Приборостроение

Приборостроение, 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 (см. Автоматизация производства).

В дореволюционной России было всего несколько небольших предприятий, выпускавших термометры, манометры, водомеры, весы и др. простейшие приборы. В СССР промышленное развитие П. началось в годы 1-й пятилетки (1929-32) с образованием Всесоюзного электротехнического объединения, где было организовано серийное производство электроизмерительных приборов и средств автоматизации, Всесоюзного объединения точной индустрии, сосредоточившего изготовление теплоизмерительных приборов, Всесоюзного объединения оптико-механической промышленности, Всесоюзного объединения весоизмерительной промышленности, предприятий авиационного, морского и др. специализированных направлений П. В 1965 образовано общесоюзное министерство приборостроения, средств автоматизации и систем управления. В его состав включен комплекс предприятий, научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро, проектных и монтажных организаций, осуществляющих разработку, производство, монтаж и ввод в эксплуатацию как отдельных устройств, так и систем автоматизации.

Основные направления развития П. Ведущее место в П. по количеству я разнообразию выпускаемых приборов занимают средства измерительной техники. Созданы методы и приборы измерения механических, электрических, магнитных, тепловых, оптических, радиационных и др. величин.

Измерительные приборы в сочетании с регулирующими, вычислительными и исполнительными устройствами составляют техническую базу автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).
Разработкой приборов для измерения электрических и магнитных величин (напряжение, ток, мощность, частота, фазы, сопротивление, ёмкость, магнитные величины) заняты 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 этих приборов ведут Краснодарский завод измерительных приборов и житомирский завод "Электроизмеритель" им. 50-летия СССР, завод "Вибратор" в Ленинграде и др. предприятия. Наряду со стрелочными приборами в выпуске всё большее место занимают цифровые и электроннолучевые индикаторы.
Приборы для измерения теплоэнергетических величин (температура, давление, расход, уровень) разрабатываются Всесоюзным научно-исследовательским институтом теплоэнергетического П. в Москве, выпускаются крупными сериями казанским заводом теплоизмерительных приборов и средств автоматизации "Теплоконтроль", рязанским заводом "Теплоприбор" и др. Московский завод тепловой автоматики производит электрические регуляторы, московский завод точных измерительных приборов "Тизприбор" выпускает комплекс унифицированных пневматических средств контроля и регулирования теплоэнергетических величин для автоматизации технологических процессов в нефтяной, нефтехимической, газовой и др. отраслях промышленности с огнеопасными и взрывоопасными средами.
Разработку приборов для измерения механических величин (вес, сила, вибрация, твёрдость, деформация, прочность) на основе их электрификации и устройств испытательной техники осуществляют Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс в Москве, конструкторское бюро средств измерения масс в Одессе, конструкторское бюро "Виброприбор" в Таганроге. Ряд крупных предприятий П. выпускает технические весы, ленинградский завод "Госметр" производит высокоточные аналитические весы, Одесский завод тяжёлого весостроения им. П. Старостина - весы и дозаторы для металлургии, строительной индустрии, транспорта, Киевский опытный завод порционных автоматов им. Ф. Э. Дзержинского изготовляет дозаторы сыпучих материалов и продуктов для различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Развивается производство электронных весов для торговли.
Значительное место в П. занимает 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 выпускаются Ивановским заводом испытательных приборов, Армавирским заводом испытательных машин и др. предприятиями. На их основе создаются автоматизированные, универсальные испытательные установки, станции, полигоны.
Крупным, быстро развивающимся направлением является аналитическое П., создающее 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. Современные средства физико-химического анализа используют 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, селектирование сигналов и представление информации автоматизируются.
Развитие металлургии, химии, биологии и др. 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, требует применения многокомпонентных анализаторов. Такими приборами являются рентгеновские квантометры, полярографы, масс-спектрометры, хроматографы, точно фиксирующие элементарную картину многих минеральных и органических соединений. П. не только создаёт и выпускает такие приборы, но и обеспечивает возможность комплексного применения средств аналитической техники в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов. Созданием аналитических приборов и систем заняты Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитических приборов в Киеве, самостоятельное конструкторское бюро аналитических приборов в Тбилиси и др., выпускаются аналитические приборы Гомельским заводом измерительных приборов, Смоленским заводом средств автоматики, Сумским заводом электронных микроскопов и др.
Достижения вычислительной техники (ВТ) позволяют П. существенно расширить арсенал методов и средств автоматизированного управления технологическим оборудованием, энергетическими установками, промышленными предприятиями, транспортными средствами, научными исследованиями. Вычислительные устройства также входят в состав измерительных, аналитических, испытательных, разведочных установок и систем в качестве средств хранения и математической обработки информации для получения синтезированных результатов. Они применяются и как средства программного управления различными машинами, станками, манипуляторами и поточными линиями. Предприятиями П. создаются разнообразные средства обработки данных, ручного и автоматического формирования текстовой (алфавитной и цифровой) информации для непосредственного использования в учреждениях и передачи в ЭВМ. Так, электронные клавишные машины разрабатываются ленинградским конструкторско-технологическим бюро по проектированию счётных машин и выпускаются большими сериями курским заводом "Счётмаш", Орловским заводом управляющих вычислительных машин и др. Управляющие вычислительные комплексы для больших автоматизированных систем управления (АСУ) разрабатываются институтом электронных управляющих машин в Москве и выпускаются Производственно-техническим объединением электронных вычислительных и управляющих машин (ПТО ВУМ) в Киеве, унифицированные комплексы для управления технологическими процессами разрабатываются и производятся научно-производственным объединением вычислительной техники (НПОВТ) "Импульс" в Северодонецке, ориентированные комплексы для управления энергетическими и промышленными установками проектируются и изготовляются НПО электронной вычислительной аппаратуры "Элва" в Тбилиси. Устройства программного управления станками и др. оборудованием разрабатываются Центральным конструкторским бюро числового программного управления и выпускаются Ленинградским электромеханическим заводом.
Значительное место в П. занимают средства передачи информационных сигналов и управляющих импульсов на большие расстояния (см. Телемеханика). Их производством занят Нальчикский завод телемеханической аппаратуры им. 50-летия СССР и др. предприятия. Рациональному представлению, распространению и использованию информации в учреждениях и на предприятиях, в диспетчерских службах и АСУ способствуют 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 и др.
Автоматизация технологических процессов невозможна без исполнительных механизмов, преобразующих управляющие импульсы в перемещение регулирующих органов производственного оборудования. Они разрабатываются Научно-исследовательским и конструкторско-технологическим институтом теплоэнергетического П. в Смоленске, опытно-конструкторским бюро "Теплоавтомат" в Харькове и выпускаются севанским и чебоксарским заводами электрических исполнительных механизмов, а также др. предприятиями, изготовляющими пневматические и гидравлические устройства автоматики.
Кроме основных средств извлечения, формирования, хранения, передачи, представления и использования информации широкого научного и промышленного назначения, П. создаёт и выпускает много различных специальных приборов для геофизики, гидрометеорологии, медицины, сельского хозяйства, транспорта, лабораторное оборудование, специализированные комплектные лаборатории, часы и ювелирные изделия (см. Часовая промышленность, Ювелирная промышленность).
Развитие микроэлектроники, оптоэлектроники, нелинейной оптики, микромеханики обогащает П., способствует созданию компактных надёжных экономичных измерительных, аналитических, разведочных и др. приборов, средств управляющей ВТ, телемеханики и автоматики. Монокристаллы с особыми физическими свойствами, полупроводниковые, эпитаксиальные и др. плёнки, жидкие кристаллы, твёрдотельные интегральные схемы, магнитострикционные элементы в качестве чувствительных воспринимающих, преобразующих и индикаторных сред качественно меняют характер изделий и технологию П.
Ведущей тенденцией в современном П. является унификация элементно-конструктивной базы приборов и их системное применение. В СССР это отражается в Государственной системе промышленных приборов и средств автоматизации (см. ГСП). Заложенная в ней унификация обеспечивается нормализацией информационных сигналов, параметров источников питания, метрологических показателей, конструктивных форм и размеров, технических требований и технологий, а также условий эксплуатации. Изделия ГСП рассчитаны на сопряжение как непосредственно в системах, так и в агрегатных комплексах средств автоматизации. Агрегатирование обеспечивает заводскую компоновку средств определённого назначения и поставку комплексов в виде законченных промышленных изделий. Этим существенно упрощается и удешевляется проектирование систем и повышается надёжность их функционирования. Развитие ГСП и агрегатирования обеспечивает создание приборов и средств автоматизации из целесообразно ограниченной номенклатуры типовых модулей и блоков методами прогрессивной технологии в условиях специализации и кооперирования, индустриальную реализацию систем.
Технология П. Наибольшее развитие в П. получило производство механических и электрических измерительных приборов с деталями высокого класса точности. Наряду с классическими видами машиностроительной технологии при изготовлении деталей приборов применяют ультразвуковую, электроннолучевую, лазерную, электрохимическую, электроэррозионную и др. прогрессивные виды обработки. Всё большее место в П. занимает производство электронной техники с поточными автоматизированными гальваническими, электрофизическими, электрохимическими, фотохимическими, диффузионными и др. процессами обработки полупроводниковых и изоляционных материалов, процессами печатного монтажа элементов и схем на модульных платах, специализированным оборудованием для получения электронных функциональных блоков. Оригинальны прецизионные процессы крупного промышленного производства микропровода для элементов сопротивления и обмоток. Обмоточные операции выполняют на скоростных намоточных станках и автоматических линиях. Электроизоляционные процессы идут в вакуумных пропиточных и сушильных установках. Изготовление постоянных магнитов для электроизмерительных приборов, магнитных носителей информации (карт, лент, дисков, барабанов) представляет собой массовое производство на крупных заводах.
Разнообразны сборочные процессы в П. Высокий уровень механизации и автоматизации изготовления деталей, узлов и модулей приборов обеспечивает возможность осуществлять поточную сборку изделий на высокопроизводительных специализированных и универсальных установках, стендах и конвейерных линиях с широким использованием сборочных, регулировочных, контрольных, градуировочных диагностических и др. автоматов, с применением электронно-вычислительной техники.
Приборы и средства автоматизации, выпускаемые П., применяются в самых различных климатических, производственных и эксплуатационных условиях, где они нередко подвергаются неблагоприятным воздействиям окружающей среды, которые влияют на их точность, надёжность и долговечность. Эти факторы учитываются при конструировании и изготовлении и воспроизводятся при контрольных испытаниях деталей, модулей, узлов и готовых изделий на заводах П.
Экономика П. П. как отрасль, определяющая развитие научно-технического прогресса в народном хозяйстве, развивается в СССР высокими темпами. Объём производства продукции П. увеличился в 1966-73 в 3,7 раза. Значительно обновлена и расширена номенклатура выпускаемых изделий. В 1975 по сравнению с 1970 выпуск продукции П. удваивается. При этом осваивается более 3500 новых приборов и средств автоматизации. Важнейшим условием высоких темпов роста технико-экономических показателей отрасли является её работа на полном хозрасчёте. Всесоюзные государственные промышленные хозрасчётные объединения Министерства приборостроения, средств автоматизации и систем управления обладают всеми необходимыми правами и возможностями создавать и выпускать современные приборы и средства автоматизации с использованием всех ресурсов отрасли. Перевод объединений на нормативный метод распределения прибыли и хозрасчётное финансирование плановых затрат (самоокупаемость), при большой экономической эффективности автоматизации в народном хозяйстве, обеспечивает высокую рентабельность П.
Создание и распространение АСУ. Главная задача П. СССР - развитие автоматизированных систем управления в народном хозяйстве страны на основе современных технических средств. Это достигается типизацией проектных решений, автоматизацией систем проектирования, унификацией, агрегатированием и комплектной поставкой технических средств, специализацией монтажно-наладочных работ, организацией шефнадзора за эксплуатацией систем.
В П. разработкой принципов и методов автоматизации управления занимаются 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. Проектируют системы институты П. и др. отраслей народного хозяйства. Монтаж ведут центральные и территориальные тресты и объединения отрасли П.
Различают АСУ технологическими процессами (АСУТП), предприятиями (АСУП) и отраслями (ОАСУ). В АСУТП основное место занимают автоматические средства формирования, преобразования и использования информации, обычно при сравнительно небольшом применении вычислительной техники, в АСУП в основном используются клавишные средства формирования информации, но превалирует вычислительная техника, в ОАСУ главное место занимают мощные вычислительные комплексы.
Дальнейшее развитие автоматизации управления 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 интегрированных систем. Создание и распространение интегрированных АСУ связаны с выпуском необходимых унифицированных экономически целесообразных комплексов технических средств, алгоритмов, программ и типовых проектных решений автоматизации управления, применимых в различных отраслях народного хозяйства.
Наука П. Современное П. призвано обеспечивать народное хозяйство эффективными средствами и системами управления на основе широкого использования достижений науки. Изучаются процессы управления различными производствами, снабжением ресурсами, обслуживанием, административно-хозяйственной деятельностью, выявляются оптимальные требования к системам и средствам, определяются экономически и технически целесообразные пути их реализации, разрабатываются типовые решения конкретных задач управления при минимизации номенклатуры изделий П.
Важное значение имеет повышение информативности систем при одновременном сокращении количества частных сведений, представляемых человеку, что достигается за счёт расширения аналитической функции измерительных и вычислительных устройств. Существенно повышение автоматичности управления. Исследование процессов документообразования в условиях действия АСУ позволяет упростить и унифицировать документооборот, высвободить персонал от непроизводительной работы, передавая формирование информации соответствующим устройствам. Исследование технологических процессов, различных режимов работы оборудования и машин даёт возможность шире использовать методы адаптации систем управления для получения наилучших технико-экономических показателей.
Научные достижения 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 позволяют не только находить новые принципы действия приборов, но и повышать точность, надёжность и экономичность важнейших изделий П., систематически обновлять их номенклатуру.
Наука П. представлена тематикой отраслевых и академических организаций, дисциплинами высших и средних специальных учебных заведений, многочисленным персоналом учёных, книжными и периодическими изданиями, научно-техническими советами и обществами.
Международная кооперация в П. Большое значение приобретает совместная деятельность стран - членов СЭВ на основе социалистической экономической интеграции. Специализация и кооперирование позволяют странам СЭВ обеспечить создание и производство приборов и средств автоматики с учётом традиционных возможностей и рационального использования научно-производственного потенциала этих стран. Совместными усилиями Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Румынии, СССР и Чехословакии разработана универсальная международная система автоматического контроля, регулирования и управления (УРС). В её составе на основе разделения труда между странами СЭВ освоено производство параметрических рядов унифицированных приборов контроля и регулирования температуры, давления, уровня, расхода, количества жидкостей и газов и др. теплоэнергетических величин. Кооперирование даёт возможность разрабатывать и выпускать системы управления технологическими процессами на базе изготовляемых странами - членами СЭВ средств извлечения, формирования, обработки, представления и использования информации.
П. занимает видное место в промышленности развитых капиталистических стран. Разнообразные измерительные, аналитические, геофизические и др. приборы, вычислительные и испытательные машины, устройства передачи данных, средства телемеханики и оргтехники, комплексные системы контроля и регулирования выпускают многие фирмы Великобритании, Италии, Японии, США, ФРГ, Франции.
Лит.: Приборостроение и средства автоматики, т. 5, М., 1965; Реферативные сборники ЦНИИТЭИ приборостроения, М., 1968; Направления развития технологии приборостроения, под ред. А. Н. Гаврилова, М., 1968: Обзорная информация ЦНИИТЭИ приборостроения, М., 1971-74; Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации. Каталог, М., 1974.
? К. Н. Руднев.