К. В. Силаева
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
Обзор приборостроения советского периода и особенности современного приборостроения Сведения о приборостроении в указанный период можно получить в Большой советской энциклопедии и в ряде источников тех лет [2, 3, 4 и 5]. Приборостроение определялась как отрасль машиностроения, выпускающая средства измерения, анализа, обработки и представления информации, устройства регулирования, автоматические и автоматизированные системы управления; область науки и техники, разрабатывающая средства автоматизации и системы управления. Изначально в СССР промышленное развитие приборостроения началось в годы 1-й пятилетки (1929-32гг.) с образованием Всесоюзного электротехнического объединения, на котором было организовано серийное производство электроизмерительных приборов и средств автоматизации. Всесоюзное объединение точной индустрии сосредоточило изготовление теплоизмерительных приборов, объединило оптико-механическую промышленность, весоизмерительную промышленность, предприятия авиационного, морского и других специализированных направлений приборостроения. Важно отметить, в 1965 образовано общесоюзное министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления. В его состав вошли предприятия, научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, проектные и монтажные организации, осуществляющих разработку, производство, монтаж и ввод в эксплуатацию, как отдельных устройств, так и систем автоматизации. 54 Ведущее место в приборостроении по количеству и разнообразию выпускаемых приборов занимали средства измерительной техники. Были созданы методы и приборы измерения механических, электрических, магнитных, тепловых, оптических, радиационных и других величин. Измерительные приборы в сочетании с регулирующими, вычислительными и исполнительными устройствами составили техническую базу автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Разработку приборов для измерения механических величин (вес, сила, вибрация, твёрдость, деформация, прочность) и устройств испытательной техники осуществляли следующие организации: Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (Москва); Конструкторское бюро средств измерения масс (Одесса); конструкторское бюро «Виброприбор» (Таганрог). Разработкой приборов для измерения электрических и магнитных величин (напряжение, ток, мощность, частота, фазы, сопротивление, ёмкость, магнитные величины) занимались Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов в Ленинграде, Кишиневский научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов и ряд самостоятельных и заводских конструкторских бюро. Массовое и крупносерийное производство таких приборов было налажено на Краснодарском заводе измерительных приборов и на Житомирском заводе «Электроизмеритель» им. 50-летия СССР, заводе "Вибратор" в Ленинграде. Наряду со стрелочными приборами стали выпускать цифровые и электроннолучевые индикаторы. Приборы для измерения теплоэнергетических величин (температура, давление, расход, уровень) разрабатывались Всесоюзным научно- исследовательским институтом теплоэнергетического приборостроения в Москве, а выпускались крупными сериями казанским заводом теплоизмерительных приборов и средств автоматизации «Теплоконтроль», рязанским заводом «Теплоприбор» и другими. Московский завод тепловой автоматики производил электрические регуляторы, московский завод точных измерительных приборов «Тизприбор» выпускал комплекс унифицированных пневматических средств контроля и регулирования теплоэнергетических величин для автоматизации технологических процессов в нефтяной, нефтехимической, газовой и для других отраслей промышленности с огнеопасными и взрывоопасными средами. Значительное место в приборостроении занимала разработка и производство средств испытательной техники. Приборы и машины испытания материалов и конструкций на прочность для металлургии, машиностроения, индустрии строительных материалов, резинотехнической, лёгкой и других отраслей промышленности в частности выпускались Ивановским заводом испытательных приборов, Армавирским заводом 55 испытательных машин. На их основе создавались автоматизированные и универсальные испытательные установки, стенды, станции. Быстро развивающимся направлением являлось аналитическое приборостроение, которое создавало устройства для определения состава и концентрации веществ в различных средах, материалах и продуктах. К ним относятся электрохимические, ультразвуковые, оптические, ядерные и иные анализаторы, сложные многопараметровые аналитические системы. Средства физико-химического анализа использовали разнообразные явления, вызываемые воздействием электрического тока, электромагнитных волн или проникающей радиации на исследуемую среду. Отбор и подготовка проб, преобразование, разделение, дозирование веществ, возбуждение их активности, селекция сигналов и представление информации автоматизировались. Развитие металлургии, химии, биологии и других областей было связано с необходимостью точного анализа руд, металлов и сплавов, нефтепродуктов, примесей в полупроводниках, присутствия различных элементов в пищевых продуктах и живых средах в широком диапазоне состава и концентрации, требовало применения многокомпонентных анализаторов. Такими приборами являлись рентгеновские квантометры, полярографы, масс-спектрометры, хроматографы, точно фиксирующие элементарную картину многих минеральных и органических соединений. Отрасль приборостроения создавало и выпускало такие приборы и обеспечивало возможность комплексного применения средств аналитической техники в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов. Созданием аналитических приборов и систем были заняты Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитических приборов в Киеве, самостоятельное конструкторское бюро аналитических приборов в Тбилиси, также выпускались аналитические приборы Гомельским заводом измерительных приборов, Смоленским заводом средств автоматики, Сумским заводом электронных микроскопов. Достижения тех лет в области вычислительной техники позволило приборостроению существенно расширить арсенал методов и средств автоматизированного управления технологическим оборудованием, энергетическими установками, промышленными предприятиями, транспортными средствами, научными исследованиями. Вычислительные устройства также входили в состав измерительных, аналитических, испытательных, разведочных установок и систем в качестве средств хранения и математической обработки информации для получения синтезированных результатов. Они применялись и как средства программного управления различными машинами, станками, манипуляторами и поточными линиями. Предприятиями приборостроения создавались разнообразные средства обработки данных, ручного и автоматического формирования текстовой (алфавитной и цифровой) информации для непосредственного использования в учреждениях и 56 передачи в ЭВМ. Так, электронные клавишные машины разрабатывались ленинградским конструкторско-технологическим бюро по проектированию счётных машин и выпускались большими сериями курским заводом «Счётмаш», Орловским заводом управляющих вычислительных машин. Управляющие вычислительные комплексы для больших автоматизированных систем управления (АСУ) разрабатывались институтом Электронных управляющих машин в Москве и выпускались Производственно-техническим объединением электронных вычислительных и управляющих машин в Киеве. Унифицированные комплексы для управления технологическими процессами разрабатывались и производились научно-производственным объединением вычислительной техники «Импульс» в Северодонецке, ориентированные комплексы для управления энергетическими и промышленными установками проектировались и изготовлялись НПО электронной вычислительной аппаратуры «Элва» в Тбилиси. Устройства программного управления станками и оборудованием разрабатывались Центральным конструкторским бюро числового программного управления и выпускались Ленинградским электромеханическим заводом. Значительное место в приборостроении занимали средства передачи информационных сигналов и управляющих импульсов на большие расстояния. Их производством был занят Нальчикский завод телемеханической аппаратуры им. 50-летия СССР. Рациональному представлению, распространению и использованию информации в учреждениях и на предприятиях, в диспетчерских службах и АСУ способствовали средства оргтехники, создаваемые Всесоюзным научно- исследовательским институтом оргтехники в Москве, специальным конструкторским бюро оргтехники в Вильнюсе и выпускаемые грозненским заводом «Электроприбор», Каунасским заводом средств автоматизации. Автоматизация технологических процессов невозможна без исполнительных механизмов, преобразующих управляющие импульсы в перемещение регулирующих органов производственного оборудования. Они разрабатывались Научно-исследовательским и конструкторско- технологическим институтом теплоэнергетического приборостроения в Смоленске, опытно-конструкторским бюро «Теплоавтомат» в Харькове и выпускались Севанским и Чебоксарским заводами электрических исполнительных механизмов, а также и другими предприятиями, изготовляющими пневматические и гидравлические устройства автоматики. Кроме основных средств формирования, хранения, передачи, специального представления и использования информации широкого научного и промышленного назначения, отрасль приборостроения создавало и выпускало много различных специальных приборов для геофизики, гидрометеорологии, медицины, сельского хозяйства, транспорта, лабораторного оборудования, специализированных комплектных лабораторий. 57 Развитие микроэлектроники, оптоэлектроники, нелинейной оптики, микромеханики привносит в приборостроение и способствует созданию компактных надёжных экономичных измерительных, аналитических, разведочных и других приборов, средств телемеханики и автоматики. Монокристаллы с особыми физическими свойствами, полупроводниковые элементы, плёнки, жидкие кристаллы, твёрдотельные интегральные схемы, магнитострикционные элементы в качестве чувствительных воспринимающих, преобразующих и индикаторных сред качественно изменили характер изделий и технологию в приборостроении. Ведущей тенденцией приборостроения тех лет являлась унификация элементно-конструктивной базы приборов и их системное применение. В СССР это отражалось в Государственной системе промышленных приборов и средств автоматизации. Заложенная в ней унификация обеспечивалась нормализацией информационных сигналов, параметров источников питания, метрологических показателей, конструктивных форм и размеров, технических требований и технологий, а также условий эксплуатации. Такие изделия были рассчитаны на сопряжение как непосредственно в системах, так и в агрегатных комплексах средств автоматизации. Агрегатирование обеспечивало заводскую компоновку средств определённого назначения и поставку комплексов в виде законченных промышленных изделий. Этим существенно упрощалось и удешевлялось проектирование систем, а также повышалась надёжность их функционирования. Обеспечивалось создание приборов и средств автоматизации из целесообразно ограниченной номенклатуры типовых модулей и блоков методами так называемой прогрессивной технологии в условиях специализации и кооперирования, индустриальную реализацию систем. Получило развитие такое направление как технология приборостроения. Наибольшее развитие в приборостроении получило производство механических и электрических измерительных приборов с деталями высокого класса точности. Наряду с классическими видами машиностроительной технологии при изготовлении деталей приборов стали применять ультразвуковую, электроннолучевую, лазерную, электрохимическую, электроэрозионную виды обработки. Всё большее место в приборостроении занимало производство электронной техники с поточными автоматизированными гальваническими, электрофизическими, электрохимическими, фотохимическими, диффузионными процессами обработки полупроводниковых и изоляционных материалов, процессами печатного монтажа элементов и схем на модульных платах, специализированного оборудования для получения электронных функциональных блоков. Были оригинальны прецизионные процессы крупного промышленного производства микропроводов для элементов сопротивления и обмоток. Обмоточные операции выполнялись на скоростных намоточных станках и автоматических линиях. Электроизоляционные процессы осуществляли в вакуумных пропиточных и 58 сушильных установках. Изготовление постоянных магнитов для электроизмерительных приборов, магнитных носителей информации (карт, лент, дисков, барабанов) представляло собой массовое производство на крупных заводах. Характерной особенностью приборостроения 70-х годов было большое разнообразие сборочных процессов. Высокий уровень механизации и автоматизации изготовления деталей, узлов и модулей приборов обеспечивал возможность осуществлять поточную сборку изделий на высокопроизводительных специализированных и универсальных установках, стендах и конвейерных линиях с широким использованием сборочных, регулировочных, контрольных, диагностических и других подобных автоматов, с применением электронно-вычислительной техники. Можно отметить, что объём производства продукции приборостроения увеличился в 1966-73 в 3,7 раза. Значительно обновлена и расширена номенклатура выпускаемых изделий. В 1975 по сравнению с 1970 выпуск продукции приборостроения удвоился. При этом было освоено более 3500 новых приборов и средств автоматизации. Создание и распространение АСУ. Одной из главных задач приборостроения в СССР считалось развитие автоматизированных систем управления в народном хозяйстве страны на основе передовых технических средств. Это достигалось типизацией проектных решений, автоматизацией систем проектирования, унификацией, агрегатированием и комплектной поставкой технических средств, специализацией монтажно-наладочных работ. В приборостроении разработкой принципов и методов автоматизации управления занимались Институт проблем управления и Центральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации в Москве, институт автоматики в Киеве, Центральный научно-исследовательский институт техники управления в Минске и ряд специализированных исследовательских организаций по разработке АСУ. Дальнейшее развитие автоматизации управления было связано с совершенствованием сбора, передачи, обработки и представления информации посредством совмещения анализа технологических и экономических параметров для своевременного получения синтезированных показателей производства и деятельности предприятия в целом. Это путь развития привёл к созданию интегрированных систем. Создание и распространение интегрированных АСУ были связаны с выпуском необходимых унифицированных экономически целесообразных комплексов технических средств, алгоритмов, программ и типовых проектных решений автоматизации управления, применимых в различных отраслях народного хозяйства. Получило также развитие наука о приборостроении. Наука приборостроения, прежде всего, была представлена широкой тематикой отраслевых и академических организаций, дисциплинами высших и средних специальных учебных заведений, многочисленным персоналом учёных, 59 книжными и периодическими изданиями, научно-техническими советами и обществами. Научные достижения в этом направлении в рассматриваемый период времени заключаются в основном в изучении различных состояний твёрдого тела, динамики движения жидкостей и газов, плазменной формы материи, физико-химических свойств веществ, энергетических преобразований, нестационарных полей, колебаний и излучений. Исследования позволяли не только находить новые принципы действия приборов, но и повышать точность, надёжность и экономичность изделий приборостроения, систематически обновлять их номенклатуру. Большое значение имело повышение информативности систем при одновременном сокращении количества частных сведений, представляемых человеку, что достигалось за счёт расширения аналитической функции измерительных и вычислительных устройств. Исследование процессов документообразования в условиях действия АСУ позволило упростить и унифицировать документооборот, высвободить персонал в определённой мере от непроизводительной работы, передавая формирование информации соответствующим автоматическим устройствам. Исследование технологических процессов, различных режимов работы оборудования и машин даёт возможность шире использовать методы адаптации систем управления для получения наилучших технико-экономических показателей. Далее ориентация уже современной технологии на задачи контроля процессов, к примеру, в системе связи также привнесла инновации в измерительные приборы. Для контроля каких-либо сложных процессов целесообразно выполнять не одно, а сразу несколько измерений. Современное приборостроение откликнулось на данные требования реализацией многозадачной работы в современных приборах. Один и тот же прибор может работать одновременно над несколькими задачами измерений, например, измерения потоков информации на выходе из системы и анализ различных параметров внутри потока. Многозадачный режим работы прибора потребовал изменения самого принципа построения измерительных приборов. Теперь от концепции готового прибора большинство фирм-производителей перешли к принципу модульной системы. Самые последние тенденции в приборостроении привели к появлению приборов открытой модульной архитектуры типа «сэндвидж». Суть метода построения прибора состоит в том, что базовая структура прибора включает только переднюю панель-экран и заднюю панель-аккумулятор. Между ними устанавливаются модули, каждый из которых представляет собой автономный прибор. Распределенная архитектура прибора предусматривает, что приборы при работе не используют ресурсы центрального процессора. Центральный процессор обеспечивает только отображение результатов и обеспечение удаленного доступа к прибору. В результате прибор фактически не имеет ограничений на расширение. На одном и том же конструктивном шасси оператор сам может 60 собрать и портативный прибор, и многофункциональный стационарный анализатор. Как известно, современный этап мирового развития характеризуется переходом к постиндустриальному или информационному обществу. Одна из главных проблем современного общества - это проблема информатизации, то есть проблема создания и развития современного машинного производства в информационной сфере, порожденная противоречием между необходимостью своевременного использования во всех сферах человеческой деятельности больших объемов высококачественной информации и невозможностью оперативно формировать такие объемы с помощью устаревающих средств обработки информации. Развитие процесса информатизации привело к созданию новых информационных технологий, и эти технологии сейчас широко используются как при разработке приборов, так и в процессе их эксплуатации. В приборостроении продолжается тенденция к миниатюризации различных элементов и компонентов приборов и устройств. Современный период развития приборостроения также характеризуется «отходом от механики». Это можно иллюстрировать следующим примером. Раньше гироскопы представляли собой электромеханическую систему, а теперь гироскопический эффект реализуется за счёт специфических свойств света. Аудио запись не так давно фиксировалась с помощью механической или электромеханической системой, сейчас – вообще нет движущихся механических элементов в этом процессе. Важно отметить, что в настоящее время появилась тенденция распространения приборов с функциями локального воздействия на исследуемую среду. Такие устройства-приборы будут кратко рассмотрены в следующем параграфе. |