Специальное технологическое оборудование: тренды и перспективы
Автор:
С. А. Пушкарев, М. Д. Андреев, В. А. Корнилов, ФГУП «НПО «Техномаш»
Создание сложных перспективных изделий невозможно без специального оборудования и оснастки. Меры, улучшающие их технические, экономические и потребительские свойства за счет применения современных решений, позволяют достичь высоких показателей в рамках организации ответственных уникальных производств.
Специальное технологическое оборудование (СТО) — широкое понятие, которое охватывает средства производства изделий, отличающихся особой формой и габаритами, требующих применения специфических технологических процессов. Сюда относят как станки, так и испытательное оборудование, оснастку, измерительные машины и многое другое.
Рис. 1. Пример пересмотра устаревшей компоновки СТО (слева) с последующей унификацией конструктивных элементов для применения на СТО разного назначения
Особое значение СТО имеет для ракетно-космической отрасли, авиа- и судостроения, атомной промышленности, предприятий ОПК — отраслей, в которых преобладает производство сложных, наукоемких изделий.
Рис. 2. Пример СТО для обмера сопла жидкостного ракетного двигателя
Рис. 3. Датчик-подпор для реализации адаптивного фрезерования крупногабаритных изделий
Учитывая специфику перечисленных отраслей, следует отметить, что СТО является в основном продуктом внутреннего производства и спроса из-за применяемости в отраслях промышленности, где распространены технологии, не имеющие мировых аналогов.
Специальное технологическое оборудование позволяет реализовать принципы технологически ориентированного проектирования [1] и играет ключевую роль в работе над перспективными изделиями. При создании СТО инженеры проходят полную цепочку от технологической гипотезы и научно-исследовательской работы до создания опытного образца и внедрения оборудования в производство. Каждый этап разработки СТО тщательно согласуется с конструктивными особенностями изделия, для создания которого оно предназначено.
Рис.
4. Демонстрация элементов человеко-машинного интерфейса для дифференцированного управления технологическим процессом намотки углеродной нити
Сегодня можно выделить несколько тенденций, которыми руководствуются разработчики СТО:
— Унификация технических решений.
— Внедрение систем адаптивной обработки и измерительных систем.
— Дифференцированное управление технологическим процессом.
— Внедрение специализированных человеко-машинных интерфейсов.
Особенности разработки СТО приводят к конструктивному многообразию. Зачастую даже при очевидной схожести реализуемых на оборудовании технологических процессов конструктивные особенности нескольких образцов СТО могут значительно отличаться. Это приводит к потерям как производителя, так и потребителя. Унификация — одна из наиболее эффективных мер, улучшающих технические, экономические и потребительские свойства создаваемого СТО.
Рис. 5. Демонстрация окна оператора СТО в момент визуализации процесса адаптивного фрезерования в онлайн-режиме
СТО служит для реализации наукоемких технологических процессов.
В основном они характеризуются большим количеством параметров, которые необходимо учитывать при работе, геометрической сложностью обрабатываемых изделий и особыми свойствами обрабатываемых материалов.
Решить вышеописанные проблемы позволяет внедрение в СТО систем адаптивной обработки и специализированных измерительных систем.
Такие системы позволяют:
— Проводить измерения изделий со специфическими требованиями, которые не поддаются традиционным методам измерений с применением традиционного измерительного оборудования.
— Проводить автоматизированный контроль геометрических параметров с трехмерной визуализацией формы объекта.
— Снизить трудоемкость измерения крупногабаритных изделий.
— Минимизировать применение ручного труда при измерениях, снизить отрицательное влияние человеческого фактора.
Еще одной особенностью современного СТО является возможность дифференцированного управления технологическим процессом, что особенно актуально, например, в области формообразования изделий из композиционных материалов, где помимо традиционного управления осями оборудования необходимо управлять рядом особых параметров, такими как температура связующих смол, натяжение нитей углеродного волокна и др.
Рис. 6. Концепция ГПС для производства крупногабаритных корпусных элементов (обечаек) ракет-носителей. Слева направо: СТО для механообработки, сварки и измерения, объединенные системой складирования и перемещения
Описанные подходы, в свою очередь, ведут к появлению необходимости разработки интуитивно понятных человеко-машинных интерфейсов. Это направление сегодня требует внедрения самых современных практик разработки программного обеспечения, дизайна и научной визуализации [2].
Развитие адаптивной обработки, специальных систем измерения, внедрение унифицированных конструктивных решений и человеко-машинных интерфейсов, их взаимная интеграция вкупе с современными подходами к организации производства позволяют в перспективе объединять СТО в «безлюдные» технологические комплексы (гибкие производственные системы — ГПС) и говорить об их применении на особо ответственных участках, где цена брака непозволительно велика.
Литература
1.
Исаченко В. А. Новые принципы технологического обеспечения, создания и производства сложных ракетно-технических систем (на примере освоения МТКС «Энергия-Буран») // Известия МГТУ. 2013. № 2 (16).
2. Клышинский Э. С., Рысаков С. В., Шихов А. И. Обзор методов визуализации многомерных данных // Новые информационные технологии в автоматизированных системах. 2014. № 17.
Источник журнал «РИТМ машиностроения» №1-2020
Технологическое мейкерство
Информатика Технология
Расписание
{{title}}
{{humanTime}}
- {{#each stage.predmets}}
{{{desc}}}
- {{#if online}}
- Онлайн {{/if}} {{#if offline}}
- Оффлайн {{/if}} {{#if isDistributed}}
- Распределенный {{/if}} {{#if isFulltime}}
- Очный {{/if}}
{{#if registrationUrl}} Регистрация {{/if}}
- {{#each colorTypes}}
- {{this.
name}} {{/each}}
name}}Любишь создавать что-то самостоятельно и не любишь типовые решения? Тогда тебе к нам! Профиль “Технологическое мейкерство” посвящен разработке продукта в сфере электроники и робототехники с нуля до готового устройства.
Участники профиля знакомятся с методами цифрового производства элементов устройства: электронной платы, корпуса, вспомогательных элементов. Проектируют отдельные детали с использованием современных САПР. Учатся использовать современные аддитивные и субтрактивные технологии — лазер, фрезу и 3D-принтер — для реализации своих идей “в металле и пластике”. Знакомятся с жизненным циклом продукта. В финале профиля команды по функциональному техническому заданию реализуют свое полноценное работающее устройство, готовое к постановке на серийное производство. И что крайне важно — все это на open source решениях.
Этапы соревнований
Этап 1
В рамках предметного тура первого отборочного этапа участники решают предметные задачи по информатике и технологии. Для погружения в технологии профиля участники изучают образовательный блок.
Инженерный тур состоит из компетентностных задач, направленных на проверку и формирование необходимых в профиле навыков и знаний: моделирования, расчета электрических цепей, расчета материалов и других.
Этап 2
Задачи второго отборочного этапа решаются в командах. Командам будут предложены задачи по механике, использованию лазера, фрезы и 3D-принтера для создания электронной платы и конструктива изделия, инженерному 3D-моделированию в FreeCad и материаловедению и программированию микроконтроллеров.
Также командам будут предложены задания, направленные на формирование навыков работы с технической документацией и ее правильного оформления.
Финал
Заключительный этап профиля состоит из индивидуального предметного и командного инженерного туров. В предметном туре участники будут индивидуально решать задачи олимпиадного характера по информатике и технологии.
В инженерном туре командам предстоит работать с реальным оборудованием и многофункциональным ЧПУ-станком.
По функциональному техническому заданию командам будет предложено создать расширения для колесной робототехнической платформы. Чтобы выполнить данную задачу, команда должна построить полный цикл производства: разработка механики и принципиальной схемы, выбор вариантов изготовления платы и конструктива, выбор материалов, изготовление, сборка, программирование, документация.
Каждая команда должна будет защитить свой продукт.
Требования к команде
Знания
- Базовые знания по схемотехнике и электричеству. Опыт программирования и черчения.
Hard skills для старта
- Начальный навык программирования микроконтроллеров, работа с датчиками, знание основ схемотехники и инженерного 3D-моделирования приветствуется, но самое главное — желание осваивать новые скилы и желание создавать.
Hard skills для финала
- Знание FreeCad, KiCad, Inscape. Навык проектирования печатных плат. Понимание, как подготовить модель к производству на станке с ЧПУ. Навык подготовки технической документации для передачи на производство.
Численность команды и роли
4 или 5 человек в команде.
Роли в команде: капитан команды, схемотехник, 3D-моделист, программист, оператор станка ЧПУ.
Возможна команда из 4 человек, но тогда кто-то будет работать с 2 ролями.
Партнеры
Технологические синонимы: 15 синонимов и антонимов для технологических
См. Определение Технологические на Dictionary.com
- , как в Технические
СИНОНВЕРСИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ
.
Антонимы для технологических
Наиболее актуальной
Roget’s 21 -й век.
ВИКТОРИНА
The Rizzussyverse: сколько из этих сленговых трендов вы знаете?
НАЧАТЬ ВИКТОРИНУКак использовать слово «технология» в предложении
Учителя изучают технологические навыки, о которых «никто из нас и не мечтал», — сказал он.
ДЕТИ СТРЕЛЯЮТ ПО РУКАМ СВЕРНУТЫМИ НОСКАМИ, НО ФИЗИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ ИЗ-ЗА ПАНДЕМИИ НЕ ОТМЕНЯЕТСЯ КЕЛЛИ ФИЛД, 12 февраля 2021 г.
ИНДИЯ ДЕЛАЕТ СТАВКУ НА ГЛУБОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ПРИВИВКИ 300 МИЛЛИОНОВ ЧЕЛОВЕК АВГУСТЛИНДСЕЙ МУСКАТО 10 ФЕВРАЛЯ 2021MIT TECHNOLOGY REVIEW
Даже с технологическими улучшениями в процессе продажи жилья, такими как 3D-туры по дому, в этом году на рынке по-прежнему намного меньше домов. чем в прошлом.
COVID-19 ВЫЗВАЛ РЕЦЕССИИ. ТАК ПОЧЕМУ БУМ НА РЫНКЕ ЖИЛЬЯ?JERUSALEM DEMSAФЕВРАЛЯ 5, 2021VOX
Экономические, технологические, политические и социальные нормы меняются.
НАМ НУЖНО БОЛЬШЕ ПАП-ФЕМИНИСТОК — ВЫПУСК 95: ESCAPEJORDAN SHAPIRO3 ФЕВРАЛЯ 2021NAUTILUS
Прежде чем купить систему домашней безопасности Инвестирование в технологическое обновление всегда должно начинаться с быстрой оценки ваших собственных потребностей и окружающей среды.
ЛУЧШАЯ СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ДОМА: СОХРАНИТЕ СВОЮ СЕМЬЮ И ИМУЩЕСТВО SAFEPOPSCI COMMERCE TEAM29 ЯНВАРЯ, 2021POPULAR-SCIENCE
Самое главное, увеличение количества и качества данных, доступных в рамках новой модели, ускорит экономический и технологический рост.
АМЕРИКАНСКИМ ТЕХГИГАНАМ НЕОБХОДИМО ВОССТАНОВИТЬ ДОВЕРИЕ, ЧТОБЫ ПОМОЧЬ США КОНКУРИРОВАТЬ С КИТАЕМ. HERE’S HOWSID MOHASSEB 28 ЯНВАРЯ 2021 TIME
Технологический прогресс следует за прошлогодним выпуском мобильной системы оплаты проезда и интерактивного приложения Metro, которое предоставляет пассажирам информацию в режиме реального времени и доступ к их учетным записям SmarTrip.
ВСЯ СИСТЕМА МЕТРОРЕЛ ТЕПЕРЬ ПОКРЫТА БЕСПРОВОДНОЙ СЛУЖБОЙ ДЖАСТИН ДЖОРДЖ 27 ЯНВАРЯ 2021WASHINGTON POST
Разговор был сосредоточен на связанных с данными и технологических сбоях, которые привели к удручающе низкому проценту американцев, которые фактически получают доступные дозы Pfizer и Вакцины Moderna до сих пор.
НОВЫЙ ПРЕЗИДЕНТ ПРИНИМАЕТ НА СЕБЯ ОДНУ ИЗ САМЫХ КРУПНЕЙШИХ ЗАДАЧ В ИСТОРИИ ПО ВАКЦИНАМ МУХЕРДЖИ 21 ЯНВАРЯ 2021FORTUNE
От перехода к облаку до совместного использования алгоритмов нефтегазовая отрасль демонстрирует, что организации могут развиваться вместе с технологическими изменениями.
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВМЕСТЕ С АЙДЖЕЙСОНОМ СПАРАПАНИЯ 21 ЯНВАРЯ 2021 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ MIT
Как исследователи, изучающие уголовное правосудие, мы видим, что правоохранительные органы получают доступ к большим объемам информации через технологические источники для расследования атаки на здание Капитолия США.
КАК ПРАВООХРАНИТЕЛЬНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ИСПОЛЬЗУЮТ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ БОЯНЦЕВ КАПИТОЛИЯ США ДЖЕЙМС БИРНЕЯНЬ 20 ЯНВАРЯ 2021QUARTZ
СЛОВА, ОТНОСЯЩИЕСЯ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ
- abstruse
- high-tech
- industrial
- mechanical
- methodological
- occupational
- professional
- restricted
- scholarly
- scientific
- special
- specialized
- technological
- vocational
Roget’s 21st Тезаурус века, третье издание. Copyright © 2013, Philip Lief Group.
Технологические изменения — Наш мир в данных
Примечание: это только предварительная коллекция соответствующих материалов.
Данные и исследования, представленные в настоящее время здесь, являются предварительными коллекциями или соответствующими материалами.
Мы продолжим нашу работу по этой теме в будущем (чтобы осветить ее так же подробно, как, например, в нашей статье о приросте населения мира).
Если у вас есть опыт в этой области и вы хотели бы внести свой вклад, подайте заявку здесь, чтобы присоединиться к нам в качестве исследователя.
Мы — вид, способный производить технологии: мы способны понимать наш мир и использовать эти знания в практических целях.
Список технологий, на которые мы полагаемся каждый день, очень длинный: он включает в себя транспортные средства, которые нас перевозят, дома, в которых мы спим, лекарства, которые лечат и защищают нас, оборудование, которое мы используем для производства, инструменты для создания музыки и искусства. , и гаджеты, которые мы используем для общения друг с другом.
Многие из разработок, на которых мы сосредоточены в «Нашем мире данных», обусловлены технологическими достижениями. Технологические изменения необходимы для удвоения продолжительности жизни во всем мире.
И именно это делает возможным экономический рост и, следовательно, сокращение бедности. В этом смысле многое из того, о чем мы здесь пишем, в основном касается технологий.
На этой странице мы сосредоточимся на некоторых фундаментальных показателях технического прогресса, особенно в технологиях, которые были разработаны совсем недавно и в которых инновации происходят особенно быстро.
Очевидно, что технологические изменения не обязательно положительны. Некоторые из самых больших рисков, с которыми сталкивается человечество, связаны с технологическими инновациями.
Достижения в области вычислительной техники
Закон Мура: экспоненциальное увеличение числа транзисторов в интегральных схемах
Закон Мура — это наблюдение, согласно которому количество транзисторов в интегральных схемах удваивается примерно каждые два года.
Эта регулярность технологических изменений важна, поскольку возможности многих цифровых электронных устройств тесно связаны с количеством транзисторов.
На этой странице вы найдете доказательства того, что различные технологические показатели — скорость обработки, цена продукта, объем памяти и даже количество и размер пикселей в цифровых камерах — также развиваются экспоненциально.
Этот закон уже был описан в 1965 году соучредителем Intel Гордоном Э. Муром, в честь которого он назван. 1 Ниже вы найдете знаменитый небольшой график, который Мур опубликовал в 1965 году. Как видите, Мур провел всего семь наблюдений с 1959 по 1965 год, но он предсказал продолжение роста, заявив: «Нет причин полагать, что он не останется почти постоянным не менее 10 лет». 2
Исходный график Мура 1965 года: «Количество компонентов на интегрированную функцию» 3
Как показывает наш большой обновленный график, он был прав не только насчет следующих десяти лет. Удивительно, но обнаруженная им закономерность сохраняется уже более полувека.
Обратите внимание на логарифмическую вертикальную ось, выбранную для отображения линейности скорости роста.
Линия соответствует экспоненциальному росту с удвоением количества транзисторов каждые два года.
Вычислительная мощность: Экспоненциальный рост FLOPS и операций в секунду
Само по себе удвоение количества транзисторов каждые два года не имеет прямого значения в нашей жизни. На нашу жизнь влияет не структура этих компьютеров, а их мощность.
Эта диаграмма показывает, что вычислительная мощность компьютеров увеличилась в геометрической прогрессии. Время удвоения вычислительной мощности персональных компьютеров составило 1,5 года в период с 1975 по 2009 год.
На интерактивной диаграмме показаны более свежие данные. Здесь рост мощности суперкомпьютера измеряется количеством операций с плавающей запятой, выполняемых в секунду (FLOPS) самым большим суперкомпьютером в любой данный год.
Экспоненциальное увеличение вычислительной мощности с течением времени (вычислений в секунду) — Koomey, Berard, Sanchez, and Wong (2011)
4Экспоненциальный прогресс в эффективности вычислений
Стоимость поддержания работоспособности машины также имеет значение.
Эффективность вычислений измеряет вычислительную мощность на единицу энергии.
Прогресс в этом отношении был очень существенным: исследователи обнаружили, что за последние шесть десятилетий потребность в энергии для фиксированной вычислительной нагрузки уменьшалась вдвое каждые 18 месяцев. 5
На этой диаграмме мы видим вычислительную эффективность различных процессоров с течением времени. Здесь эффективность вычислений измеряется как количество ватт (мера электрической мощности), необходимых для выполнения миллиона инструкций в секунду (Ватт на MIPS).
Это повышение эффективности также важно с точки зрения воздействия компьютеров на окружающую среду.
Экспоненциальный прогресс компьютерной памяти и хранения данных
Нелинейный технологический прогресс
Известные примеры технологических изменений, такие как закон Мура, описывают достижения, которые происходят с удивительной непрерывностью.
Однако временами технологические изменения характеризуются очень внезапными, нелинейными изменениями.
Эта нелинейность наиболее отчетливо проявляется в примерах, демонстрирующих быструю эволюцию после важных инноваций. Ниже мы включили два примера таких тенденций: начало полета человека и секвенирование генома человека.
Нелинейные технологические изменения: история полетов человека
На этой диаграмме показан глобальный рекорд расстояния, установленный некоммерческими рейсами с 1800 года. Этот рекорд представляет собой максимальное расстояние, которое некоммерческий самолет пролетел без дозаправки. До 20-го века люди еще не разработали технологии, необходимые для полета с двигателем. Затем, в 1903 году, братьям Райт удалось разработать первую механизированную летательную технику. Это первоначальное нововведение вызвало непрерывный и быстрый прогресс в современной авиации, при этом рекордное расстояние увеличилось почти в 150 000 раз с 0,28 км за 19 лет.03 до почти 41 500 километров в 2006 году.
Это один из примеров нелинейных технологических изменений.