В идеале весь робототехнический участок, роботизированный цех и целый завод тоже превратятся в единый организм - настолько слаженный и гармоничный, что мы без натяжки могли бы присвоить этому заводу имя "робот". Нужно сказать, что, хотя идеал такого завода еще только брезжит на горизонте промышленного производства, отдельные лучи восходящего светила роботизации уже пробиваются сквозь тучи противоречивых идей и концепций.
Рассмотрим идею завода-робота японской фирмы "Хиточи ЛТД", уже опробованную на цехе механической обработки валов для мощных экскаваторов. Названа эта концепция "интегрированной производственной системой" (здесь английское слово "integrate" обозначает целостное неразрывное единство множественных элементов).
Основа состоит в объединении всего производственного автоматического оборудования в единую эффективно функционирующую систему посредством иерархической системы управления, реализованной с помощью целой сети современных микро-, мини-, средних и больших компьютеров. Эта система ЭВМ позволяет обеспечить организационно-хозяйственное и технологические управление на основе гибкой интегрированной программы, учитывающей состояние процесса производства.
Такой завод-робот как гигантский айсберг. Его видимая часть - это цех механической обработки валов.
Цех, как и любая подобная система, строится, как из кубиков, из набора фундаментальных элементов. Прежде всего он содержит формообразующие элементы технологии. Это разнообразные станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и другое подобное оборудование, которое занято созданием изделий; условное название их функции - "изменение формы". Следующий кирпичик - это транспортные средства, занятые "изменением места", здесь разнообразные конвейеры, электрокары, краны-штабелеры. Кроме изменения места, необходимо осуществлять "изменение позиции". Это сфера эффективного приложения манипуляторов всех видов и поколений, они осуществляют операции переноса, изменения положения, компоновки и сборки. И наконец, то, что формально называется "изменением времени". Сюда относятся разнообразные средства хранения, начиная от питателей, стеллажей и поддонов и кончая автоматизированными многоярусными складами заготовок и готовой продукции.
Есть еще хитрая иерархия электронных средств управления. Каждая единица производственного оборудования - будь то станок, робот или производственная тележка - имеет свой мозг или, на худой конец, мозжечок, а именно: микропроцессор или микрокомпьютер.
Эти "мозги" соединены с помощью специальных каналов передачи информации с более мощными мини-компьютерами цехового уровня. Каждый такой мини-компьютер - "начальник цеха", обеспечивает работу целой группы оборудования, начиная от цехов механической обработки и сборки и кончая автоматизированными испытательными средствами и складами. Все мини-компьютеры объединены между собой быстродействующей связью, обеспечивающей оперативную передачу управляющих данных. И наконец, центральный компьютер, к которому подключены все мини-компьютеры цехов через так называемый "модем". Так и хочется назвать его центральной нервной системой этого организма.
Это то, что можно увидеть на таком заводе-роботе "невооруженным" взглядом. Невидимая же часть айсберга - это мощная, распределенная иерархическая система управления.
Первый уровень управления - управление роботами, станками и элементами транспортной системы. Система действует в полном соответствии с теми принципами, которые мы рассматривали в предыдущих главах этой книги. При выполнении элементарных операций эти единицы оборудования работают как бы квазинезависимо, псевдоавтономно.
Однако в тех случаях, когда они входят во взаимодействие друг с другом, такие вопросы решаются с помощью третейского суда - мини-компьютера более высокого - второго - уровня. Этот мини-компьютер участка или цеха осуществляет обработку всей информации по управлению вверенным ему производством. Он не только планирует работу цеха и контролирует ход выполнения планов, но и осуществляет групповое программно-распределительное (супервизорное) управление промышленными роботами и другим оборудованием.
Именно этот компьютер - "начальник цеха" - принимает от роботов рапорты о выполнении тех или иных производственных операций, сообщения о сбоях и поломках, молниеносно принимает решения, назначает следующую операцию по каждому оборудованию в соответствии с имеющимся планом, блокирует неисправные участки и станки, перераспределяет их функции между другими (соседними) роботами и станками, а в случае необходимости составляет и редактирует новые программы управления роботами и станками с ЧПУ.
Но и этот мощный набор функций бледнеет перед обязанностями центрального компьютера (третий уровень), который занимается вопросами организационнохозяйственного управления производством. Это он реализует выработку графиков загрузки оборудования.
"Мозг" этого "мозга" - математическое обеспечение системного управления - есть не что иное, как комплекс программ, что-то вроде операционной системы, реализующей управление всеми задачами системы: управление материально-производственными запасами (складами), управление станками, управление роботами, управление человеко-машинной связью, календарное, оперативное планирование и т. п. А над всем этим парит на недосягаемой высоте система автоматизации проектирования и технологической подготовки производства.
Это интеллект завода-робота, который "придумывает" новые виды продукции и "продумывает" технологию их изготовления. Такой завод можно смело назвать не только роботом, но и введенным нами для роботов-интеллектуалов именем - кибер.
Какие же черты именно кибера проглядывают в этом заводе-роботе? Эффекторами его являются отдельные станки, роботы и транспорт, воздействующие на производственную окружающую среду. Рецепторы же этого кибера - все те же роботы и станки, их собственные органы чувств, а также их сообщения об окончании отработки отдельных команд операций и целых программ, и наконец, сообщения о сбоях, выходе из строя, ошибках адресации и т. п. Проблема с поиском интеллектуального мозга этого кибера решается просто - им будет центральный компьютер, имеющий связь с оператором "директором" завода. Что касается целесообразного поведения этого кибера на рефлекторном, или же адаптивном, уровне, то степень его интеллектуальности как бы делит возможные конструкции таких заводов на три возрастающих уровня мощности интеллекта, которые удобно представить в виде привычного нам деления поколений.
Обучаемый принцип управления завода-робота первого поколения аналогичен принципу обучения и управления простого робота первого поколения. При переходе к выпуску новых видов продукции квалифицированные операторы осуществляют индивидуальное программирование роботов, станков с ЧПУ, транспорта, склада и т. д.
Управление с обратной связью завода-робота второго поколения обеспечивает не только оперативное реагирование с перестройкой технологического цикла при всевозможных сбоях и поломках, но и централизованное перепрограммирование роботов, станков и прочих элементов технологии с помощью перераспределения заранее заданных и хранящихся в компьютерной памяти программ. Это своеобразный аналог принципа "ситуация реакция". Разумеется, при переходе к совершенно новым изделиям нужно добавлять недостающие программы, то есть расширять набор классов ситуаций.
Адаптивное интеллектуальное управление заводомроботом третьего поколения обеспечивает, кроме всего вышеперечисленного, автоматический переход к выпуску новой продукции. Он осуществляется путем выдачи задания подсистеме проектирования и технологической подготовки производства. Она, в свою очередь, не только проектирует новое изделие и технологию его изготовления, но и создает программы непосредственного управления всеми производственными элементами: роботами, станками, транспортными системами, системами изготовления и замены инструментов, автоматическими хранилищами и т. д. и т. п.