mechanizace technologického procesu
– konvenční obráběcí stroje
– mechanizovaná výměna nástrojů
– přímé řízení vlastního výrobního procesu provádí
řídící technik
– vychystávání nástrojů, výrobních linek i obrobků
pro vlastní obrábění se uskutečňuje na zvláštním
pracovišti mimo stroj
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• Druhý:
– vybavení i číslicově řízenými stroji
– dílčí automatizace se týká hlavně přípravy
programů pro NC obráběcí stroje
– přímé řízení výrobního procesu řídící technik na
základě informací výpočetní techniky ve
výrobním procesu
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• Třetí:
– výrobní středisko složeno pouze z NC
obráběcích strojů a NC obráběcích center
– technologický proces zcela automatizováno
– ostatní stejné jako u výrobního střediska
druhého stupně
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• Čtvrtý:
– výrobní středisko s úplnou automatizací
procesu obrábění, manipulace a skladování
– ostatní znaky shodné s 3. stupněm
– integrované výrobní úseky nižšího stupně
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• Pátý:
– skladba NC obráběcích strojů umožňuje aplikovat různé
formy přímého řízení technologických procesů počítačem,
což umožňuje vyloučit nezbytnost přítomnosti operátorů u
obráběcích strojů
– mezioperační doprava zajištěna automatickým zařízením
s číslicovým řízením podle lhůtového rozvrhu, který je
uložen v paměti řídícího počítače výrobního procesu
– výrobní soustavy s vysokým stupněm automatizace
výrobního procesu
– charakterizované rychlým přechodem od výroby jedné
skupiny součástí ke druhé
– náleží sem pružné výrobní systémy (PVS)
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• Šestý
– znaky v podstatě shodné s výrobním střediskem
pátého stupně
– navíc propojení řídícího počítače výrobního a
technologického procesu do jednoho funkčního celku
– vyšší výrobní soustavy
– tvořené několika středisky 5. stupně
– s určitým hierarchickým uspořádáním
– liší se velikosti a složitosti vnitřní struktury (např. PVS
TOS Olomouc, TOS Hostivař aj.)
Vývojové stupně mechanizace
a automatizace
• Sedmý:
– výrobní středisko 6. stupně s vyšším stupněm
řízení výroby centrálními počítači přes
hierarchii dílčích počítačů (CAM, CAD, CAPP)
– automatizované výrobní závody, kde lidé
vykonávají pouze dohlížecí funkci - výroba je
tak nezávislá na pracovním fondu společnosti,
tj. na lidském činiteli