Technological Principles of Flexible Automated Productions
Description: Дисциплина "Технологические основы гибких автоматизированных производств" охватывает теоретические и практические аспекты организации и функционирования современных автоматизированных систем производства, в которых сочетаются высокая гибкость, автоматизация процессов и адаптивность к изменениям в производственных требованиях. В рамках курса изучаются: Концепции гибкости и автоматизации производства — определение гибкости в контексте производства, классификация гибких производственных систем (ГПС). Основы автоматизации производственных процессов — методы и технологии автоматического управления, роль информационных технологий в автоматизации.
Amount of credits: 6
Course Workload:
| Types of classes | hours |
|---|---|
| Lectures | 30 |
| Practical works | 30 |
| Laboratory works | |
| SAWTG (Student Autonomous Work under Teacher Guidance) | 30 |
| SAW (Student autonomous work) | 90 |
| Form of final control | Exam |
| Final assessment method |
Component: Component by selection
Cycle: Profiling disciplines
Goal
- Цель дисциплины "Технологические основы гибких автоматизированных производств" заключается в подготовке специалистов, обладающих знаниями и навыками, необходимыми для проектирования, эксплуатации и оптимизации гибких автоматизированных производственных систем (ГАПС). Эти системы включают в себя автоматизацию производственных процессов с высокой степенью адаптивности к изменяющимся условиям производства, а также позволяют эффективно использовать ресурсы, улучшать качество продукции и сокращать издержки. Основные цели дисциплины могут включать: Ознакомление с принципами и методами организации гибких автоматизированных производств. Изучение технологических процессов и оборудования, используемых в ГАПС. Разработка навыков проектирования и внедрения автоматизированных систем управления производственными процессами. Овладение методами мониторинга и анализа работы гибких производственных систем для их оптимизации. Обучение современным подходам к автоматизации и роботизации производственных процессов, включая внедрение ИТ-технологий и искусственного интеллекта в производство.
Objective
- Изучение основ гибкости производства: Понимание гибкости производственных систем, ее типов (структурная, функциональная, оперативная). Оценка способов достижения гибкости на разных уровнях (от технологических процессов до организационной структуры). Проектирование гибких автоматизированных систем (ГАПС): Разработка концепции гибкой автоматизированной системы для конкретного производства. Проектирование и выбор оборудования, роботизированных систем, станков с ЧПУ, транспортных средств и других компонентов, которые обеспечивают гибкость системы. Автоматизация производственных процессов: Оценка применения различных автоматизированных технологий, включая системы управления, сбор данных, мониторинг состояния оборудования. Разработка и внедрение программного обеспечения для управления гибким производством, использование MES-систем (систем управления производственными процессами). Оптимизация производства с использованием гибких автоматизированных систем: Разработка методов планирования и управления потоками материалов и компонентов в условиях гибкости производства. Оценка и оптимизация использования ресурсов (время, материалы, персонал). Интеграция технологий в рамках гибких производств: Изучение современных технологий (например, интернета вещей, искусственного интеллекта) для повышения эффективности гибких автоматизированных производств. Внедрение системы автоматического контроля качества и диагностики состояния оборудования.
Learning outcome: knowledge and understanding
- Понимание концепции гибких автоматизированных производств: Изучение принципов организации гибких производственных систем, которые обеспечивают высокую степень адаптивности и эффективности в условиях изменений производства и спроса. Знания о том, как ГАП интегрируют автоматизированные рабочие станции, транспортировочные системы, а также системы управления и мониторинга. Типы и компоненты гибких производственных систем: Знание различных типов гибких производств: от гибких автоматизированных рабочих мест (ГАРМ) до гибких потоковых линий. Понимание роли различных компонентов системы: роботов, конвейеров, ЧПУ (числовое программное управление), промышленных компьютеров и датчиков. Инструменты и методы проектирования ГАП: Изучение принципов проектирования гибких производственных систем, включая выбор оборудования, определение производственных потоков и управление ими. Применение методов моделирования для оптимизации производственных процессов и анализа эффективности системы. Технологии и подходы, используемые в ГАП: Знания о применении роботизированных комплексов, а также системы ЧПУ для автоматизации процессов. Освоение технологий, таких как CAD/CAM, промышленный интернет вещей (IIoT), а также интеграция с системами ERP и MES для управления процессами на всех уровнях.
Learning outcome: applying knowledge and understanding
- Понимание концепции гибких автоматизированных производств (ГАП): Студенты должны осваивать ключевые принципы гибкости в производственных системах, включая возможность быстрого переналадки оборудования, адаптации производства под изменения спроса и особенностей продукции. Также важно осознание роли автоматизации в повышении эффективности и снижении затрат. Знание технологических процессов в ГАП: Ожидается, что обучающиеся будут разбираться в различных производственных процессах, которые могут быть автоматизированы в гибких системах, таких как сборка, обработка материалов, контроль качества и упаковка.
Learning outcome: formation of judgments
- Формирование суждений о том, как автоматизация способствует улучшению производительности и снижению издержек. Это может включать использование роботизированных и программируемых систем, которые могут выполнять задачи с минимальным вмешательством человека.
Learning outcome: communicative abilities
- Студенты должны развить навыки сотрудничества в междисциплинарных командах, что необходимо для работы с различными специалистами в области автоматизации и производственных технологий. Это включает в себя умение слушать, обмениваться идеями, а также конструктивно решать возникающие проблемы.
Learning outcome: learning skills or learning abilities
- Умение работать с технологическими процессами: навыки разработки, настройки и оптимизации технологических процессов на гибких автоматизированных производствах, включая внедрение новых технологий и процессов для повышения эффективности.
Teaching methods
При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - технология проблемно- и проектно-ориентированного обучения; - технологии учебно-исследовательской деятельности; - коммуникативные технологии (дискуссия, пресс-конференция, мозговой штурм, учебные дебаты и другие активные формы и методы); - метод кейсов (анализ ситуации); - игровые технологии, в рамках которых обучающиеся участвуют в деловых, ролевых, имитационных играх; - информационно-коммуникационные (в том числе дистанционные образовательные) технологии.
Assessment of the student's knowledge
Teacher oversees various tasks related to ongoing assessment and determines students' current performance twice during each academic period. Ratings 1 and 2 are formulated based on the outcomes of this ongoing assessment. The student's learning achievements are assessed using a 100-point scale, and the final grades P1 and P2 are calculated as the average of their ongoing performance evaluations. The teacher evaluates the student's work throughout the academic period in alignment with the assignment submission schedule for the discipline. The assessment system may incorporate a mix of written and oral, group and individual formats.
| Period | Type of task | Total |
|---|---|---|
| Total control | Exam | 0-100 |
The evaluating policy of learning outcomes by work type
| Type of task | 90-100 | 70-89 | 50-69 | 0-49 |
|---|---|---|---|---|
| Excellent | Good | Satisfactory | Unsatisfactory | |
| Практические задания | Отличное понимание материала, всесторонние знания, отличные умения и владения отражена актуальность рассматриваемой темы, верно определены основные категории; в заключении сформулированы развернутые, самостоятельные выводы; | Достаточно полное понимание материала, хорошие знания, умения и владения раскрыта актуальность темы; имеются незначительные ошибки и недочеты по изученному материалу; в заключении сформулированы общие выводы. | Приемлемое понимание материала, удовлетворительные знания, умения и владения актуальность темы раскрыта не полностью; теоретический анализ дан описательно, студент не отразил собственной позиции поотношению к рассматриваемым материалам, ряд суждений отличается поверхностностью; не сформулированы выводы. | не усвоено и не раскрыто основное содержание материала; отказ студента от ответа. не усвоено и не раскрыто основное содержание материала; отсутствие выводов и обобщений; отказ студента от ответа. |
| Рейтинговый тест 1, 2 | Отличное понимание материала, всесторонние знания, отличные умения и владения | Достаточно полное понимание материала, хорошие знания, умения и владения | Приемлемое понимание материала, удовлетворительные знания, умения и владения | не усвоено и не раскрыто основное содержание материала; отсутствие выводов и обобщений; грубые ошибки в ответе студента; существенное отклонение от темы и изучаемой программы в процессе изложения ответа; отказ от ответа |
Evaluation form
The student's final grade in the course is calculated on a 100 point grading scale, it includes:
- 40% of the examination result;
- 60% of current control result.
The final grade is calculated by the formula:
| FG = 0,6 | MT1+MT2 | +0,4E |
| 2 |
Where Midterm 1, Midterm 2are digital equivalents of the grades of Midterm 1 and 2;
E is a digital equivalent of the exam grade.
Final alphabetical grade and its equivalent in points:
The letter grading system for students' academic achievements, corresponding to the numerical equivalent on a four-point scale:
| Alphabetical grade | Numerical value | Points (%) | Traditional grade |
|---|---|---|---|
| A | 4.0 | 95-100 | Excellent |
| A- | 3.67 | 90-94 | |
| B+ | 3.33 | 85-89 | Good |
| B | 3.0 | 80-84 | |
| B- | 2.67 | 75-79 | |
| C+ | 2.33 | 70-74 | |
| C | 2.0 | 65-69 | Satisfactory |
| C- | 1.67 | 60-64 | |
| D+ | 1.33 | 55-59 | |
| D | 1.0 | 50-54 | |
| FX | 0.5 | 25-49 | Unsatisfactory |
| F | 0 | 0-24 |
Topics of lectures
- Введение в гибкие автоматизированные производства (ГАП): понятие, цели и задачи
- Структура и компоненты гибких автоматизированных производств
- Типы автоматизации в производстве: от простых до гибких систем
- Модульные и универсальные системы автоматизации: особенности и применение
- Классификация гибких автоматизированных производств по уровню гибкости
- Основы организации гибкого производства: методы и подходы
- Современные технологии автоматизации: роботы, ЧПУ и автоматизированные линии
- Информационные технологии в гибких автоматизированных производствах
- Системы управления гибкими производствами: SCADA, MES, ERP
- Процесс адаптации гибкого производства под изменения спроса и характеристик продукции
- Проектирование и планирование гибких автоматизированных производств
- Методы оценки эффективности гибких производств
- Проблемы и вызовы при внедрении гибкой автоматизации в промышленности
- Будущее гибких автоматизированных производств: тенденции и перспективы
- Кейс-стадии применения гибких автоматизированных систем в различных отраслях
Key reading
- 1. Мищенко А. В., Шаров В. П. Технологические основы автоматизации производства: Учебник. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. 2. Бабаянц В. С. Гибкие автоматизированные системы и их применение: Учебное пособие. — СПб.: Издательство ИТМО, 2013. 3. Гусев И. П., Рябов В. Н. Технологические системы и оборудование для гибких автоматизированных производств. — М.: Машиностроение, 2014. 4. Кузнецов А. В. Основы автоматизации производственных процессов. — М.: Академия, 2016. 5. Поляков А. А. Технологии гибких автоматизированных производств: Учебник для вузов. — Екатеринбург: УрФУ, 2017.
Further reading
- 1. Дьяков В.Н. "Автоматизация производственных процессов". — М.: Машиностроение, 2018. 2. Черников В.П. "Гибкие автоматизированные производственные системы". — М.: Высшая школа, 2017. 3. Гапоненко А.П. "Технологические основы автоматизации". — СПб.: Питер, 2019. 4. Боровиков В.Г. "Основы проектирования автоматизированных систем управления". — М.: Радио и связь, 2016. 5. Селезнев Ю.А. "Гибкие производства: технологии и системы". — М.: Машиностроение, 2018. 6. Брагин В.К. "Основы гибкой автоматизации производства". — М.: Издательство МГТУ, 2020. 7. Лобачевский П.А. "Автоматизация и роботизация производств". — М.: Энергия, 2015. 8. Иванова Н.В. "Инновационные технологии в автоматизации производства". — Екатеринбург: УрФУ, 2021.
