Автоматизація технічних систем

Мета дисципліни – є оволодіння майбутніми спеціалістами основними теоретичними положеннями і практичними навиками автоматизації технічних систем – процесів і конструкцій – на етапах виробництва та його технологічної підготовки при забезпеченні потрібних параметрів точності та інших показників якості при обробці деталей і складанні машин різноманітного призначення.

Завдання дисципліни: підвищити загальноосвітній рівень студентів та їх практичну підготовку з автоматизації технологічних процесів і систем в режимах “on-line” на етапі виробництва і “off-line” на етапі технологічної підготовки виробництва (ТПВ), а також з автоматизації підготовки програмного забезпечення вимірювальної техніки та верстатів з ЧПК.

Основні результати навчання
*
Здатність вільно володіти термінологічною базою в галузі автоматизації технічних систем-конструкцій та технічних систем-процесів.
Здатність працювати в команді з автоматизації проектування і виробництва.
Здатність до пошуку, оброблення, аналізу і синтезу інформації з різних джерел.
Здатність використовувати знання основних принципів та засобів автоматизації технічних  систем при вирішенні задач автоматизації проектування і виробництва.
Уміти організовувати діяльність роботи команди з автоматизації проектування і виробництва. 
Мати навички взаємодії із іншими людьми, уміння роботи в групах.
Уміти використовувати знання методів обробки інформації та комунікаційних технологій при вирішенні професійних завдань.
Уміти використовувати результати проведеного аналізу отриманої інформації для синтезу нових технічних рішень.
Систематично читати літературу за фахом (у тому числі закордонну), уміння складати реферати, анотації, есе, аналітичні огляди тощо.
Знати основні принципи та засоби автоматизації технічних систем, а також технологічних систем виготовлення (обробки і складання, орієнтування, транспортування, завантаження тощо) виробів.
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
*
Л – лекційні заняття; ПЗ – практичні заняття, СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
**
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л 1. Основи автоматизації технічних систем: терміни та визначення. Основні поняття, терміни та визначення. Автоматизація технічних систем-конструкцій і технічних систем-процесів (технологічних, виробничих тощо). Класифікація основних груп операцій заготівельного, механообробного і складального виробництва.
Л 2. Об'єкт та система управління. Загальна характеристика об’єкта та системи управління. Класифікація об’єктів управління за критерієм наявності (відсутності) пам'яті. Характеристика визначень системи: механізована, автоматизована і автоматична.
ПЗ 1.  Основні терміни та визначення дисципліни “Автоматизація технічних систем” в технології автоматизованого проектування і виробництва.
СРС. К.

2 тиждень
Л 3 . Автоматизація виробничих технологій і технологічних систем. Технології матеріального виробництва. Принципи автоматизації виробничих процесів. Системи автоматизованого і автоматичного управління.
СРС. К.

3 тиждень
Л 4. Економічні основи автоматизації. Бізнес-процеси в сфері матеріального виробництва. Взаємозв’язок технічних і економічних показників автоматизації. Приклади ефективної автоматизації.
Л 5. Підвищення продуктивності та економічності технологічних процесів за рахунок їх автоматизації. Вихідні методичні передумови. Автоматизація визначення інтервалу правки зубошліфувального круга. Автоматизація вирівнювання припуску на зубошліфування (на етапі налагодження верстата).
ПЗ 2. Автоматизація обробки експериментальних даних на прикладі аналізу профілограми фрезерованої поверхні.
СРС. К.

4 тиждень
Л 6. Технологія автоматизованої лезової обробки деталей на верстатах з ЧПК типу “обробляючий центр”. Технологічні можливості верстатів типу «обробляючий центр» на прикладі верстату мод. 500V/5.  Технологія автоматизованого формоутворення зубів зубчастих коліс кінцевими фрезами.     
СРС. К.

5 тиждень
Л 7. Загальна характеристика технічних та технологічних процесів. Діапазони застосування засобів автоматизації в машинобудуванні в залежності від річної програми. Класифікація та характеристика засобів автоматизації технологічних процесів від універсального обладнання до роторно-конвеєрної автоматичної лінії. Гнучка автоматизація, адаптивне та інтелектуальне керування. 
Л 8. Технологія адаптивної обробки деталей на верстатах з ЧПК. Автоматизація  технологічного налагодження верстатів з ЧПК. Адаптивне базування деталей на основі вбудованої вимірювальної системи Renishaw. Приклади технології адаптивної обробки лезовим і абразивним інструментом.
ПЗ 3. Оцінка ефективності від автоматизації на прикладі підсистеми автоматизованого розрахунку режимів профільного зубошліфування.
СРС. К.
*
6 тиждень
Л 9. Отримання і оцінка вимірювальної інформації при автоматизації технічних систем. Характеристика датчиків вимірювальної інформації на верстатах з ЧПК. Методика і приклади оцінки точності прямих і непрямих вимірювань. Автоматизація обробки експериментальних даних (на прикладі обробки профілограми обробленої поверхні).  
СРС. К.

7 тиждень
Л 10. Системи моніторингу та технічної  діагностики на верстатах з ЧПК. Система технологічної діагностики стану різального інструменту під час свердління, фрезерування і шліфування. Використання сигналу акустичної емісії для позиціонування шліфувального круга щодо зубчастого профілю заготовки, а також для правки шліфувального круга. Вибір оптимального складу твердих технологічних мастил за сигналами осьової сили і крутного моменту при свердлінні, наприклад, на координатно-розточувальному верстаті.
Л 11. Основи теорії продуктивності технологічних систем (4 види продуктивності). Ієрархічне (багаторівневе) управління при автоматизації технічних систем. Повноваження рівнів управління та взаємодія між ними.
ПЗ 4. Оцінка ефективності автоматизації на прикладі вбудованих підсистем моніторингу та технологічної діагностики на зубошліфувальному верстаті з ЧПК.
СРС. К., МКР 1.
*
8 тиждень
Л 12. Збір та цифрова обробка експериментальних даних для комп'ютерної діагностики технологічних систем на верстатах з ЧПК. Методи и системі для цифрової обробки даних. Спектральний аналіз вібрацій при фрезеруванні і профілограми фрезерованої поверхні.
СРС. К.

9 тиждень
Л 13. Технологія автоматизованої абразивної обробки деталей на верстатах з ЧПК. Технологія адаптивного профільного  зубошліфування на верстаті з ЧПК. Основи теорії визначення припуску на автоматизоване зубошліфування. Методика визначення високопродуктивних режимів автоматизованого зубошліфування.
Л 14. Застосування принципу автоматичного управління «за відхиленням” при автоматизації технічних систем. Опис роботи системи автоматичного управління “за відхиленням” при зубошліфуванні на верстатах типу МААГ.  Технологічна ефективність системи автоматичного управління “за відхиленням”.
ПЗ 5. Оцінка точності вимірювальної інформації у системах автоматизації.
СРС. К.

10 тиждень
Л 15. Основи оптимізації технологічної системи на прикладі підсумовування протилежних функціональних тенденцій (трендів). Аналіз як діагностика стану технологічної системи і синтез як управління для стабілізації її стану. Оптимізація як метод проектування і метод управління функціонуванням технологічної системи. Приклад оптимізації технологічної системи.
СРС. К.
 
11 тиждень
Л 16. Оптимізація і автоматизація операції зубошліфування на верстатах, що працюють методом обкатки тарілчастими кругами. Характеристика умов обробки і постановка задачі оптимізації. Вибір методу пошуку екстремуму цільової функції. Методика вирішення задачі оптимізації та аналіз отриманих результатів. 
Л 17. Застосування принципу автоматичного керування "по обуренню" при автоматизації технічних систем. Суть методу регулювання "по обуренню". Опис конструкції і роботи адаптивного шпинделя верстата на основі мехатронного силового механізму.  
ПЗ 6. Оптимізація операції свердління отворів малого діаметру на верстатах з ЧПК і з адаптивним мехатронним шпинделем.
СРС. К.

12 тиждень
Л 18. Оптимізація операції профільного зубошліфування на верстатах з ЧПК, що працюють методом копіювання. Характеристика етапу налагодження верстата і етапу обробки на верстаті. Розробка математичної моделі оптимізації операції, що містить протилежні функціональні тренди. Методика вирішення задачі оптимізації та аналіз результатів.
СРС. К.

13 тиждень
Л 19. Принципи та приклади оптимізації при розробці підсистем автоматизованого проектування, моніторингу і технологічної діагностики. Оптимізація числа вимірювань припуску по западинах зубчастого колеса на етапі налагодження зубошліфувального верстата з ЧПК. Характеристика вбудованої підсистеми технологічного проектування операції з урахуванням інформації про фактичний розподіл припуску. Характеристика підсистем моніторингу, технологічної діагностики та адаптивного управління для операцій свердління і фрезерування.
Л 20. Загальна методологія і приклади автоматизації технічних та технологічних систем. Моделювання об’єкта автоматизації. Оптимізація  об’єкта автоматизації як метод проектування і метод керування. Керування об’єктом автоматизації.
ПЗ 7. Оптимізація операції зубошліфування на верстатах, що працюють методом обкатки тарілчастими кругами. 
СРС. К.
*
14 тиждень
Л 21. Лекція № 14. Задачі структурного та параметричного синтезу на основі методології оптимізації технічних систем (інженерних об'єктів). Класифікація інженерних об'єктів на основі теорії технічних систем (системи-конструкції та системи-процеси). Системи автоматизованого проектування конструкцій (САПР-К) и процесів (САПР-Т). Інтегровані системи СAD/CAM/CAE і СAD/CAM/CAPP. 
СРС. К.
*

15 тиждень
Л22. Розробка комп’ютерної системи автоматизації наукових досліджень для етапів виробництва та його підготовки. Організація комп'ютерної системи збору даних в режимі он-лайн і при обробці зафіксованих даних. Розробка віртуальних приладів для збору і обробки експериментальних даних. Автоматизація оцінки параметрів якості поверхні деталей машин (на комп'ютерних вимірювальних станціях) і точності їх обробки (на координатно- вимірювальних машинах).
ПЗ 8. Розробка комп’ютерної системи автоматизації наукових досліджень на основі апаратного комплексу NI-DAQmx та програмного забезпечення NI-LabVIEW.
СРС. К., МКР 2.

Самостійна робота
*
Самостійна робота складає 75 годин. 
Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 22 години;
2) підготовка до практичних занять та до виконання індивідуальних контрольних завдань (МКР) – разом 16 годин;
 
Процедура оцінювання
*
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи.
Модульні контрольні роботи №1 і №2 виконуються у письмовій формі. Максимальна оцінка за їх бездоганне виконання становить 30 балів (у формі тестових запитань та практичного завдання). Правильна відповідь на теоретичні питання оцінюється в 20 балів. Кількість тестових запитань 5, кожна правильна відповідь оцінюється 4 балами. Правильне виконання практичних завдань оцінюється в 10 балів. Накопичувальна частина дисципліни оцінюється 20 балами, за виконання практичних завдань 10 балів та за поточне контрольне опитування 10 балів. 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.
Семестровий модуль № 1
Виконання практичних робіт – 15 балів. 
Поточні контрольні опитування – 5 балів. 
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (7 тиждень).
Перескладання можливе протягом 8–10 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
Виконання практичних робіт – 15 балів. 
Поточні контрольні опитування: – 5 балів.  
МК2. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
*
Умови допуску до підсумкового контролю
*
Залік отримують здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни не менш, ніж на 60 %.
*
*Політика освітнього процесу
*
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 
Виконання здобувачем не свого варіанту завдання – не оцінюється.
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
Відсутність здобувача на заліку відповідає оцінці “0”.
Складання/перескладання заліку – за встановленим деканатом розкладом.
Під час практичних занять, модульного контролю і заліку, забороняється здійснювати телефонні дзвінки.
Під час проходження модульних контролів та заліку з дисципліни  заборонено використання будь-яких підручників, посібників, шпаргалок тощо.