Tootmise automatiseerimine Valmistusseadmete automatiseerimise tasemed Dotsent Elmo Pettai

Tootmise automatiseerimine Valmistusseadmete automatiseerimise tasemed Dotsent Elmo Pettai Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Tallinna Tehnikaülikool

Automatiseerimisastmed {A(0) kuni A(9)} n Tabel: Automatiseerimise astmed Automatiseerimise astme number Funktsioon, mida teostab masin A (0) Puudub A (1) Energia inimese (ingl None). asemel Kõike teeb inimene (Energy). Inimese musklid asendatakse mehhaanilise ülekandega Näited ja seadmete omaduste kirjeldus Käsitsi käitatavad tööriistad sepistamiseks, voolimiseks, tõstmisks, nikerdamiseks, painutamiseks jne Välist mehhaanilist energiat kasutavad masinad, näiteks lihtne puurpink

Automatiseerimisastmete {A(0) kuni A(9)} sisu A (2) Osavus, väledus A (3) Usinus, hoolsus (Diligence). A (4) Hindamine ja iseseisva otsustamise võime (Judgement). Tööriista Ühe suletud töötsükliga tööpink (etteandemehhanismiga juhtseade) (Dexterity). Tööriista ettenihe Juhtimissüsteem kordab töötsüklit automaatselt. Tehnoloogiline protsess on tagasisideta positsiooni tagasisideinfo protsessiseadmest juhtseadmesse Korduva töötsükliga, avatud juhtimiskontuuriga, nt kruvi ja nukkidega automaattreipink Suletud juhtimiskontuur, arvjuhtimine, isemõõtmine ja isehäälestumine töös

Automatiseerimisastmete {A(0) kuni A(9)} sisu A (5) Mõõteväärtuste eesmärgipärane hindamine (Evaluation). Muutuvate Protsessi adaptiivne juhtimine arvutiga, juhtimistöö analüüsiks ja optimeerimiseks on vajalik tehnoloogilise protsessi matemaatiline mudel oludega isekohanev juhtimine, deduktiivne analüüs, tagasiside protsessist juhtseadmesse A (6) Iseõppimine eelnevast kogemusest (Learning) Piiratud iseprogrammeerumine, mõningane tehisintellekt, aluseks ekspertsüsteemid, andmebaasid A (7) Arukas, mõistlik (Reasoning). Deduktsiooni ja induktsiooni seostamine, induktiivse põhjuslikkuse tundmine, arenenud tehisintellekti juurutamine seadme juhtimise tarkvaras Analüüsib iseseisvalt seadmes avalduvaid nähtusi ja efekte ning seostab neid nende taga peituvate põhjustega

Automatiseerimisastmete {A(0) kuni A(9)} sisu A (8) Loomingulisus A (9) Üleolek (Creativeness). Loomisvõimeline masin (Dominance). Supermasin, mis valitseb ja käsutab teisi (masinaid ja inimesi) Masin loob inimese püstitatud eesmärgile vastavaid originaalseid lahendusi ja projekteerib seadmeid ning saavutab tulemusi ilma erilise kõrvalabita Masin on peremees (näiteks arvuti Hal ulmefilmist A Space Odyssey)

Automatiseerimisastme A(0) korral n ei ole ükski inimese töö n n n ei mehhaniseeritud ega automatiseeritud Selline aeg kestis tootmises kiviajast kuni rauaajastuni Kõik tööd teeb inimene oma mõtte ja musklite jõu abil. Tööks vajaliku energia saab inimene otse toidust Rakendatav võimsus kantakse üle musklite abil P F Jõud, N Võimsus, W Energia Mehhaaniline töö t, sek s, meeter

Mehhaniseerimise algperiood n n Mehhaniseerimine sai alguse mitu tuhat aastat tagasi vee tõstmisel ja veskites Esimese industriaalrevolutsiooni ajal loodi puuvilla ketrus- ja kangakudumismasinad Algas mehhaanilise energia lai kasutuselevõtt valmistusseadmetes Teise industriaalrevolutsiooni ajal loodi terase mehhaanilise töötlemise masinad, mille abil sai toota laiatarbetooteid ja ka teisi tootmismasinaid n Selle perioodi alguseks võib pidada aastat 1775, mil inglane John Wilkinson arendas välja horisontaalpuurpingi, mille abil sai täpselt puurida suuri silindreid

John Wilkinson and n Boring machine -device for producing smooth and accurate holes in a workpiece by enlarging existing holes with a bore, which may bear a single cutting tip of steel, cemented carbide, or diamond or may be a small grinding wheel. n Single-point tools, gripped in a boring head attached to a rotating spindle, are moved circularly against the sides of the existing holes. The diameter of the hole swept out by the tool is controlled by adjustment of the boring head

Mehhaniseerimisseadmete areng n n n 1794. aastal leiutas Henry Maudsley klassikalise treipingi, mis on aluseks ka tänapäevastele treipinkide lahendustele Esimene horisontaalne freespink loodi 1818. aastal Eli Whitney tellimusel Joseph Witworth lõi alates 1830 metallitöö jaoks vajalikud täppismõõteriistad, näiteks kruvimikromeetri n Täpsed mõõtemeetodid on aluseks ja eeltingimuseks hilisemale samasuguste üksteist asendatavate detailide masstootmisele

Treipink n n n The lathe is one of the oldest and most important machine tools. Wood lathes were in use in France as early as 1569. During the Industrial Revolution in England the machine was adapted for metal cutting. The rotating horizontal spindle to which the workholding device is attached is usually power driven at speeds that can be varied. On a speed lathe cutting tool is supported on a tool rest and manipulated by hand. On an engine lathe tool is clamped onto a cross slide that is power driven on straight paths parallel or perpendicular to the work axis. On a screwcutting lathe motion of the cutting tool is accurately related to the rotation of the spindle by means of a lead screw that drives the carriage on which the cutting tool is mounted.

James Watt n n n Inglismaa söekaevandused vajasid veepumpasid James Watt kasutas John Wilkinsoni loodud puurmasinat oma kuulsa aurumasina silindri treimiseks James Watt ei olnud küll aurumasina leiutaja, kuid täiustatud ja väga tootliku aurumasina autor Tema auks on saanud nime võimsuse mõõtühik vatt 1775. aastal hakkas ta koos inglise ettevõtja Matthew Boultoniga aurumasinaid tootma

Watti aurumasin tõi pöörde Suurbritannia tööstusse n n n Terasetootjad kasutasid tema masinat suurte haamrite liikumapanemiseks Tekstiilitööstuses kasutati aurumasinat uute Richard Arkwright leiutatud ketrusmasinate käigushoidmiseks Söekaevandustes ei pidanud inimesed enam sütt kottidega maa peale tassima, sest selle töö tegi nüüd ära ajam, mille pani käima Watti aurumasin

Mikromeeter n n Mikromeeter on üks miljondik meetrist. Mikromeetri tähis on μm. 1 μm = 10– 6 m

Mikromeeter

Mehhaniseerimisseadmete areng n n Automaatse ettenihkega puurpink loodi 1840. Metallpindade lihvimismasinad loodi umbes aastal 1880. Lõiketöötlemismasinate loomisetapi lõpetas lehtsaagide kasutuselevõtt metallilõikamisel. Teise industriaalrevolutsiooni lõpuks olid leiutatud kõik põhilised metalli mehhaanilise töötlemise seadmetüübid

Automatiseerimise tase – kuidas saab seda mõõta? n n Hinnangu andmiseks seadmete automatiseerimise tasemele esitas Amber&Amber 1962. aastal automatiseerimisastmete klassifikatsiooni, mis põhineb eeldusel, et valmistustöödeks on vaja energiat ja informatsiooni Kui masin asendab töös (tehnoloogilise seadme juhtimisel) mõnd põhilist inimese funktsiooni, siis hinnatakse seda kui täiendavat automatiseerimise astet

A(1) n n Automatiseerimise esimene aste A(1) saavutati siis, kui metallitööpinke hakkasid tehastes inimeste asemel käitama jõumasinad, näiteks aurumasinad või elektrimootorid A(1) astmel annab inimene masinale üle tehnoloogilises protsessis vajalikud energeetilised funktsioonid A(1) taseme juurutamiseks arendati välja tööstuslikud energiatootmise ja -ülekande mehhanismid Algperioodil kasutati laialdaselt aurumasinaid, transmissioonivõlle ja rihmülekandeid

Käsitsijuhtimisega tööpingi ja arvjuhtimisega tööpingi erinevused n Käsitsijuhtimisega tööpingis peab operaator, pingitööline, n n ise liigutama lõikeinstrumenti (reeglina käsiratta abil). Samuti peab ta määrama spindli pöörlemissageduse ja ettenihke ning vastavalt vajadusele vahetama lõikeinstrumenti. Tööline jälgib instrumendi asendit ja peab peatama instrumendi kui vajalik mõõde on saavutatud Arvutijuhtimisega tööpingis on aga lõikeinstrumendi liikumine automatiseeritud. n Instrument liigub mööda juhtseadme etteantud trajektoori. Kogu töötlemiseks vajalik info on salvestatud juhtprogrammi. n Programmis on käsud instrumendi liikumise kohta ühest punktist teise, spindli pöörlemissagedused erinevate lõikeinstrumentide korral, lõikeinstrumendi vahetus, vajalik ettenihe jne. Vastavalt sellele programmile antakse signaalid edasi pingi täituritele, antud juhul mootoritele. Signaalid muundatakse ja võimendatakse reeglina pingi juhtkilbis

A(1) jätk n n n Elektrienergia tootmine ja ülekandeliinide laialdane kasutuselevõtt toimus 19. sajandi lõpus Sellest ajast alates paigaldatakse mehhaanilise energia saamiseks vajalikud elektrimootorid vahetult tööpingi külge Tänapäeval kasutatakse elektrienergia muundamisel mehhaanilise liikumise energiaks elektriajameid

Elektriajamid n Elektriajamite koosseisus on mikroprotsessoritel põhinevad juhtimisseadmed, jõuelektroonikamoodulid ja elektrimootorid, n n mis üheskoos võimaldavad integreerida nii energia muundamise kui ka etteantud liikumise reguleerimise ülesanded Elektriajam n n n teeb tööd jooksul) (rakendab mehhaanilist väljundvõimsust ettenähtud aja liikumisülesanne saabub ajamisse etteandesõlme kaudu konkreetne liikumisülesanne teostab osa tehnoloogilisest protsessist

Automatiseerimise astet A(1) iseloomustav plokkskeem Automatiseerimise astmel A(1) vabastatakse inimene raskest füüsilisest tööst Valmistamisprotsessid mehhaniseeritakse, juhtimine jääb inimesele

Automatiseerimise aste A(2) n n n on saavutatud siis, kui masinad on võimelised tegema iseseisvalt ühe töötsükli Seejuures toimub detaili töötlemisel vajalik lõiketööriista ettenihe automaatselt Automatiseerimistasemel A(2) annab inimene masinale üle tehnoloogilise protsessi otsese juhtimise funktsiooni. (ülesande täitmise) n n Tööline paneb masinasse tooriku ja käivitab automaatse töötlemise tsükli. (käivitab ülesande) Masin teeb kogu töö ja seiskub protsessi ülesande lõpus Selliseid masinaid kasutatakse paljudes tehastes ka tänapäeval Suurem osa frees-, trei- ja puurpinke on automatiseerimistasemel A(2)

Mehhaniseerimise mõiste ulatus n Mehhaniseerimine haarab esimesi automatiseerimistasemeid A(1) ja A(2), millele lisanduvad tavaliselt veel poolautomaatpingid, mis teevad järjest ka mitut töötlemistsüklit, n näiteks automaattreipingid, mis valmistavad massiliselt n n polte ja mutreid või lihtsamaid detaile

Automatiseerimise aste (A 2) Automatiseerimistasemel A(2) vabastatakse inimene protsessi vahetust juhtimisest (inimese asemel on etteandeseade)

Automatiseerimise aste A(3) n n n on selline, mille korral masinad on võimelised iseseisvalt (automaatselt) teostama mitut töötlemistsüklit (mitu ülesannet) Tehnoloogilist protsessi juhitakse otseselt seadme juhtimissüsteemi salvestatud programmiga Programm salvestatakse juhtimissüsteemis n n n mehhaaniliselt (nukkidega varustatud nukkvõllile või perforeeritud lindile) või elektrooniliselt (juhtarvuti magnetkettale või tööstuskontrolleri mällu) Programmis järjestatakse teostatavad ülesanded loogiliselt n A(3) masinal on loogika teostuse toetuseks ressurss nimega ülesanded

Automatiseerimise aste A(3) Sellised töömasinad on avatud juhtimiskontuuriga, s. t toodet valmistavast masinast pole mingit tagasisidet juhtimisprogrammi

Automatiseerimisastmel (A 3) Automatiseerimistasemel (A 3) toimub ühe tehnoloogilise protsessi juhtimine automaatselt. Tagasiside valmistusseadmest juhtimissüsteemi programmi puudub n n n Järjekordse protsessi lõpus masin peatub Automatiseerimisastme A(3), A(4), A(5) töömasinaid on tavaliselt äratuntavalt täiustatud ja arendatud võrreldes A(2) taseme masinatega Tööpinkide automatiseerimisaste algab tänapäeval tavaliselt A(3)-st

Automatiseerimistasemel (A 3) n A(3) tasemel on enamus tööstusroboteid ja arvjuhtimisega tööpinke (CNC), millel pole valmistamisprotsessist tagasisidet. n n n Sellises treipingis ei võeta valmistatavast võllist tagasisideinfot (ei mõõdeta metalli koostist) (ülesanne ei muuda ennast töö käigus) Tänapäeval liigitatakse masinaid veel n n jäiga programmiga ja paindliku programmiga masinateks

Jäiga ja paindliku programmiga masinad n n Jäiga programmiga masinaid on raske ümberprogrammeerida, kuna otsustusloogikast on osa otseselt teostatud seadme konstruktsioonis, näiteks lõpplülitites, mehhaanilistes liugurites, juhikutes jne Paindliku programmiga masinatel on tavaliselt juhtarvutiga kaasas käsijuhtimispult, mis võimaldab juhtimiskäske (ülesandeid) kergesti vahetada ja täpsustada

Automatiseerimise astmel A(4) n n antakse inimeselt masinale üle otsese juhtimistegevuse operatiivseks korrigeerimiseks ja otseseks reguleerimiseks tehtavad mõõtmised ja otsustused Juhtimistegevuse automaatne korrigeerimine ja reguleerimine on tingitud vajadusest maha suruda väliseid häireid, n n mis mõjuvad juhtimisseadmetele või ka tehnoloogilisele seadmele töö käigus

Automatiseerimise astmel A(4)

Automatiseerimise astmel A(4) n n n Juhtimisahel on suletud Tagasisideahel tagab otseste (töö tegemiseks vajalike) juhtimisotsuste langetamiseks hädavajaliku info kogumise Tagasiside on nõutav neljandal ja kõigil järgmistel kõrgematel automatiseerimise tasemetel ehk astmetel

Mida juhtimisahela sulgemisega saavutatakse? n Suletud otsustusahelaga juhtimissüsteemis toimub programmist saadud etteandesignaali ja protsessi anduritest saadud tagasisidesignaali sisestamine n n n tundlikku võrdlussõlme ja selle väljundist järgnevasse regulaatorisse juhtimismõju automaatse muundamine täiturseadme töö täpsuseks Võrdlussõlm ja regulaator koos moodustavad muunduri, mis tunneb ära kõrvalekalded etteantud protsessist. Regulaatori tundlikkus muundub teostatava töö täpsuseks Suletud juhtimiskontuuri tundlikud reguleerimisahelad suruvad maha teostatavale protsessile mõjuvate väliste häiringute toime isegi kümneid kordi: n n n Rakendatavas võimsuses esineb suuri muutusi Töö tuleb täpsem (see on meile eriti oluline) Protsess teostatakse täpselt

Hajutatud protsesside juhtimine põhineb sündmuste määramisel ja nende väärtuste edastamisel n Hajutatud süsteemi programmeerimisel välditakse juhtimissüsteemis globaalseid muutujaid n n n osadevahelised juhtimisseosed põhinevad sündmustel Probleemide esinemisel tehakse uusi päringuid Tsentraliseeritud süsteemide integreerimisel kasutatakse juhtimissüsteemis ka globaalseid muutujaid n n loodetakse andmete kättesaadavusele ja Andmete väärtused on usaldatavad

Tagasisideandurid n n Tagasisideandurid võivad mõõta valmistatava toote tegelikku kiirust, ruumilist asendit, keha mõõtmeid, temperatuuri, kontsentratsiooni jne Andurid paigutatakse tehnoloogilisse seadmesse ehk rakendusse n n n Andmeid mõõdetakse enne protsessi teostamist, füüsilise protsessi kestel või protsessi väljundis Andurist saadud mõõtetulemus (ehk tagasisidesignaal) edastatakse juhtimissüsteemis loogiliselt kõrgemale n n toimingust tegevuse suunda Tegevusest töö suunda, Tööst ülesande suunda, Ülesandest protsessi, siis lahendusse, siis programmi

Merit telg ja teostuse mõiste ülesehitus (eri tasemega funktsiooniplokid)

Organization and architecture of the merit axis concept. Visual line of motion of a measurable application concept

Juhtimistegevus: võrdlemine n Etteantud juhtimissignaali jooksev võrdlus tagasisidesignaaliga tehakse võrdlussõlmes n n võrdlussõlmes tehakse lahutustehe etteandesignaali väärtusest lahutatakse tagasisidesignaali väärtus Tulemuseks saadakse juhtimissignaal Protsessi teostamisel esineva tegeliku kõrvalekalde vähendamiseks kasutatakse juhtimiskanalis automaatregulaatorit, n millel on tavaliselt suur toimekiirus ja võimendustegur

A(4) kokkuvõte n Tehnoloogilise protsessi kõrge juhtimiskvaliteedi tagamiseks antakse automatiseerimistasemel A(4) inimeselt masinale üle n n protsessi iga ülesande seisundi pidev mõõtmine ja eriti töös püstitatud loogilise eesmärgi ning tegeliku tegevuse võrdlemine (mis toimub hetkel võrdlussõlmes ja selle järel? ) Protsessis määratud sihile jõudmiseks vajalike juhtimisotsuste langetamine ja teostamine toimub regulaatoris A(4) tasemel juhtimise tagavad seega järjestikku ühendatud võrdlussõlm ning regulaator

A(4) taseme tüüpilisi näiteid n Suletud kontuuriga juhtimisahelad on kasutusel n nüüdisaegsetes elektriajamites n n n Positsioonjuhtimine Kiiruse juhtimine Kiirenduse juhtimine Parimates tagasisidega seadmetes tehakse tagasisideks vajalikud mõõtmised otse tehnoloogilisest protsessist (valmistuspunktist) Selliseid seadmeid, kus tagasiside võetakse otse mehhaanilise töötlemise protsessist, nimetatakse ka mehhatroonilisteks seadmeteks

A(4) n Toodete töötlemise moodulid varustatakse tihti täiendavate automaatsete mõõte- või proovivõtmise seadmetega selleks, et teha kindlaks, n n n Kui eelmine töötlemisoperatsioon oli defektne, võib see järgmisel operatsioonil põhjustada tööriista purunemise. n n kas eelmine operatsioon oli edukas ja kas toote võib lubada järgmisele operatsioonile. Tehtud töö kvaliteeti saab kontrollida automaatsetes koosteseadmetes kas või iga tehnol. operatsiooni järel Esimene A(4) arvjuhtimisega tööpink loodi aastal 1952. n Tööpingil oli tööriista asendi juhtimise ahelas tagasiside

Töötlemiskeskus n n n 1958. aastal loodi esimene masin Töötlemiskeskus suudab teha palju üksteisest erinevaid töötlemisoperatsioone: freesida, puurida mitmekujulisi avasid jne Seade võib järjestikku teostatavate operatsioonide keerukuse ja üldise ulatuse suurendamiseks automaatselt vahetada tööriistu Töötlemiskeskuse kasutuses võib olla mitukümmend eri tüüpi tööriisata Selliseid masinaid programmeeritakse ja juhitakse arvutitega n Suudab teha järjest mitu protsessi

Nüüdisaeg n n Tänapäeval varustatakse mehhaanilise töötlemise masinatest ligi kolm neljandikku arvutitega Nüüdisaegsete arvjuhtimisega tööpinkide (CNC) juhtimisseadmes on mitu protsessorit, ja piisavalt mälu n mällu võib programme sisestada nii arvutivõrgu kui ka lokaalse puldi abil. Arvuti säilitab mälus paljude üksteisest erinevate detailide töötlemise programmid

Paindtootmise süsteem (FMS) n Paindtootmise arendamine algas Inglismaal eelmise sajandi kuuekümnendatel aastatel (kõigepealt autotööstuse tarbeks) n n n Paindtootmissüsteemi abil saab teha suurema nomenklatuuriga tooteid kui konveierliiniga Paindtootmissüsteemi tööpinkides saab valmistada üksteisest erinevaid detaile Tooted läbivad töötlemisel masinaid vajadusel mitu korda ja mitut erinevat teed pidi. FMS on justkui üks täielikult arvutiseeritud töökoda

Paindtootmissüsteemis n on toodete töötlemisjärjekorda küllaltki raske hallata, kuna detailide töötlemisajad on erineva pikkusega. Paindtootmissüsteemid on küllaltki (suhteliselt) kallid ja nende majandusliku tasuvuse tagamiseks tuleb vajadusel optimeerida valmistatavate toodete nomenklatuuri.

Paindtootmissüsteemis n Paindtootmissüsteemis on keskmiselt n n 2– 10 erineva ehitusega masinat (tavaliselt 3 kuni 4). Aastane tootmismaht on 3000– 10 000 toodet ja erinevate valmistatavate toodete arv on 2 kuni 20 Valmistatavate toodete üks seeria on 20– 100

Paindtootmissüsteemis n n Toote töötlemise aeg ühes masinas on tavaliselt 6– 90 minutit Toote valmistamiseks on harilikult vaja teha n n 30– 40 operatsiooni Paindtootmissüsteemi moodulid võimaldavad automatiseeritult valmistada tooteid n n ruumilise mahuga kuni 1 m 3 kaaluga kuni 500 kg (autode käigukastid, mootorid, ventiilid jne)

Paindtootmissüsteemides n Paindtootmissüsteemides kasutatakse n n toorikute kinnitamiseks tihti palette ja Töödeldava toote veoks ühe tööpingi juurest teise juurde konveiereid ja robotkärusid FMS-i valikul ja juurutamisel tuleb jälgida, et toorikute kinnitamiseks ja täpseks positsioneerimiseks vajalikud paletid põhjustavad toote valmistamiskulude kasvu (10– 20%) Palette laadivad toorikutega ja vabastavad valmistoodetest tsehhitöölised

FMS on supermasina klassikaline näide n Paindtöötlemissüsteemi mainaid teenindavad inimesed n n laadivad palette toorikutega ja vabastavad töödeldud detaile Palettide laadimine toimub päevasel ajal Paindtootmise seadmed võivad töötada ööpäev läbi (24 h) n n Võttes töötlemiseks eelnevalt lattu palettidele paigutatud toorikuid Valmistooted edastatakse tagasi vahelattu

Probleemid üksikute valmistusseadmete liitmisel toimivaks süsteemiks n Eelmise sajandi seitsmekümnendate aastate teisel poolel saadi kogemuste põhjal aru, et n n n üksikud automatiseeritud tööpingid ja üksikud robotid ei anna eraldi kasutades loodetud majanduslikku tulu Vähese majandusliku edu põhjus peitus erinevate seadmete omavahelise töö kooskõlastamiseks (ühistööks) kuluvate lisaressursside suures vajaduses

n Probleemid üksikute valmistusseadmete liitmisel toimivaks süsteemiks (2) Erinevate automatiseeritud masinate omavahelise töö kooskõlastamine jääb tihti sellise tehnilise personali hooleks, kel puudub vajalik koolitus, töövahendid ja piisav vaba aeg n Inimesed peavad täitma masinaid toetava ressursi funktsiooni (on masina alluvad? ) n n n Jälgima operatiivselt Pidev tähelepanuvajadus väsitab See on põhimõtteliselt paha

Probleemid automatiseerimisel n Olukord muutub veelgi raskemaks, n n kui üksikpinkidel valmistatavad tooteseeriad on väga väikesed Olukorrast väljatulemiseks hakati arendama n suuremaid tehnoloogiliste seadmete tervikuid, ehk paindttootmismooduleid (Flexible Manufacturing Cells)

Paindtootmismoodulid Flexible Manufacturing Cells

Paindtootmismoodulid

Paindtootmismoodul n n Moodul on süsteemi suurim koostisosa Moodul - on paindtöötlemissüsteemi väikseim iseseisev üksus, n n n mis põhineb universaalsete programmjuhtimisega tööpinkide (CNC) edasiarendusel ning on ette nähtud suure nomeklatuuriga toodete valmistamiseks. Moodul teeb mitte üksikuid valmistamisoperatsioone vaid suurema valmistamistöö (tegeliku osa protsessist)

Paindtootmismooduli koosseis n Paindtootmismooduli koosseisus on sageli n n teenindavad robotid, mis edastavad transpordisüsteemist (konveierilt) töömasinasse töödeldavad toorikud ja, vastupidi, toimetavad töödeldud detailid tagasi transpordisüsteemile, vahetavad vajadusel rakiseid ja tööriistu Tööoperatsioonide iseloomu järgi liigitatakse paindtöötlemismoodulid: mehhaanilise lõiketöötlemise, stantsimise, survevalu, keevitamise, kooste-, kvaliteedikontrolli jm mooduliteks

Robot n n n Robot on ümberprogrammeeritav multifunktsionaalne manipulaator, mida kasutatakse detailide, tööriistade ja mitmesuguste seadmete teisaldamiseks ruumis Robotid on tavaliselt A(3), A(4) või harvem A(5) tasandi masinad Roboteid kasutatakse survevalumasinate, presside ja stantside teenindamiseks, materjalide pakkimisel ja detailide ladudesse paigutamisel, koorikvormide valmistamisel, materjalide lõiketöötlemisel, plasmalõikamisel, kuivpoleerimisel, jalatsite liimimisel jne

Robotite kasutamine n Roboteid kasutatakse laialdaselt autotööstuses näiteks n n n keevitamisel, sõlmede ja terviklike toodete koostamisel, kerede värvimisel, visuaalsel kvaliteedikontrollil jne Roboteid paigaldatakse üksikute valmistamismoodulite koosseisu, kus nad asendavad seal inimest. Tihedamal töömasina ja roboti integreerimisel saadakse eriti tootlikke ja majanduslikult efektiivseid mooduleid

Robotite kasutamine

Robotite kasutamine n n Robot teeb keskmiselt 2– 10 inimese töö. Mõnikord, näiteks elektroonikakomponentide ladumismasinates, töötavad robotid 50– 100 korda kiiremini (tootlikumalt) kui inimene Rahvusvahelise organisatsiooni IFR hinnangutel on tööstusrobotite arvu igaaastane kasv alates 1988 olnud 25… 28%. Toimivate robotite koguarvuks hinnati 1987. aastal 270000 ja 1996. aasta lõpus 670000

Valmistusseadmete edasine täiustamine n Tavaliselt ei ole n n A(4) seadmete juhtimiskontuuride regulaatorite häälestatavate parameetrite väärtuste ulatus lai Masinate adaptiivjuhtimine imiteerib n n inimese tegutsemist sama seadme või protsessi häälestamisel Siit võib tunnetada edasise arengu suundi n (inimeselt tuleb võtta järjekordne funktsioon maha)

Tööriista liikumine CNC pingis n Positsioonjuhtimine n n n Ühest positsioonist teise, üks ajam töötab korraga Juhtimisahel on pigem lahti, tagasisideta Kontuurjuhtimine n n Kaks või kolm ajamit liiguvad korraga, mis tagab geomeetriliselt kahe või kolmedimensioonilise objekti töötlemise Suur osa nüüdisaegsetest töötluskeskustest on suletud juhtimisahelaga Suur osa NC-masinatest ei sa aru tööliste keelest Tööriista mõõtudest tingitud ettenihke korrigeerimised

Automatiseerimisaste A(5) n A(5) juurutamise korral antakse inimeselt masinale üle lisaks A(4) teostatava protsessi otsese juhtsignaali operatiivsele reguleerimisele veel ka n n n tehnoloogilise protsessi pikemal teostamisel vajalik protsessi häälestamise (isekohanemise) funktsioon A(5) tasemel (adaptiivseid) seadmeid on tänapäeval kasutusel suhteliselt vähe Automatiseerimisaste A(5) nõuab, et masin hindaks iseseisvalt kogu tehnoloogilise protsessi täitmist n tervet valmistamisprotsessi algusest lõpuni

A(5) automatiseerimistasemel antakse inimeselt masinale üle juhtimise optimeerimise funktsioon

A 5 automatiseerimistase n A(5) tasemel juhtimissüsteemis on lisaks n n n tehnoloogilise valmistamisprotsessi (ülesande, töö, tegevuse, toimingu) mõõtmisele (tagasisidele) ja Protsessi juhtimise signaali (ülesande, töö, tegevuse, toimingu) korrigeerimisele kasutusel veel täiendavad hindamise ja otsuste tegemise funktsioonid n n Need on tehnoloogilise protsessi tasandi funktsioonid Protsessi alustamine, lõpetamine, avarii, juhtumid

A 5 automatiseerimistase n Sellise juhtimissüsteemi nn. adapteerivad osad häälestavad n n otsese juhtimisahela regulaatorite parameetrite väärtusi Adaptiivse juhtimissüsteemi andurid jälgivad n valmistamisprotsessi selliseid parameetreid nagu tööriistale rakenduv jõud, tööriista kuumenemine, detaili geomeetria, tootele rakendatav moment, valmistamise aeg jne

Protsessi parameetrite väärtuste mõõtmise järel n n n Seadmetes tehtavate otseste mõõtmiste tulemuste ja juhitava protsessi (salvestatud) matemaatilise mudeli põhjal tehakse otsuseid juhtseadme regulaatorite parameetrite väärtuste sättimiseks Seega peab adapteeruva juhtseadme mälus olema protsessi käitumist kirjeldav matemaatiline mudel, mille põhjal masin saab ise otsustada, mida, kus kohas ja millal optimeerida. Kas te julgete neid funktsioone masinale üle anda?

Juhtimiseks vajaliku mudeli omadused n n n Mudel peab olema häälestamiseks piisava täpsuse ja stabiilsusega (stabiilsusvaruga) Mudeli loomiseks peab vaadeldavat protsessi põhjalikult tundma õppima (vaja on kogenud mehi) Põhjalikult tuntakse tavaliselt tööstuslikke pidevprotsesse näiteks: n n naftakeemiatööstuses, kus teooria on olemas ja protsessi parameetrite väärtused on hästi mõõdetavad (- mõõdetud andmeid saab usaldada) Metallide mehhaanilise töötlemise ettevõtetes

Adaptiivjuhtimine n Adaptiivjuhtimise põhisammud on järgmised: n n n Tegeliku olukorra identifitseerimine, Sisemine analüüs otsuste tegemiseks, Regulaatorite parameetrite modifitseerimine n n n (kokkuvõte) So. parameetrite väärtuste uuendamine Jälgimine (teostatud otsuste tulemuste jälgimine). Tihti võimaldab adaptiivjuhtimine vältida tööriistade liigset kulumist ja purunemist n n Tulemuseks on rahaline sääst, suurem kasum Väiksem risk

A(5) automatiseerimistasemel antakse inimeselt masinale üle juhtimise optimeerimise funktsioon

A(5) automatiseerimistasemel n n n NC ja CNC masinad esindavad A(4) taset Nende juhtimisprogrammis on tööriista etteandekiirused ja tooriku lõikekiirused otseselt fikseeritud programmiga A(5) nõuab, et juhtimissüsteem hindaks ise teostatavat protsessi n n Selleks on vaja panna täiendavad andurid juhitavasse tehnilisse protsessi ja võtta nendelt tagasiside juhtimissüsteemi Tööpingi arendaja eesmärgiks on mingil viisil optimeerida tehnoloogilise protsessi teostamist Adaptiivjuhtimissüsteem võib hinnata deformatsiooni, jõudu, momenti, soojenemist, geomeetriat jne. ning teha otsuseid sisendparameetrite väärtustega ette võtta Juhtimisarvutis peab olema matemaatiline (analüütiline) mudel kuidas param. väärtus mõjutab täpsust, siledust jne.

A(5) automatiseerimistasemel (adaptiivjuhtimisel) n n Masin peab tegema protsessi hindamise (evaluation) täiesti iseseisvalt Kui on olemas protsessi mudel siis: n n n Hinnangu väljundite väärtustele (sisu teostusele) saab anda mitmete madalamalt loogiliselt tasandilt saadud sisendite väärtuste põhjal A(5) masin emuleerib inimese käitumist analoogilise protsessi juhtimisel Adaptiivselt juhitav protsess peab olema varem (teaduslaboris) hästi läbi uuritud ja selle tähendus arusaadav (näit. pidevprotsess)

Adaptiivjuhtimise põhielemendid n 1. Identifitseerimine n n n juhtimissignaalide edastamine juhtarvutile (kontrollerile) 5. Jälgimine n n järgneva modifitseerimisotsuse vastuvõtmise jaoks on vajalik analüüs 4. Modifitseerimine n n Igasugused mõõtmised protsessist Mõõtmised protsessi sisenditest Mõõtmised protsessi väljunditest 2. Teostuse hetkeseisundi (protsessi oleku) määramine 3. Protsessi optimeerimine juhtarvutis n n (meid huvitavad parameetrite väärtused) juhitava protsessi operatiivne jälgimine ja 6. Protsessi edasine (eesmärgipärane) juhtimine

Terminid: Deklareerimine, defineerimine identifitseerimine n n n n n n n Declaration Derived (i. e. , user- or manufacturer-specified) data types can be declared using the TYPE. . . END_TYPE textual construction shown in table 12. These derived data types can then be used, in addition to the elementary data types defined in 2. 3. 1, in variable declarations as defined in 2. 4. 3. For example: An enumerated data type declaration specifies that the value of any data element of that type can only take on one of the values given in the associated list of identifiers. The enumeration list defines an ordered set of enumerated values, starting with the first identifier of the list, and ending with the last. Different enumerated data types may use the same identifiers for enumerated values. The maximum allowed number of enumerated values is an implementation-dependent parameter. To enable unique identification when used in a particular context, enumerated literals may be qualified by a prefix consisting of their associated data type name and the '#' sign, similar to typed literals defined in 2. 2. 1. !!!! Such a prefix shall not be used inside an enumeration list. It is an error if sufficient !!!! so, for example TYPE SPEED: (SLOW, SPEED#MEDIUM, FAST, VERY_FAST); END_TYPE SPEED#MEDIUM is not ok. so what? possible fix: enumerated_spec_init : : = enumerated_specification [': =' enumerated_value] enumerated_specification : : = ( '(' enumerated_value_spec {', ' enumerated_value_spec} ')' ) | enumerated_type_name enumerated_value_spec : : = identifier enumerated_value : : = [enumerated_type_name '#'] identifier

Kuidas saab juhtimiseks vajaliku protsessi mudeli n n n Protsessi mudeleid saab luua ka katseliselt, kasutades abivahendina eksperimendi planeerimise teooriat ja vastavaid analüütilisi meetodeid Plaanipärase eksperimendi teostamise ja katseandmete töötlemise tulemusena saadakse uuritava tehnoloogilise protsessi matemaatiline mudel näiteks (matemaatilise) polünoomi kujul Polünoom näitab juhitava protsessi (sihifunktsiooni) ja tehnoloogilises seadmes mõõdetavate oluliste parameetrite (argumentide) vahelist sõltuvust n Veel maatriksarvutus

Juhtimistegevuste kohandamine n n n Teades polünoomi ja selle koefitsiente ning tegelikult (katses) mõõdetud füüsikaliste suuruste väärtuste analüütilise töötlemise tulemusena saadud arvväärtusi, saab edasi arvutada ja seejärel hinnata juhitava parameetri (sihifunktsiooni) väärtust Kui juhitava protsessi mingi parameetri väärtus kaldub ettenähtust kõrvale, siis saab selle muutuse mõju valmistamisele korrigeerida (vajalikus suunas), kasutades teiste katse käigus mõõdetud oluliste parameetrite väärtusi ja polünoomi kujul mudelit Kui parameetrite väärtused väljuvad lubatud piirest (oht stabiilsusele), siis kutsutakse inimene appi

Automatiseerimisastmel A(6) n n Automatiseerimisastmel A(6) süsteemide juurutamise kohta on tänapäeval vähe näiteid Sellised iseõppivad süsteemid sisaldavad tavaliselt võimsaid arvuteid ja ekspertsüsteeme Ekspertsüsteemid on võimelised koguma andmebaasi eelnevaid kogemusi ja neid edaspidi juhtimisel kasutama (kus on meil eksperdid? ) Masina ülesannete hulka kuuluvad nii seadmete häälestamine kui ka töörežiimide stabiilsuse tagamine. Sellised ekspertsüsteemid emuleerivad teatavas ulatuses inimese analüütilist mõtlemist.

Automatiseerimisaste A(6) n n n A(6) masinad on võimelised lahutama süsteemis esinevaid probleeme osadeks ja nendele vastuseid leidma Veelgi kõrgem iseõppimise tase saavutatakse tehisintellekti meetodite laiema kasutuselevõtuga Tehisintellekt lisab otsustamisel uue sammu, tehes faktide mõõtmise ja ekspertarvamuse alusel leitavate põhjuste väljaselgitamise järel induktiivseid (pannes kokku uusi keerulisi) juhtimisotsuseid

Tehisintellekti otsustused n n Sellised otsused võivad näiteks muuta seadmete juhtimisprogramme, sisestades nendesse uusi programmiplokke, mis täiendavad juhtimisel kasutatavat otsustuspuud Uute programmiplokkide abil saab masina juhtimissüsteem lubada teha valmistamisseadmel täiendavaid töid

A 5 tasemel juhtimise näide n n Näiteks kui A(5) taseme süsteem teeb kindlaks tööriista lõikejõu olulise kasvu, siis üritab ta vähendada tööriista ettenihet Samas võib häälestuse tulemusena kasvada tööriista pöörlemissagedus, mis on ebasoovitav teistel põhjustel (kuumenemine)

A 6 tasemel seade n n n A(6) süsteem võib, olles analüüsinud kõiki tekkinud asjaolusid, teha ka alternatiivse otsuse ja näiteks vahetada välja tööriista, selle asemel et vähendada seadme tootlikkust Teab (peaks ise teadma) põhjuse ja tagajärje vahelist seost Näiteks kui masin venitab toote valmistamisega siis väheneb firma teenitav kasum, kuna rikutakse tellimuse täitmise tähtaega, mis võib kaasa tuua suure trahvi

A(6) otsused on eksperditasemel n n n Sellise otsuse võib ta teha eelnevalt omandatud kogemuse põhjal Näiteks teades kogemusest, et kui detaili töötlemise tööst on suur osa veel tegemata, siis on lõikeriista täiendavast vahetusest põhjustatud lisakulu vähem oluline kui kogu töötsükli lõpu hilinemisest tekkida võiv kahju Inimese otsustuste ja käitumise imiteerimiseks kasutatakse mõnikord juhtimisel ka nn Fuzzy loogika kontrollereid n loogiline tõeväärtus on reaalarv (0 … 1)

Fuzzy regulaatorid juhtimisel n Sellised mikroprotsessoritel teostatavad kontrollerid n n Loogiline tõeväärtus: reaalarv vahemikus 0 … 1 imiteerivad pigem seadme juhtimisel osaleva inimese reeglipärast käitumist, mitte ei püüa modelleerida hetkel teostatavat tehnoloogilist protsessi matemaatil. analüüsiga Fuzzy regulaatorite algoritmi kokkupaneku aluseks on tegelikult inseneride varasemad kogemused (ekspertkogemused)

Automatiseerimisaste A(7) n n n Automatiseerimisaste A(7) esindab järgmist tehisintellekti taset, kus analüüsi põhjal pannakse kokku ja tehakse uusi veelgi suuremaid otsuseid (induktiivseid otsuseid) Nende otsuste alusel tehakse vastavaid muudatusi valmistusseadmete ehituses ja juhtimises Süsteem kasutab otsuste kokkupanekul üldisi teoreetilisi seisukohti n mitte ainult konkreetse uuritava seadme mõõtmisel saadud tulemusi

Automatiseerimisaste A(7) n n Selliste võimetega tehniliste süsteemide loomiseks tehakse tänapäeval alles teaduslikke uurimistöid Lahenduste teooria n n Mängude teooria n n (mis protsessid viivad kõrgemate loogiliste lahenduseni? ) Lahenduste äri (kõlas hiljuti proua Clintoni valimiskõnes) Tehisintellekt juhtimisel (koos toimivad interaktiivsed agendid) Mängus on mitu mängijat, mänguraha, monopoliraha Mängu reeglid, hämamine ja võimalusel petmine Iga mängu käigud, skoorid ja lõpplahendus Võimalik, et üheks A(7) tulemuseks on n n kodurobotid telepordid

Automatiseerimisaste A(7) n n Mängu osalised (koostis on deklareeritud) Kui mängu reeglid on n deklareeritud ja defineeritud ehk määratletud (siis peaks saama) identifitseerida konkreetse mängu käigud n n Kui on teada mängu tegelik seisund Vajalik vaadata mänguväljale ja mõõta olekuid n n (olek kirjeldab süsteemi parameetrite väärtust teatud kindlal ajamomendil) Näiteks vaatame terminit: julgeolek. n n Julgeoleku väärtuste hoidmiseks tuleb pidevalt tegutseda Kui jänes jääb pikaks ajaks magama siis hunt leiab ta üles

Automatiseerimisaste A(8) n A(8) automatiseerimise astme seadmed suudavad n n n võimelised iseseisvalt välja mõtlema ja projekteerima uusi tehnilisi lahendusi. A(8) tasemel eesmärgi püstitab siiski inimene n n iseseisvalt hakkama saada ja on Inimese osalus on väike ja seisneb pigem strateegilise ülesande püstituses. Sellise arengutasemega (tegelikult täiesti iseseisvad automaadid) tööstuslikke süsteeme praktiliselt pole Teil endal tuleb need tulevikus ehitada

A(9) tasemel probleemid tehniliste lahendustega tegelevad praegu rohkem ulmekirjanikud. Sellistes tehnilistes seadmetes (lahendustes) on initsiatiiv, subjekti aktiivne mõtlemine ja juhtimine (ka subjekti loogilised otsused) ja teostamine masina käes (energeetiline). Inimene võib olla masina partner Variandid tulevikus kooseksisteerimiseks: 1. Sümbioos: inimene siirdub masinasse 2. Sümbioos: Masin suundub inimesse elama

hal n n plural Ahwal, in Sufi Muslim mystical terminology, a spiritual state of mind that comes to the Sufi from time to time during his journey toward God. n The ahwal are graces of God that cannot be acquired or retained through an individual's own efforts. When the soul is purified of its attachments to the material world, it can only wait patiently for those spiritual gifts of God, which, when they come, fill the Sufi with the desire to continue his journey with new energy and higher expectations.

Me automatiseerime elavale inimesele omast mõtlemist n Kunstniku lähenemine loomingule n Iga kunstiteos elavneb enne välisele tasandile ilmumist kunstniku sisekaemuses. n n n Kunstnik kujutleb mõttes tulevast reaalset objekti Enne kui kehastub vormi, värvi ja rütmi dünaamilisse struktuuri Luuletaja ja kunstnik William Blake ütles oma kunstnikest sõpradele: n ”Teil on samad anded (fantaasiad) nagu minulgi, aga te ei usalda ega kasuta neid. Kui tahate, võite näha seda, mida minagi näen”

Mõttekilde n Kõigist suurtest asjadest, mis ootavad avastamist, on olematuse olemus suurim n n Nähtav on nähtamatu heidetud vari n n Platon Kunst ei jäljenda nähtavat, pigem teeb selle nähtavaks n n Leonardo Da Vinci Paul Klee Hea maal on vaid jumala täiuslikkuse jäljendus ja tema maali meenutus n Michelangelo

Vaimne silm n n Sulge oma füüsiline silm, et võiksid näha kujutist vaimse silmaga. Siis lase sellel, mida nägid sisemuses, tõusta päevavalgele, et sinu tegu võiksid teistpidi korrata teised inimesed väljastpoolt sissepoole Kunstnik ei tohiks maalida ainult seda, mida ta näeb enda ees, vaid ka seda, mida ta näeb endas. Nägemata endas midagi, maaligu ta seda mida näeb väljaspool Caspar-David Friedrich

n Tänan