ЭКОНОМИЧЕСКАЯ  ОЦЕНКА  И  ОБОСНОВАНИЕ  УПРАВЛЕНЧЕСКИХ  РЕШЕНИЙ  ПО  ПРОИЗВОДСТВУ  ПРОМЫШЛЕННОГО  РОБОТА  «ДЕНВИК»

Воеводкина  Юлия  Сергеевна

студент  5  курса,  инженерно-экономический  факультет,  филиал  ФГБОУ  ВПО  СамГТУ  в  г.  Сызрани,  г.Сызрань

E-mail:  VoevodkinaJS@mail.ru

Карсунцева  Ольга  Владимировна

научный  руководитель,  канд.  экон.  наук,  доцент,  кафедра  общеэкономических  дисциплин,  филиал  ФГБОУ  ВПО  СамГТУ  в  г.  Сызрани,  г.  Сызрань

Начало  XXI  века  знаменует  собой  начало  перспективной  эпохи  робототехники.  Появление  и  развитие  промышленных  роботов  явились  одним  из  крупнейших  достижений  науки  и  техники  последних  лет.  Их  применение  позволяет  расширить  фронт  работ  по  автоматизации  технологических  и  вспомогательных  процессов,  способствует  возникновению  широких  перспектив  создания  автоматических  систем  машин  для  гибкого,  переналаживаемого  производства.

Под  роботом  понимается  автоматическое  устройство,  предназначенное  для  осуществления  производственных  и  других  операций,  обычно  выполняемых  человеком  (иногда  животным).  Использование  роботов  позволяет  значительно  облегчить  или  вовсе  заменить  человеческий  труд  на  производстве,  в  строительстве,  при  рутинной  работе,  при  работе  с  тяжеловесными  грузами,  вредными  материалами,  а  также  в  других  тяжёлых  или  опасных  для  жизни  и  деятельности  человека  условиях.

Существует  множество  классификаций  роботов  по  различным  признакам.  Так  на  практике  нашел  большее  распространение  способ  разделения  всех  механизмов  по  типу  работ,  для  выполнения  которых  они  предназначены.  Примечательно,  что  конструктивно  все  роботы  могут  быть  очень  близки  друг  к  другу,  отличаясь  только  типом  рабочего  органа  —  сварочный  аппарат,  манипулятор  или  пульверизатор.  В  данной  классификации  выделят  сборочных,  окрасочных,  гибочных  роботов  и  роботов  для  резки  металла.

Относительно  области  эксплуатации  роботов  их  можно  сгруппировать  в  бытовые,  социальные,  роботы-помощники,  военные  (боевые).  Также  в  этой  классификационной  группе  выделяют  промышленных  роботов,  развитие  и  применение  которых  в  настоящее  время  получает  всё  большее  распространение. 

Промышленный  робот  —  автономное  устройство,  состоящее  из  механического  манипулятора  и  перепрограммируемой  системы  управления,  которое  применяется  для  перемещения  объектов  в  пространстве  и  для  выполнения  различных  производственных  процессов.

Промышленные  роботы  входят  в  состав  автоматизированных  производственных  систем,  которые  позволяют  повысить  качество  выпускаемых  деталей  и  увеличить  производительность  труда.

В  состав  робота  входят  механическая  часть  и  система  управления  этой  механической  частью,  которая  в  свою  очередь  получает  сигналы  от  сенсорной  части.  Механическая  часть  робота  делится  на  манипуляционную  систему  и  систему  передвижения.

Манипулятор  —  это  механизм  для  управления  пространственным  положением  орудий  и  объектов  труда.

Манипуляторы  включают  в  себя  подвижные  звенья  двух  типов:

·     звенья,  обеспечивающие  поступательные  движения;

·     звенья,  обеспечивающие  угловые  перемещения.

Сочетание  и  взаимное  расположение  звеньев  определяет  степень  подвижности,  а  также  область  действия  манипуляционной  системы  робота.

Для  обеспечения  движения  в  звеньях  могут  применяться  электрические,  гидравлический  или  пневматический  привод.

Составной, но не обязательной  частью  манипуляторов  являются  захватные  устройства.  Наиболее  универсальные  из  них  аналогичны  руке  человека,  т.  е.  захват  происходит  с  помощью  механических  «пальцев».  Для  захвата  плоских  предметов  применяются  захватные  устройства  с  пневматической  присоской.  Для  захвата  же  множества  однотипных  деталей  (что  обычно  и  происходит  при  применении  роботов  в  промышленности)  используют  специализированные  конструкции.

Вместо  захватных  устройств  манипулятор  может  быть  снабжён  рабочим  инструментом.  Это  может  быть  пульверизатор,  сварочные  клещи,  отвёртка.

Внутри  помещений,  на  промышленных  объектах  используются  передвижения  вдоль  монорельсов,  по  напольной  колее  и  т. д.  Для  перемещения  по  наклонным,  вертикальным  плоскостям  используются  системы  подобные  «шагающим»  конструкциям,  но  с  пневматическими  присосками.

Промышленные  роботы  предназначены  для  выполнения  в  производственном  процессе  основных  и  вспомогательных  технологических  операции.  К  числу  основных  относят  операции,  при  осуществлении  которых  непосредственно  происходит  изменение  формы  и  линейных  размеров  заготовки.  К  вспомогательным  относятся  транспортные  операции,  в  том  числе  операции  по  загрузке  и  выгрузке  технологического  оборудования.

К  числу  самых  распространённых  действий,  осуществляемых  промышленными  роботами  можно  отнести  загрузку/разгрузку  технологических  машин,  станков,  манипулирование  деталями  (например,  укладка,  сортировка,  транспортировка  и  ориентация),  перемещение  деталей  и  заготовок  от  одного  рабочего  места  к  другому,  сварку  швов  и  точечную  сварку,  сборку  механических  и  электрических  деталей,  сборку  электронных  деталей,  покраску,  выполнение  операций  резания  с  движением  инструмента  по  сложной  траектории,  укладку  кабеля  и  др.

Существует  множество  преимуществ  для  бизнеса,  которые  даёт  развитие  робототехники.  Применение  в  производственном  процессе  промышленных  роботов  позволяет  исключить  влияния  человеческого  фактора  на  конвейерных  производствах,  а  также  при  проведении  монотонных  работ,  требующих  высокой  точности,  повысить  точность  выполнения  технологических  операций  и,  как  следствие,  улучшить  качество,  использовать  технологическое  оборудование  в  несколько  смен  круглый  год.  Кроме  того,  роботы  обеспечивают  быстрый  переход  на  выпуск  новой  продукции,  при  этом  не  требуется  переобучение  персонала,  а  также  рациональное  использование  производственные  площадей  и  исключение  воздействия  вредных  факторов  на  персонал  на  производствах  с  повышенной  опасностью

С  робототехникой  связано  не  менее  сотни  научно-технических  направлений,  в  первую  очередь  искусственный  интеллект  (ИИ),  на  базе  которого  делается  система  управления  роботами.  В  ИИ  также  входит  полтора  десятка  научных  направлений,  в  том  числе  машинное  зрение.

Таким  образом,  робототехника  в  настоящее  время  является  одним  из  самых  перспективных  направлений,  внедрение  которого  позволит  рационализировать  производство,  существенно  снизить  производственные  затраты,  улучшить  качество  выпускаемых  изделий  и,  как  следствие,  повысить  конкурентоспособность  отечественных  предприятий  и  вывести  их  на  новый,  мировой  рынок.

На  базе  кафедры  технологии  машиностроения  Сызранского  филиала  Самарского  государственного  технического  университета  был  спроектирован  промышленный  робот  «ДенВик»,  который  может  быть  использован  как  для  перемещения  изделий,  так  и  для  выполнения  каких-либо  технологических  операций  при  смене  исполнительного  органа  робота.

Основными  преимуществами  конструкции  данного  робота  являются:

1.  Промышленный  робот  «ДенВик»  действует  в  угловой  сферической  системе  координат.  Такие  роботы  отличаются  высокой  универсальностью,  обладают  наибольшей  компактностью  при  тех  же  размерах  рабочей  зоны.  Обладая  наибольшим  объемом  обслуживаемой  рабочей  зоны,  хорошо  компонуется  в  цехе,  позволяет  минимизировать  размеры  производственных  пло­щадей,  необходимых  для  размещения  роботов;  при  оснащении  допол­нительными  шарнирами  приобретает  повышенные  гибкость  и  маневренность.

2.  Промышленный  робот  «ДенВик»  оснащен  многозвенной  рукой.  Основные  преимущества  многозвенной  «руки»  —  ее  компактность  и  возможность  обслуживания  большой  зоны  при  малых  размерах.  Они  достигаются  за  счет  усложнения  механического  устройства  и  системы  управления.  При  обратном  движении  «рука»  складывается,  что  заметно  уменьшает  занимаемую  роботом  площадь.

3.  Особенностью  конструкции  данного  промышленного  робота  также  является  то,  что  присоединение  звеньев  складной  руки  —  консольное.  При  этом  возможны  большие  углы  поворота  в  шарнирах,  что  позволяет,  в  частности,  переносить  объект  через  верх. 

4.  Электромеханический  привод.  К  преимуществам  относятся:  высокое  поддержание  скорости,  хорошие  динамические  возможности,  широкий  диапазон  регулирования  скорости,  высокая  точность  позиционирования  и  перегрузочной  способности.

5.  Двигатели  размещены  на  подвижных  звеньях,  что  значительно  облегчает  конструкцию  манипулятора  промышленного  робота.  Зазоры  в  механизмах  значительно  уменьшаются,  и  соответственно  увеличивается  точность  позиционирования.

6.  Контурное  управление  обеспечивает  перемещение  звеньев  манипулятора  по  непрерывной  траектории,  обладает  высокой  универсальностью  и  значительными  технологическими  возможностями.

Механическую  систему  робота,  по  аналогии  с  человеком,  подразделяют  на  две  подсистемы:  скелетную,  или  несущую,  механическую  систему  (НМС)  и  мышечную,  или  исполнительную,  систему  (ИС).

Несущая  механическая  система  обеспечивает  рабочую  зону  робота,  его  жесткость  и  служит  для  установки  элементов  исполнительной  системы.  Исполнительная  система  обеспечивает  перемещение  звеньев  НМС  с  заданными  динамическими  параметрами:  ускорением,  точностью,  скоростью.

Несмотря  на  достаточно  большие  различия  в  функциях  НМС  и  ИС,  они  достаточно  тесно  связаны  между  собой,  оказывают  значительное  влияние  на  конструктивное  исполнение  друг  друга  и  их  элементы  входят  в  модули  роботов.

Робот  разбит  на  4  основных  узла: 

1.  Основание. 

Выполняет  функцию  поворота  всего  робота  на  360°  и  определяет  его  рабочую  зону;

2.  Узел,  обеспечивающий  наклон  руки  робота;

3.  Механизм,  заставляющий  узел  схвата  подниматься  и  опускаться;

4.  Схват.  Захватные  устройства  промышленных  роботов  предназначены  для  базирования  и  удержания  объекта  в  определенном  положении  при  манипулировании.  Следует  отметить,  что  созданы  достаточно  универсальные  схваты,  имитирующие  устройства  кисти  человека.  Рука  манипулятора  выполнена  в  виде  унифицированной  конструкции,  предназначенной  для  захвата,  удержания  и  ориентации  в  пространстве,  заготовок,  деталей  или  технологической  оснастки.

Для  экономического  обоснования  производственной  деятельности  необходимо  рассчитать  полную  себестоимость  изготовления  единицы  промышленного  робота  «ДенВик»  и  сравнить  с  аналогичными  моделями,  присутствующими  на  рынке. 

Первым  этапом  расчёта  себестоимости  является  определение  суммарных  затрат  на  покупку  изделий  для  всех  узлов  робота,  которые  для  удобства  сведены  в  таблицу  1. 

Таблица  1.

Затраты  на  покупные  изделия  для  узлов  промышленного  робота  «ДенВик»

Для  сборки  основания,  узла  2,  узла  3  и  схвата  требуется  3,6;  2,4;  5,3  и  2,8  чел./час  соответственно,  а  для  общей  сборки  и  контроля  —  4,5  чел./час.  Таким  образом,  суммарная  трудоёмкость  работ  составляет  18,6  чел./час.  Требуемый  разряд  рабочих  —  четвёртый. 

Для  определения  себестоимости  все  статьи  затрат,  связанные  с  производством  промышленного  робота  «ДенВик»,  сведены  в  таблицу  2.

Таблица  2 

Расчёт  себестоимости  единицы  изделия

Необходимо  учитывать,  что  расчет  цены  готового  изделия  справедлив  для  единичного  типа  производства,  и  увеличение  объема  выпуска  изделия  будет  способствовать  ее  снижению.

Спроектированный  промышленный  робот  «ДенВик»  по  экономическим  показателям  наиболее  выгоден.  К  примеру,  промышленный  робот  фирмы  FANUC  LR  Mate  100iB,  выбранный  в  качестве  аналога,  идеально  подходит  для  использования  только  в  лёгкой  промышленности  или  лабораторных  условиях,  имеет  максимальную  грузоподъёмность  в  5  кг  и  радиус  действия  —  620  мм.  Средняя  стоимость  данного  робота  —  2135000  руб. 

Промышленный  робот  «ДенВик»  разработан  для  точных  операций  погрузки/разгрузки,  сварки  и  сборки.  Обладает  максимальной  грузоподъемностью  в  5  кг,  а  радиус  действия  расширен  до  1000  мм.  При  этом  его  стоимость  составляет  364892,8  рублей.  Компактные  габариты  и  возможность  расширений  делают  робот  «ДенВик»  идеально  подходящим  для  использования  в  лабораторных  условиях.

При  снижении  стоимости  промышленных  роботов  они  становятся  доступными  на  рынке  не  только  крупным  заводам,  но  и  другим  средним  предприятиям,  занимающимся  производством.  Конструкция  промышленного  робота  «ДенВик»  является  универсальной,  т.  к.  он  может  быть  использован  как  для  перемещения  изделий,  так  и  для  выполнения  каких-либо  технологических  операций  при  смене  исполнительного  органа  робота.  Разработанная  конструкция  промышленного  робота  является  конкурентно-способной  на  рынке  т.  к.  имеет  низкую  себестоимость,  а  также  не  уступает  по  техническим  характеристикам  мировым  аналогам.

Список  литературы:

1. Асфаль  Р.  Роботы  и  автоматизация  производства:  учебное  пособие.  М.:  Машиностроение,  1989.  —  448с.
2. Канаев  Е.М.,  Козырев  Ю.Г.  Общие  сведения  о  промышленных  роботах:  учебное  пособие.  М.:  Высшая  школа,  1987.  —  46  с.
3. Юревич  Е.И.  Основы  робототехники:  учебное  пособие.  СПб.:  БХВ-Петербург,  2005.  —  416  с.