МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА на тему: «Приоритетные направления развития науки, техники и технологий. Значимость специальности «Мехатроника»
методическая разработка

Государственное областное бюджетное                                                                                                                        

профессиональное образовательное учреждение

«ЛИПЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

               на тему:

«Приоритетные направления развития науки, техники и технологий.                         Значимость  специальности «Мехатроника»

                                                             Выполнил: Миронова Надежда Борисовна

                                                                                 Мастер П/О ЛПТ

Липецк, 2018

Содержание

1. Введение…………………………………………………………….3
2. Основная часть……………………………………………………...5
3. Заключение………………………………………………………….8
4. Список литературы…………………………………………………9

                                               Введение

В 70-х годах прошлого столетия бурно развивающаяся промышленность Японии потребовала изменений в традиционной

системе подготовки инженерно-технических кадров. Причиной

этого стало требование рынка по созданию и эксплуатации

сложных автоматизированных и роботизированных устройств,

машин и систем, эффективно создавать и обслуживать которые

традиционно подготовленные специалисты в областях электроники, электротехники, гидроавтоматики, пневмоавтоматики и

точной механики, не могли.

Особенно большие проблемы возникали на так называемых

«приграничных областях», где работали интерфейсные устройства, преобразующие одни виды сигналов в другие. Именно в

это время была сформулирована концепция подготовки специалистов, главная задача которых заключалась в способности

эффективно разрешать противоречия между специалистами,

разрабатывающими отдельные узлы и системы сложных автоматизированных устройств.

Через 10 -15 лет, концепция подготовки таких специалистов была принята ведущими странами Мира (Германия, Англия, США,

Финляндия и др.).

Суть этой концепции заключается в так называемой «Т»-образной концепция подготовки специалистов «мехатроников».

При этой концепции они должны получить достаточные комплексные базовые знания по основным направлениям автоматики (электроника, электротехника, гидроавтоматика, пневмоавтоматика, точная механика, робототехника, сенсорика, компьютерная подготовка, микропроцессорная техника и промышленные контроллеры). Кроме этого они должны получить глубокие

знания в области различных интерфейсных устройств (электро-гидравлические, электропневматические, электромеханические

преобразователи, промышленные протоколы передачи потоков

данных и их аппаратное обеспечение, программные продукты,

используемые в человеко-машинных интерфейсах, мировые и

главные национальные стандарты, действующие в этой сфере).

Ниже представлена «Т» образная концепция.

В России специальность мехатроника появилась в начале 90-х

годов сначала в средних технических заведениях. К сожалению, те трудности, которые испытывала в последние 15-20 лет и

испытывает сейчас наше техническое образование, не смогли

не сказаться на процессе реализации этой концепции. Мировое

инженерное сообщество определило 7 важнейших технологий

будущего, которые играют решающую роль в развитии цивилизации.

Семь важнейших технологий будущего:

1. Мехатроника;
2. Оптоэлектроника;
3. Тканевый инжиниринг;
4. Топливные элементы;
5. Сверхпроводники;
6. Нанотехника;
7. Геномика.

Одной из важнейших технологий является мехатроника.

Основная часть

Многие значительные открытия были сделаны в разных областях науки в течение 20 века: цифровой компьютер, новые технологии обработки и передачи данных, новые принципы построения, открытия в математической теории управления. Все эти улучшения обеспечили прогресс в технологиях автоматизации.

Развитие цифровых компьютеров позволило доступно обеспечить функции контроля в автоматизации, а вычисления производить гораздо быстрее, чем это было возможно ранее. Развитие интегральных схем в 1960-х годах обеспечило процесс миниатюризации в компьютерных технологиях, что привело к уменьшению машин, как в размерах, так и в цене, и в тоже время обеспечило намного большую скорость вычислений. Появились также микропроцессоры, миниатюрные многоцелевые устройства, выполняющие все логические и арифметические функции большого цифрового компьютера.

Вместе с продвижениями в компьютерных технологиях, происходили параллельные улучшения в технологии хранения данных. Улучшения были произведены в методах программирования компьютеров (и других программируемых машин). Современные языки программирования более легки для использования и более мощны в обработке данных и логических возможностях.

В современных системах и изделиях мы видим взаимосвязь

программного обеспечения в системе управления с электронными компонентами, гидравлическими, пневматическими или

электромеханическими приводами. Очень часто все эти технологии скомбинированы или тесно связаны внутри одного продукта.

Эти связи можно обнаружить как в промышленных изделиях, так

и в бытовых приборах и машинах. Полностью автоматические

стиральные машины, радиоуправляемые гаражные двери, электрические инструменты с автоматическим регулированием скорости, умные микроприводы – этот список можно продолжать бесконечно.

Концепция мехатроники еще более очевидна в применении к

промышленной технике. Процессы, выполняемые в сборочных

цехах над деталями машин или по обработке материалов, сейчас практически полностью контролируются свободно программируемыми контроллерами (программируемыми логическими контроллерами - ПЛК). Сейчас технологии ПЛК присутствуют

почти во всех изделиях. Более того, технология коммуникаций

также становится неотъемлемой частью современного производственного оборудования.

С одной стороны, данные о процессах должны переноситься от

одной стадии производства или обработки к следующей. С другой, данные о производстве, логистике и обслуживании должны

быть доступны по запросу. Таким образом, независимо от того,

говорим ли мы о конечных продуктах, параметрах, специфичных для потребителя, износе машины или скорости утилизации

– очень важными стали электронные связи между стадиями

производства, планированием производства и программным

обеспечением для его управления и контроля.

Во время процесса интеграции различных подсистем в целое,

наружу выходят так называемые «жучки» (у некоторых специалистов проблема «заборов»). На этой стадии мы говорим о невозможности подсистем связываться друг с другом и работать в гармонии, управляемой программным обеспечением. Основные недостатки в программном обеспечении, коммуникациях и интерфейсах остаются скрытыми. Эти «жучки» (или «заборы») могут возникать в связи с:

• нехваткой инженеров, которые могли бы понимать и общаться с различными специалистами других областей,

• нехваткой проектов интеграции и инструментов для их

выполнения, обеспечивающих синхронное конструирование механических, электронных и программных компонентов сложной

системы.

Потребность в лучшей взаимосвязи между проектировщиками и

производителями привела к возникновению совместного инжиниринга (снятию «заборов»). Если проектируемый продукт или система состоят только из механических компонентов, совместный инжиниринг обеспечивает среду для проектировщиков, которая удостоверяет - то, что они проектируют, будет производиться. Если это «умный» продукт – с механическими, электронными и программными составляющими, совместный инжиниринг должен быть расширен, чтобы позволить полную интеграцию всех дисциплин.

Учитывая то, что большинство производственных рабочих готовятся в манере дисциплины основанной на опыте, командные качества становятся очень важными. Следовательно, к техническому определению мехатроники должны быть добавлены командные качества. Так как мехатроника является многонаучной технологией, один человек не может постичь всю возможную

технологическую разносторонность. И поэтому становится очень важным сотрудничество между профессионалами разных сфер.

Возвращаясь к определению мехатроники можно увидеть, что

оно состоит из двух частей: «меха» и «троника». «Меха» может восприниматься как широчайшие аспекты механического инжиниринга, в то время как «троника» должна пониматься как объединение всех аспектов микроэлектроники и информационной технологии. К этому техническому определению стоит добавить командные навыки и получить полное определение о мехатроники.

Типичные мехатронные системы принимают сигналы, обрабатывают их и, на выходе реализуют усилия и перемещения. Механические системы расширены и интегрированы датчиками, микропроцессорами и контроллерами.

Факт того, что такая система определяет изменения в окружающей среде с помощью датчиков и, после соответствующей обработки этой информации, реагирует на них, отличает её от общепринятых машин и механических систем. Например, роботы, управляемые двигатели, автоматически управляемые средства передвижения, электронные камеры, телексы, фотокопировальные устройства могут быть обозначены как типично мехатронные продукты.

Характеристики продуктов мехатроники таковы:

• функциональная интеграция между механическими, электронными и информационными технологиями,

• пространственная интеграция подсистем в одну физическую систему,

• наличие функции управления в мехатронных системах,

• гибкость, легкость в приспособлении мехатронных продуктов к изменениям требований и ситуаций,

• многофункциональность, отнесенная к функциям микропроцессора, определяемым программным обеспечением,

• скрытые функции, выполняемые микроэлектроникой,

• технологическая зависимость, тесно связанная с доступными производственными технологиями.

Особое внимание должно быть уделено процессам планирования и проектирования, так как они закладывают основу для всех

последующих фаз. Другими словами, они определяют срок

службы машины, обусловленный специфическими сбоями, скоростью поиска неисправностей, сложностью получения запасных частей и возможностью модернизации.

Устранение неисправностей

Основное время у специалистов по мехатронике занимает ввод

в эксплуатацию и обслуживание производственных машин. Устранение неисправностей должно производиться систематическим и эффективным путем, обеспеченным квалификацией специалиста. Это окупается увеличением срока службы машин и повышением производительности. Устранение сбоев может проходить на нескольких уровнях:

• элементарный (датчики, приводы, соединения и т.д.),

• процессуальный (параметры технологического процесса),

• системный (продукты и производство),

• проектный (технологические проекты, конструирование

продуктов).

Все эти уровни могут быть поделены на подуровни и так далее

до точной пошаговой процедуры устранения сбоев в различных

системах. Сложно определить единую процедуру для широкого

класса возможных ошибок, случающихся в мехатронных системах. Несмотря на это, с точки зрения рабочих и инженеров можно выделить отдельные шаги, наиболее общие в разных проблемных ситуациях.

Заключение

   Инженер по мехатронике должен иметь знания относительно общей интеграции технологий и иметь понятие об общей структуре машины, включенной в производственный процесс. В случае сбоя машины эти знания должны привести инженера к тому блоку, который с наибольшей степенью вероятности поврежден.

   Суммируя все сказанное выше, видно, что на данный момент существует большой спрос на специалистов, знакомых с существующими технологиями и взаимодействием между ними. Наиболее важным аспектом для эффективного использования этих знаний является пригодность. Пригодность – это зависимость от изменений в производственных процессах и машинах, используемых в производстве. Современные технологии изменяются с невероятной скоростью и, следовательно, пригодность определенных технических знаний является вопросом исключительной

важности для компетентности специалиста.

       Обеспечивать работоспособность мехатронных систем и роботизированных комплексов призван техник-мехатроник. Данная специальность входит в перечень наиболее востребованных, новых и перспективных профессий и специальностей из ТОП-50и является в России одной из самых высокооплачиваемых.

         Липецкий политехнический техникум проводит первый набор 2018-2019учебный год по специальности  техник-мехатроник.

Список литературы

1. Артюшин Ю.В.  Основы мехатроники. М.: ООО «Фесто-РФ», 2006.  261с.
2. Микулинский С.Р. Очерки развития историко-научной мысли. М.: Наука, 2007. 384 с.
3. Анчишкин А.И. Наука - техника - экономика. М.: Наука, 2008. 384 с.