За ступенем автоматизації усі машини поділяються на машини з ручним керуванням, автомати і напівавтомати.

 

1) Машини з ручним керуванням виконують свої функції тільки за безпосередньої участі в їх роботі людини. Людина здійснює пуск машини, управління роботою всіх її механізмів та зупинку машини після виконання певних робіт чи операцій (металорізальні та деревообробні верстати, будівельні машини, транспортні та транспортуючі машини, швейні машини тощо).

 

2) Автомат — самостійно діюча машина, яка виконує свою функцію згідно із заданою керуючою програмою без безпосередньої участі людини у процесі обробки, перетворення, передавання та використання матеріальних об'єктів, енергії чи інформації. Розрізняють машини-автомати технологічні (наприклад, металорізальні верстати-автомати, ливарні автомати, автоматизовані агрегати тощо), енергетичні (автоматичні прилади і засоби енергосистем, електричних машин i мереж), транспортні (автостоп, автопілот), обчислювальні машини, торговельні (автомат для приготування страв, магазин-автомат), побутові автомати. Залежно від умов роботи і виду енергії, що використовується, існують автомати, які включають механічні, гідравлічні, електричні (електронні), пневматичні та комбіновані пристрої.

 

3) Автоматизовані засоби (напівавтомати) — це машини, в яких робочий цикл, що здійснюється на основі попередньо заданої керуючої програми, переривається і для його повторення необхідне обов'язкове втручання людини (кава-машина, НВЧ-пічка та ін.).

 

ЗАГАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

Машина відповідає своєму призначенню тільки в тому випадку, якщо вона характеризується наступними необхідними характеристиками:

 

продуктивність — чим вона вища, тим нижча собівартість продукції;

економічність — машина повинна мати великий коефіцієнт корисної дії, займати меншу площу, витрачати менше енергії, палива, забезпечувати підвищену точність, вимагати менших затрат праці на обслуговування і ремонт тощо. Всього цього можна досягнути вдосконаленням конструктивної схеми машини, раціональним вибором основних її параметрів і конструктивних форм, використанням автоматичних систем для регулювання і керування машиною та забезпеченням оптимізації робочого режиму.;

експлуатаційна надійність — властивість машини виконувати задані функції, зберігаючи при цьому свої експлуатаційні показники в допустимих межах, протягом наперед заданого проміжку часу. Показником надійності може бути ймовірність безвідмовної роботи машини в призначеному інтервалі часу при мінімальних ремонтних витратах. Чим ближча ймовірність безвідмовної роботи до одиниці, тим вища надійність машини;

довговічність — здатність машини і її вузлів протистояти впливу старіння, зносу, корозії тощо, визначає такий стан машини, при якому вона здатна виконувати задані функції з параметрами щодо вимог технічної документації із збереженням міцності, незмінності форми і розмірів, стійкості проти спрацьовування, потрібної механічної жорсткості, тепло- і вібростійкості. Роботоздатність деталей машин забезпечується наданням їм відповідних розмірів і форм, раціональним добором матеріалів для виготовлення їх з використанням технологій зміцнення, застосуванням антикорозійного захисту і відповідного змащування;

технологічність конструкції — ступінь відповідності конструкції машини оптимальним умовам виробництва при заданому масштабі випуску продукції;

екологічність машини — здатність її виконувати свої функції без шкідливого впливу на навколишнє середовище. Екологічність при проектуванні і конструюванні забезпечується використанням технологічно чистих джерел енергії, запобіганням шкідливому забрудненню виробничих приміщень, нейтралізацією продуктів робочого процесу машини, відповідною герметизацією робочих об'ємів машини, використанням матеріалів для деталей із урахуванням можливості їх утилізації після виходу з ладу, забезпеченням виконання функції машини з низьким рівнем шуму та вібрацій.

безпечність в експлуатації характеризує придатність конструкції машини до нормальної експлуатації протягом визначеного технічною документацією строку служби без аварійних руйнувань, небезпечних для обслуговуючого персоналу, виробничого обладнання, а також інших суміжних об'єктів.

вартість — залежить у першу чергу від маси машини, чим вона менша, тим більша економія металу і тим нижча вартість машини. На вартість впливає і багато інших факторів, таких як: ступінь досконалості технологічного процесу виробництва, ступінь уніфікації конструкції машини, вартість матеріалів і покупних виробів необхідних для її виготовлення і т. д.

 

Насамперед машина повинна повністю відповідати вимогам і нормам конструкторської документації, технічних умов і стандартів.

ФУНКЦІЙНА СТРУКТУРА МАШИН

 

За функційними ознаками у структуру машини входять взаємопов'язані механізми, на кожен з яких покладена певна функція. Механізми можуть складатись із твердих тіл, містити гідравлічні, пневматичні, електричні складові, робота яких базується на використанні рідких, газоподібних тіл або електричного струму відповідно.

3 точки зору функціонального призначення механізми машин поділяються на такі види:

механізми двигунів і перетворювачів (турбіни, генератори, насоси і т. д.);

передавальні механізми (редуктори, пасові передачі, ланцюгові передачі і т. д.);

виконавчі механізми (механізми пресів, механізми переміщення інструменту, механізм ковша екскаватора і т. д.);

засоби управління, контролю та регулювання (давачі, дія яких ґрунтується на зміні електричного опору, ємності, індуктивності, а також на виникненні електрорушійної сили в процесі дії контрольованих механічних, акустичних, теплових, електричних, магнітних, оптичних чи радіаційних величин; програмовані логічні контролери; системи ЧПК та ін.));

засоби подавання, транспортування, живлення та сортування (механізми гвинтових шнеків, скребкових та ковшових елеваторів; для транспортування та подавання сипучих матеріалів, механізми сортування готової продукції за розмірами, формою, виглядом тощо);

засоби автоматичного обліку, дозування та пакування готової продукції (механізми дозування і пакування харчових продуктів, механізми дозування і розливу продукції у вигляді рідини і т. д.).

 

У залежності від призначення, конструкції та принципу роботи конкретної машини до її складу можуть входити декілька механізмів однакового призначення (наприклад, механізмів двигунів чи насосів, передавальних чи виконавчих механізмів) або деякі із розглянутих видів механізмів можуть бути відсутніми. Оскільки робоча машина найчастіше складається з трьох основних механізмів: двигуна, передавального і виконавчого, або власне робочого механізму, котрим визначаться спеціалізація машини і заради якого машина і створюється (металообробна машина, зернозбиральний комбайн і т. д.).

 

ОСОБЛИВОСТІ ВЗАЄМОДІЇ У СИСТЕМІ «ЛЮДИНА-МАШИНА»

Вивчення взаємодії людина-машина знайшло своє застосування у складних проектах: космічні розробки, розробки комп'ютерних чипів, робототехніці, інтеграції програмного забезпечення і мостобудуванні

Під системою «людина-машина» мається на увазі система, що включає людину-оператора (групу операторів) і машину, за допомогою якої здійснюється трудова діяльність. Система «людина-машина» являє собою окремий випадок керуючих систем, в яких функціонування машини і діяльність людини пов'язані єдиним контуром регулювання. При організації взаємозв'язку людини і машини основна роль належить уже не так анатомічним і фізіологічним, як психологічним властивостям людини: сприйняття, пам'яті, мислення, уваги тощо Від психологічних властивостей людини багато в чому залежить її інформаційна взаємодія з машиною. Особливості цієї взаємодії є об'єктом вивчення інженерної психології, загальної теорії систем та її прикладного напрямку системотехніки.

Під системою в загальній теорії систем розуміється комплекс взаємопов'язаних і взаємодіючих між собою елементів, призначений для вирішення єдиного завдання. Системи можуть бути класифіковані за різними ознаками. Однією з них може бути ступінь участі людини в роботі системи.

З цієї точки зору розрізняють автоматичні, автоматизовані і неавтоматичні системи. Робота автоматичної системи здійснюється без участі людини. У неавтоматичних системах вироблення керувальних впливів ведеться виключно людиною, а у роботі автоматизованої системи бере участь як людина, так і технічні пристрої. Отже, останні системи якраз і є системами «людина-машина».

На практиці застосовуються найрізноманітніші види систем «людина-машина». Основою їх класифікації можуть з'явитися наступні чотири групи ознак:

цільове призначення системи — керуючі, обслуговуючі, навчальні, інформаційні, дослідницькі. Особливість керуючих і обслуговуючих систем полягає в тому, що об'єктом цілеспрямованих впливів у них є машинний компонент системи. У навчальних та інформаційних системах напрям впливів протилежний — на людину. У дослідних системах вплив має обидва спрямування;

характеристики людської ланки — моносистеми, коли машина або система машин взаємодіє з однією людиною і полісистеми, коли в керування бере участь колектив людей;

тип і структура машинної ланки — за ступенем складності виконуваних функцій можна виділити прості машини (інструменти, енергоперетворювачі і т. д.), складні машини (прокатні стани, енергетичне устаткування, автоматизовані лінії) і системотехнічні комплекси (повітряний лайнер, промислове підприємство, обчислювальний центр, транспортна система і т. д.);

вид взаємодії компонентів сист еми — може бути безперервною і епізодичною (регулярною і стохастичною).