Наш коллега - робот - Владимир Бусленко

Новые гибкие заводы-роботы объединяют все эти элементы. Они состоят из управляемых ЭВМ, центров механообработки, с большой скоростью обрабатывающих сложные детали; роботов, переносящих их и закрепляющих на станках; тележек с дистанционным управлением, на которых доставляются материалы. Все компоненты связаны единой системой электронного управления для каждого этапа производственного процесса, вплоть до автоматической замены отработавших или сломанных инструментов (сверло, фреза, резец...).

По сравнению с теми станочными комплексами, которые они заменяют, гибкие системы подчас кажутся дорогими. Такая система, включающая аппаратуру управления, пять или более центров механообработки и необходимые манипуляторы, может обойтись в несколько миллионов рублей. Даже сравнительно простая система, созданная на базе одного станка скажем, управляемый ЭВМ токарный центр, - стоит несколько тысяч, в то время как обычный станок с цифровым управлением, выполняющий те же операции, стоит около тысячи рублей.

Но прямое сравнение - неудачный критерий для оценки той экономии, которую сулит гибкая автоматизация, даже если принять в расчет выгоды в плане производительности и использования мощностей, которые дает круглосуточная работа предприятия фактически безучастия людей.

Поскольку гибкую производственную систему можно "молниеносно" заново перепрограммировать на производство новых деталей и изделий, то одна система может заменить несколько обычных механических линий, давая большую экономию за счет меньших капиталовложений и производственных площадей.

Самый большой потенциал гибких систем заложен в их способности дешево изготавливать товары небольшими партиями. Автоматические станочные линии при жесткой автоматизации почти не обладают такой гибкостью. Но значение массового производства в настоящее время уменьшается по сравнению с производством партиями от нескольких тысяч экземпляров до одного. Сейчас 75 процентов всех механически обрабатываемых деталей изготавливаются партиями по 50 штук или меньше.

Многие виды сборной продукции - от самолетов и тракторов до крупных ЭВМ - выпускаются такими партиями. В прошлом для производства изделий партиями были нужны станки, рассчитанные лишь на одну функцию. Эти станки в случае перехода к выпуску нового изделия приходилось либо реконструировать, либо заменять. Гибкие системы обеспечивают неслыханную прежде возможность разнообразить продукцию. Можно на одной и той же линии изготавливать различные изделия, правда, из одного "семейства". Так, семейство автомобилей "Жигули" вполне может служить примером массового изделия индивидуального заказа. Представьте себе, что наша гибкая система способна выпустить любую модель от ВАЗ-2101 до ВАЗ-2107. При этом на конвейере друг за другом одновременно движутся к "логическому завершению" совершенно разные модели. Тут и пикап малинового цвета, и "Лада" с правосторонним рулевым колесом на экспорт, и утепленный вариант "Нивы" для районов Севера. Вот принят новый заказ: "первая модель с третьим двигателем". Дается команда программирующему компьютеру, конструктивные особенности модели вводятся в память роботов, складской системы, обрабатывающих и сборочных центров - и автомобиль включается в поток технологической реки так же органично, как маленький ручей впадает в большую реку.

Проходит одна-две "смены" - и готовый индивидуальный заказ предоставляется потребителю.

При негибкой автоматизации наибольшая экономия достигается только при предельной массовости продукции. Использование гибких систем делает возможной аналогичную экономию при самых различных масштабах производства. Они могут производить небольшие партии или даже единичные экземпляры с такой же эффективностью, как производственная линия, предназначаемая для изготовления миллионов одинаковых изделий. Энтузиасты называют эту способность масштабной экономией.

Подобные эффекты существенно изменяют принципы, на которых зиждятся традиционные производственные методы. Нет необходимости в длительной подготовке и наладке производства благодаря беспрецедентной "компьютерной" точности, которую такие системы обеспечивают сразу на каждом этапе производственного процесса - от механической обработки до технического контроля. Появляется гораздо больше возможностей строить новые предприятия: гибкие системы избавляют от "тирании" крупных вложений, допуская строительство небольших заводов, расположенных близко к местам сбыта продукции.

БРИГАДНЫЙ ПОДРЯД РОБОТИЗАЦИИ

Идея группового использования роботов и станков с ЧПУ в едином комплексе принадлежит как бы самим роботам. Начиная с самых первых шагов роботизации выяснилось, что замену производственного рабочего роботом в соотношении "один к одному" вряд ли можно оправдать. Роботу такая замена, грубо говоря, "невыгодна", он не сможет "развернуться во всем блеске" на столь узком "пятачке". Идеально, когда удается поручить роботу обслуживание сразу нескольких станков, агрегатов или прессов, претворив разрозненное оборудование в полностью автоматизированный комплекс, работающий по единой, общей программе. Именно в таких технологических комплексах, как показала практика, один промышленный робот высвобождает в среднем двух-трех рабочих, в два-четыре раза повышает производительность, приблизительно вдвое увеличивает использование оборудования, повышает ритмичность и общую культуру производства.

Подобный робототехнологический комплекс - это и есть своеобразный кирпич, или, точнее, пробный камень на стройплощадке полностью роботизированных цехов или даже заводов. Это не просто дальнейшая автоматизация производства, это качественно новый шаг в развитии промышленности. "Ставка на полностью роботизированные технологии оправдана не только как отдаленная перспектива, но и с позиций сегодняшнего дня.

Именно этот подход должен быть положен в основу нашей стратегии и тактики в области робототехники", - считает профессор Г. Юревич. Это и решение вопроса о том, как и где наиболее эффективно можно использовать роботы и манипуляторы.

Групповое использование роботов дает определенные выгоды с точки зрения их технического обслуживания, подготовки операторов, обеспечения запасными частями.

Применение бригады роботов дает возможность поднять на высшую ступень дело управления, применить комплексное управление от ЭВМ. Стоимость мини-ЭВМ в пересчете на один робот оказывается не столь уж велика.

В перспективе наиболее выгодными могут стать бригады из роботов, где один очувствленный, или интеллектуальный, будет обслуживать несколько простых, более "глупых" собратьев. Но сначала нужно научить роботов общаться друг с другом.

Групповое использование роботов - своеобразный бригадный подряд роботизации - требует решения таких новых и принципиальных вопросов, как организация идеального их взаимодействия, своеобразная социализация поведения, разработка кибернетической "этики" роботов. Вот где опять интенсивно заработал механизм самопознания человека и человечества!

Конечно, фантасты уже заложили несколько весомых кирпичей в фундамент этики роботов, однако проблемы, которые ставит перед нами жизнь, почти всегда оказываются сложнее любой измысленной ситуации. Жизнь фантастичнее фантастики.

Специфика группового управления роботами состоит, говоря профессиональным языком, "в наличии разнообразных пространственных и временных ограничений на движение отдельных манипуляторов". Пространственных - это значит, что рабочие зоны отдельных рук роботов могут пересекаться. Временных - это значит, что движения рук не произвольны, а упорядочены во времени.

Самым тривиальным вариантом группового управления является управление автономно работающими манипуляторами. Здесь каждый робот совершает не связанные ни в пространстве, ни во времени с другими манипуляторами действия. Задача группового управления здесь сводится к известной проблеме распределения вычислительной мощности управляющего компьютера между несколькими пользователями.

Более сложным вариантом группового управления является наложение только временных взаимных связей на действие манипулятора. В простейших случаях эти связи сводятся к установлению определенной последовательности выполнения каждым манипулятором своей индивидуальной операции. Более сложным случаем является синхронизированная параллельная работа манипуляторов.

Следующим этапом на пути усложнения задачи группового управления является совместное выполнение манипуляторами общей работы, требующей взаимной координации их движений в пространстве общей рабочей зоны (например, сборка одного узла двумя манипуляторами). Возможны разные режимы организации такой совместной работы манипуляторов, имеющие глубокие аналогии с человеческим общением: квазиавтономное управление, иерархическое подчинение и равноправное взаимодействие.