До 1950-х годов было экономически выгодно вкладывать основные средства в автоматизацию массового производства. Доля продукции мас­сового производства в общем объеме продукции была преобладающей и постоянно росла. Принцип автоматизации массового производства — это создание высокопроизводительных специальных, фактически не перенала­живаемых автоматических линий, в том числе и роторно-конвейерных, предназначенных для выпуска большого количества изделий одной номен­клатуры.

В связи с прогрессом во всех сферах жизни и деятельности общества возникла и развивается потребность в выпуске большого количества хоро­ших и разных изделий, что привело к смещению основной доли промыш­ленной продукции из области массового в область серийного и даже мелкосерийного производства. При этом требования разнообразия продук­ции и быстроты смены представлений о "хорошем и разном" ведут к резкому увеличению номенклатуры выпускаемой продукции и частой ее смене. Вместе с тем потребность в большом количестве продукции обуслов­ливает высокие темпы выпуска, характерные для массового производства.

Удовлетворение этим двум условиям в рамках серийного и мелко­серийного производства при растущем дефиците рабочей силы осуществ­лялось путем автоматизации на основе высокопроизводительного оборудо­вания, технологических машин с ЧПУ, допускающих гибкую, т. е. быструю (желательно программную) переналадку на разные виды изделий. Автома­тизация на этом этапе стала конкурентом высококвалифицированным рабочим на основных операциях и частично вытеснила их на выполнение вспомогательных операций типа "прими-подай".

К концу прошлого века в промышленном производстве наблюдалось существенное противоречие между возможностями средств автоматизации и особенностями тех тяжелых и, казалось бы, простых трудовых процессов, для выполнения которых вынужденно привлекается человек. Загрузка и выгрузка множества машин, станков и полуавтоматов, межоперационный транспорт, складские работы, сборка узлов и частей машин, процессы сварки, ковки, штамповки, окраски и множество других — эти внешне несложные процессы, зачастую не требующие от оператора высокой квалификации, связаны с выполнением сложных и разнообразных, свойст­венных только человеку движений, как правило, не поддающихся автомати­зации традиционными методами. Поэтому в развитых в технологическом отношении странах велись широкие исследования по созданию, совершенст­вованию и применению нового класса машин — автоматических манипуля­торов с программным управлением, разными по структуре, свойствам и назначению. В отечественной и зарубежной литературе такие устройства получили название "промышленные роботы" (ПР).

Под промышленным роботом понимают механическую руку с программным управлением, снабженную захватом и предназначенную для автоматического воспроизведения двигательных функций верхних конечностей человека в производственных процессах.

Выделение таких технических устройств в отдельный класс обусловле­но их специфическими особенностями, главные среди которых: 1) большое (до 10) число степеней свободы; 2) разомкнутые кинематические цепи "скелета" руки, образованного последовательно соединенными звеньями; 3) автономность, позволяющая быстро включать робот в производственный процесс. Благодаря этим особенностям промышленные роботы приобре­тают функциональную универсальность (возможность выполнять широкий набор операций), маневренность, обеспечивающую выполнение движений в стесненном объеме, ограниченном элементами технологического оборудо­вания, и гибкость в переналадке.

Уже первые опыты по применению роботов на производстве показали, что эта форма автоматизации позволяет решить актуальные проблемы социального, экономического и технического характера. Социальный аспект применения роботов характеризуется прежде всего разрешением известного противоречия между высокой подготовкой рабочих кадров, привлекаемых в современное производство, и трудностями в обеспечении их интересной, квалифицированной, перспективной работой. В целом робото­техника — от производства до эксплуатации — достаточно интересная область для квалифицированных рабочих. Не менее важно, что применение роботов позволяет удалить человека из зон, опасных или угрожающих здоровью, и освободить его от утомительного монотонного труда.

Экономические аспекты развития робототехники определяются, с одной стороны, ярко выраженными тенденцией к непрерывному росту стоимости рабочей силы, ограничением ее ресурсов в промышленно развитых странах, с другой — относительным удешевлением систем и средств автоматизации даже при росте их функциональных возможностей. Указанные факторы дают основание прогнозировать дальнейшее широкое внедрение промышленных роботов в производство. Вместе с тем следует отметить, что еще не выработана достаточно общая методика расчета экономической эффективности их применения.

Очевидно, что такая методика наряду с факторами, закладываемы­ми обычно в расчет экономической эффективности любого технологи­ческого оборудования [15], должна учитывать условия конкретного участка, на котором будет использован робот, а также специфические осо­бенности, обусловленные тем, что объектами сравнения являются машина и человек.

Иногда при анализе результатов расчета создается впечатление, что замена рабочего роботом экономически не оправдана, так как робот, как правило, требует достаточно квалифицированного обслуживающего персо­нала и специальной оснастки, стоимость которой составляет 20-40% от стоимости робота. При этом забывают, что робот не утомляется, работает с постоянным (зачастую более высоким) ритмом и практически нечувст­вителен к условиям труда. Именно поэтому, используя роботы можно повысить производительность, существенно увеличить стабильность качества выпускаемой продукции, снизить процент брака и поднять коэффициент использования основного технологического оборудования.

Очень важен вопрос повышения эффективности использования основ­ного технологического оборудования на участке с роботом. Ниже будет сформулирован критерий оптимального согласования временных харак­теристик элементов такого участка.

Технический аспект рассматриваемой проблемы обусловлен, с одной стороны, ростом номенклатуры выпускаемых изделий и уменьшением серийности производства, а с другой — задачами его автоматизации. В насто­ящее время наиболее высокий уровень автоматизации достигнут в массовом производстве. В серийном же и мелкосерийном производстве имеет место противоречие между сравнительно высоким уровнем автоматизации основ­ных технологических процессов и относительно низким — на вспомога­тельных операциях. Особенно четко проявляется это противоречие при использовании станков с ЧПУ. Универсальность роботов, их автономность и гибкость в управлении позволяют логически завершить процесс автоматизации серийного и мелкосерийного производства и подойти к решению задачи комплексной автоматизации участков, цехов и заводов.