ТҮРКІСТАН ОБЛЫСЫ, САЙРАМ АУДАНЫ, ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН ИНДУСТРИЯЛДЫ ИННОВАЦИЯЛЫҚ КОЛЛЕДЖІ

Арнайы пәндер оқытушылары

Молдыяр Олжас Ерланұлы

Аманбек Нұрдаулет Жұмабекұлы

Робототехника және автоматтандырудың өндірістегі рөлі

XXI ғасыр – технологиялардың қарқынды дамуының дәуірі. Әлемдік өндіріс салаларында жаңа буын автоматтандырылған жүйелер, жасанды интеллектке негізделген шешімдер, роботтар мен цифрлық модельдер кеңінен қолданылуда. Бұл үдеріс «Индустрия 4.0» деп аталатын жаңа индустриялық революцияның маңызды белгісі. Өндірісті роботтандыру – еңбек өнімділігін арттырудың, қауіпсіздікті күшейтудің, шығындарды азайтудың және өнім сапасын жақсартудың негізгі механизміне айналды.

Робототехника бүгінде автомобиль жасаудан бастап, металл өңдеу, электроника, логистика, ауыл шаруашылығы, химия, мұнай-газ, тамақ өнеркәсібі сияқты барлық маңызды салаларға еніп үлгерді. Дамыған мемлекеттердің тәжірибесінде роботтар қол еңбегінің көп бөлігін алмастырып, өндіріс тиімділігін бірнеше есе арттырғаны дәлелденді. Осыған байланысты Қазақстандағы өнеркәсіп те автоматтандыру мен робототехникаға бет бұрып келеді.

Бұл мақалада робототехника және автоматтандырудың өндірістегі рөлі, олардың артықшылықтары, еңбек қауіпсіздігіне және экономикалық тиімділікке әсері, сондай-ақ қазіргі трендтер мен болашақ даму бағыттары жан-жақты қарастырылады.

Өндірістік робот – алдын ала бағдарламаланған, түрлі операцияларды жоғары жылдамдықпен және дәлдікпен орындайтын автоматтандырылған машина. Негізгі міндеттері: құрастыру, дәнекерлеу, бояу, тасымалдау, сорттау, орау, сапаны бақылау, жүктеу/түсіру және т.б.

Өндірістік роботтар келесі негізгі белгілерімен ерекшеленеді:

1. Бағдарламалануы – Робототехникалық жүйенің бағдарламалануы — роботтың белгілі бір тапсырманы орындауы үшін командалар жинағын құру, оларды өңдеу және іске қосу процесі. Бағдарламалау роботтың қозғалысын, сезгіштігін, сыртқы ортамен әрекеттесуін және қауіпсіздік функцияларын реттейді.

2. Жоғары дәлдігі – микрондық деңгейдегі қателікпен күрделі операцияларды орындайды.

3. Ұзақ жұмыс істеуі – тәулігіне 24 сағат тоқтаусыз жұмыс істеуге қабілетті.

4. Қауіпсіздік деңгейі – адам үшін аса қауіпті немесе санитарлық талаптары жоғары аймақтарда жұмыс істей алады.

Қазіргі таңда робототехниканың өндірістік түрлері қалыптасқан:

• манипуляторлар,

• дөңгелекті/рельсті роботтар,

• кооперативті роботтар (cobots),

• AGV және AMR автономды көліктері,

• лазерлі және автоматты дәнекерлеу роботтары,

• өндірістік қол экзоскелеттері.

Олардың әрқайсысы өндірістің белгілі бір саласында өз орны бар. Мысалы, автомобиль құрастыру желілерінде манипуляторлар дәнекерлеу мен бояуды орындайды, логистикада AMR роботтары қоймаларды автоматтандырады.

Өндірісті автоматтандыру – адамның тікелей қатысуынсыз технологиялық процестерді басқару. Ол робототехникамен қатар түрлі датчиктер, басқару модульдері, цифрлық платформалар, CNC станоктар, PLC контроллерлерін қамтиды.

Автоматтандырудың өндіріс тиімділігіне әсері бірнеше бағытта байқалады:

Көп салаларда сапа – басты бәсекелік фактор. Автоматтандырылған жүйелерде адам факторына байланысты қателіктер 70–90%-ға дейін азаяды. Мысалы, CNC станоктары металды микрондық дәлдікпен кеседі, ал роботты дәнекерлеу тігістің біркелкілігін қамтамасыз етеді.

Роботтар жоғары жылдамдықпен және бір уақытта бірнеше операцияны орындай алады. Бұл өндірістік циклдың ұзақтығын айтарлықтай азайтады. Автомобиль өнеркәсібінде, мысалы, роботтар есік блогын небәрі бірнеше секундта орнатады.

Автоматтандыру:

• материалды тиімді қолдануға;

• электр энергиясын үнемдеуге;

• ақаулардан туындайтын шығынды азайтуға;

• жұмысшылар санын оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Нәтижесінде жалпы өндірістік шығындар 25–40% аралығында қысқаруы мүмкін. Өндірістегі жарақаттардың басым бөлігі қауіпті аймақтардағы қол еңбегіне байланысты екені белгілі. Роботтар бұл тәуекелдерді төмендетуде шешуші рөл атқарады.

Роботтар келесі қауіпті орындарда жұмыс істей алады:

• жоғары температуралы металлургиялық цехтар;

• химиялық және биологиялық заттармен жұмыс;

• дәнекерлеу, шлифтеу, кесу сияқты ұшқын немесе шаң көп процестер;

• ауыр жүктерді көтеру;

• радиациялық аймақтар.

Бұл жағдайларда робот адамды толықтай алмастырып, жарақаттану қаупін жояды.

Автоматтандыру адамдарды ауыр, қайталанатын, физикалық күшті қажет ететін жұмыстардан босатады. Қызметкерлердің негізгі міндеті – роботтарды бақылау, бағдарламалау, қызмет көрсету сияқты интеллектуалды тапсырмаларға ауысады. Бұл еңбекке қанағаттанушылықты арттырады.

Роботтарды енгізу бастапқыда қымбат көрінуі мүмкін, бірақ ұзақ мерзімде экономикалық тиімділігі жоғары:

1. Жұмыс күшіне кететін шығындарды азайтады. Бір робот бірнеше адамның жұмысын атқара алады.

2. Өнім шығару көлемін арттырады. Тәулік бойы тоқтаусыз жұмыс істейтін роботтар өндірістік қуатты айтарлықтай көбейтеді.

3. Ақаулар мен бракты азайтады. Бұл материалдық шығындардың айтарлықтай төмендеуіне әкеледі.

4. Жабдықтардың қызмет ету мерзімін ұзартады. Автоматтандырылған бақылау қателіктерді алдын алады.

5. Логистикалық тиімділік береді. Роботтандырылған қоймалар тауарды жылдамырақ сұрыптап, жеткізу процесін жеделдетеді.

Экономикалық зерттеулер бойынша, роботқа салынған инвестициялар орта есеппен 2–3 жыл ішінде толық ақталады.

Индустрия 4.0 және болашақ даму бағыттары

1.1 Коботтар – адаммен бірге жұмыс істейтін роботтар

Коботтар қауіпсіздік сенсорларымен жабдықталған, адаммен бір аумақта қауіпсіз жұмыс істей алады. Олар шағын және орта бизнес үшін өте қолайлы.

Коботтар (collaborative robots) – адаммен тікелей қауіпсіз байланыста жұмыс істеуге арналған жаңа буын роботтары. Дәстүрлі өнеркәсіптік роботтардан айырмашылығы — оларды қоршаумен немесе арнайы қауіпсіздік аймағымен оқшаулау қажет емес. Коботтар адаммен бір кеңістікте әрекет етіп, оған өндірістік міндеттерді орындауда көмек көрсетеді.

1.2 Жасанды интеллекті бар роботтар

AI роботтарды өздігінен үйренуге, айналаны тануға, шешім қабылдауға қабілетті етеді.

Жасанды интеллекті бар роботтар (AI-роботтар) – бұл тек алдын ала бағдарламаланған әрекеттерді орындайтын құрылғылар емес, қоршаған ортаны тану, шешім қабылдау және өз әрекетін икемдеу қабілеті бар интеллектуалды жүйелер. Олар машиналық оқыту, нейрондық желілер, компьютерлік көру және деректерді өңдеу технологияларын қолданады.

1.3 Автономды мобильді роботтар (AMR)

Қоймаларда, зауыттарда жолды өздігінен таңдап, жүктемені тасымалдай алады.

Автономды мобильді роботтар (Autonomous Mobile Robots, AMR) – қоршаған ортаны өз бетінше анықтап, жолды жоспарлай алатын, адам араласуын минималды қажет ететін роботтар. Олар дәстүрлі мобильді роботтардан (AGV – Automated Guided Vehicle) ерекшеленеді, өйткені жолдарын алдын ала орнатылған жолаққа сүйенбей, динамикалық түрде есептейді.

1.4 Цифрлық егіздер (Digital Twin)

Өндірістің виртуалды көшірмесін жасап, процестерді қауіпсіз сынауға мүмкіндік береді.

Цифрлық егіз (Digital Twin) – физикалық объектінің немесе өндірістік процестің нақты уақыттағы виртуалды моделі. Бұл модель нақты объектінің сенсорларынан алынған деректерге сүйене отырып, оның күйін, мінез-құлқын және өнімділігін толық имитациялайды.

1.5 Қашықтан басқарылатын роботтар

Мұнай платформалары, қуатты энергетикалық нысандар сияқты қауіпті объектілерде қолданылады.

Қашықтан басқарылатын роботтар (Teleoperated Robots) – оператордың тікелей басқаруымен әрекет ететін роботтар. Олар адамның физикалық қатысуын қажет ететін қауіпті немесе қолжетімсіз аймақтарда жұмыс істеуге арналған. Қашықтан басқару технологиясы роботқа сенсорлар, камералар және байланыс жүйесі арқылы сигналдар жіберуге мүмкіндік береді.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Прикладная робототехника — Т.Б. Нурпеисова

2. Промышленная робототехника — А. В. Бабич, А. Г. Баранов, И. В. Калабин и др.

3. Робототехнические комплексы — средства автоматизации технологических процессов-Вячеслав Владимирович Лозовецкий

4. Автоматизация производственных процессов в машиностроении — Владимир Юрьевич Шишмарев

5. Новые механизмы в современной робототехнике — под ред. В. А. Глазунова.

6. Робототехника в промышленности — Юрий Степанович Почанин

7. Технологиялық үрдістерді автоматтандыру — В. Ю. Шишмарёв

Резюме

В этой статье авторы рассматривают сущность и осбенности Роль робототехники и автоматизации в производстве.