ИННОВАЦИЯҒА НЕГІЗДЕЛГЕН АВТОМАТИЗАЦИЯ: ДӘЛДІККЕ ЖЕТЕЛЕЙТІН МЕТРОЛОГИЯ

Аңдатпа. Бұл мақалада метрология саласындағы инновацияға негізделген автоматтандырудың рөлі және оның дәлдікті қамтамасыз етудегі маңызы егжей-тегжейлі қарастырылады. Қазіргі заманғы өндіріс пен ғылыми зерттеулерде өлшеу дәлдігі өнім сапасының, техникалық қауіпсіздік пен бәсекеге қабілеттіліктің негізгі көрсеткіші болып табылады. Осыған байланысты метрологиялық процестерге интеллектуалды датчиктер, сандық өлшеу жүйелері, деректерді автоматты өңдеу платформалары, жасанды интеллект және Big Data технологиялары кеңінен енгізілуде.

Abstract. This article examines in detail the role of innovation-based automation in the field of metrology and its importance for accuracy. In modern manufacturing and scientific research, measurement accuracy is a key indicator of product quality, technical safety and competitiveness. In this regard, intelligent sensors, digital measuring systems, automatic data processing platforms, artificial intelligence and Big Data technologies are being widely introduced into metrological processes.

Кілт сөздер: инновация, автоматизация, метрология, дәлдік, интеллектуалды сенсорлар, цифрлық өлшеу жүйелері, жасанды интеллект, Big Data, калибрлеу, өндірістік бақылау, сапа менеджменті, цифрлық трансформация.

Keywords: innovation, automation, metrology, precision, intelligent sensors, digital measuring systems, artificial intelligence, big data, calibration, production control, quality management, digital transformation.

Инновацияға негізделген автоматтандыру заманауи өндірістік, ғылыми және техникалық процестердің маңызды қозғаушы күшіне айналуда. Оның теориялық негіздері технологиялық прогресс, жүйелік талдау, кибернетика, Ақпараттық технологиялар және метрология ғылымының дамуы сияқты салалардың тоғысында қалыптасады. Инновациялық бағыттағы автоматтандырудың дамуы, ең алдымен, өндіріс және бақылау жүйелерін интеллектуализациялаумен, деректерді цифрлық форматқа толық аударумен және адам факторын азайтумен сипатталады. Бұл процестің мәні кез-келген өлшеу, тексеру немесе бақылау операциясының тұрақты, дәл, жылдам және минималды қателіктермен орындалуын қамтамасыз ету болып табылады.[1]

Автоматтандыру теориясына сүйене отырып, кибернетикалық басқару принциптері маңызды рөл атқарады. Кибернетикадағы" кері байланыс " ұғымы автоматтандыру процесінің өзегін құрайды, өйткені автоматты жүйелер объектінің параметрлерін үздіксіз өлшеуге және нақты уақыт режимінде түзетулер енгізуге мүмкіндік береді. Бұл принцип метрологияда ерекше маңызға ие. Дәлдікке бағытталған өлшеу құралдары мен жүйелерін автоматты басқару өлшеу нәтижелерінің қайталануын арттырады және қателер спектрін азайтады. Инновация элементтерін жүзеге асыратын автоматтандырылған жүйелер дәстүрлі сенсорлар арқылы ғана емес, сонымен қатар ақылды сенсорлар, сандық платформалар және жасанды интеллект арқылы кері байланысты қамтамасыз етеді.[2]

Инновациялық автоматтандырудың теориялық негіздерін қалыптастыратын тағы бір маңызды аспект-ақпараттандыру және деректерді өңдеу технологиялары. Қазіргі ақпараттық қоғамда кез-келген өндірістік немесе ғылыми процесс деректердің үлкен көлеміне сүйенеді. Деректерді жинау, сақтау, талдау және қолданудың бұл процестері автоматтандырудың тиімділігіне тікелей әсер етеді. Теориялық тұрғыдан сандық Алгоритмдер, үлкен деректерді талдау және машиналық оқыту технологиялары тез өзгеретін ақпарат ағындарын басқарудың міндетті элементтеріне айналды. Бұл технологиялар өлшеу нәтижелерін жинап қана қоймай, олардың ішкі заңдылықтарын анықтауға, ақауларды болжауға және процесті оңтайландыруға мүмкіндік береді. Бұл тәсіл автоматтандырудың функционалдық әлеуетін кеңейтеді және метрологиялық операцияларды интеллектуалды деңгейге шығарады.[3]

Сенсорлық жүйелердің эволюциясы инновацияға негізделген автоматтандыруда да маңызды орын алады. Дәстүрлі датчиктер тек физикалық параметрлерді тіркейтін болса, жаңа буынның ақылды датчиктері ақпаратты алдын-ала өңдеуге, шуды азайтуға, өздігінен калибрлеуге және тіпті диагностикалық талдау жүргізуге қабілетті. Теориялық тұрғыдан мұндай сенсорлық архитектура" ақылды " жүйелерді қалыптастыруға негіз болады. Бұл жүйелер тек дайындалған, тексерілген және дәл деректерді Орталық басқару блогына жіберу арқылы ақпараттық жүктемені азайтады. Осылайша, өлшеу жүйелерінің тиімділігі артады және тұтастай алғанда автоматтандырылған процестің сенімділігі артады.[4]

Автоматтандыру теориясында роботтандыру да үлкен үлес қосады. Роботты құрылғыларды метрологиялық процестерге енгізу, әсіресе қайталануды қажет ететін күрделі өлшеу операцияларын орындау кезінде адамның физикалық және когнитивті шектеулерін толықтырады. Теориялық тұрғыдан роботтық операциялардың басты ерекшелігі-олардың тұрақтылығы. Роботтық жүйелер әр өлшемді бірдей дәлдікпен, бірдей алгоритммен және бірдей жылдамдықпен орындайды. Бұл әсіресе метрология үшін өте маңызды, өйткені өлшеудегі әрбір ауытқу өнімнің сапасына, техникалық қауіпсіздікке немесе ғылыми нәтиженің дәлдігіне әсер етуі мүмкін.

Инновацияға негізделген автоматтандырудың теориялық негіздері өндірістік жүйелерді модельдеу және оңтайландыру принциптеріне де негізделген. Жүйелік теорияда әрбір өндіріс процесі өзара байланысты элементтердің тұтас кешені ретінде қарастырылады. Бұл элементтердің әрқайсысы өлшеуді, бақылауды немесе басқаруды қажет етеді. Автоматтандырудың маңызды міндеті-осы элементтердің әрқайсысын бір орталықтан басқарылатын, үйлесімді жұмыс істейтін интеграцияланған жүйеге айналдыру. Теориялық тұрғыдан мұндай жүйелердің тиімділігі олардың функционалдық синергиясында байқалады: деректерді дәйекті өңдеу процестің жылдамдығын арттырады, ал өлшеу дәлдігі жүйенің жалпы сенімділігін арттырады.[5]

Инновациялық автоматтандырудың теориялық негіздері киберфизикалық жүйелер (CPS) тұжырымдамасымен де тығыз байланысты. Киберфизикалық жүйелер виртуалды ортадағы процестерді толық басқаруды қамтамасыз ететін физикалық процестерді цифрлық модельдермен біріктіреді. Метрология тұрғысынан бұл технология дәлірек өлшеуге, модель қателіктерін азайтуға және процестердің болжамды сипатын арттыруға ықпал етеді. CPS жүйелері өндірістің әр кезеңіндегі өлшеу операцияларын сандық егіз технологиямен (Digital twin) талдайды, бұл автоматтандырылған басқару шешімдерін тиімді қабылдауға жағдай жасайды.[6]

Теориялық тұрғыдан инновацияға негізделген автоматтандырудың тиімділігі оның икемді құрылымында. Автоматтандырылған жүйелерді модульдік жолмен құру, яғни әр компонентті өзгерту, жетілдіру немесе жаңарту мүмкіндігі кең болса, метрологиялық процестерді жаңа талаптарға тез бейімдеуге мүмкіндік береді. Бұл икемділік өндірісте де, зертханалық жағдайда да өте маңызды. Өйткені, технологиялық талаптар, стандарттар мен метрологиялық нормалар жыл сайын жаңартылып отырады. Мұндай жағдайларда автоматтандырудың теориялық моделі өзгерістерге тез жауап бере алатын масштабталатын және қайталанатын болуы керек.

Лазерлік және оптикалық өлшеу жүйелерінің дамуы метрология саласында ерекше рөл атқарады. Лазерлік интерферометрия микрон және тіпті нанометр деңгейлерінде өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл технологиялар жоғары дәлдікті қажет ететін микроэлектроника, Биотехнология, наноматериалдар өндірісінде кеңінен қолданылады. Лазерлік сканерлер сәулет, құрылыс, машина жасау саласындағы кеңістіктік өлшемдерді тез және дәл анықтауға мүмкіндік береді. Оптикалық жүйелердің басты ерекшелігі-олардың байланыссыз жұмыс істеуі, яғни өлшенетін объектіге физикалық әсер етпеуі.