Автоматизация поточного производства (стр. 2 из 4)
Разнообразие производственных процессов предопределяет различные типы роботизированных технологических комплексов (РТК). Простейшим типом РТК является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ), в которой выполняется небольшое количество технологических операций. РТЯ лежит в основе более крупных роботизированных комплексов: роботизированного технологического участка (РТУ), роботизированной технологической линии (РТЛ). РТК может быть представлен в виде цеха, состоящего из нескольких РТУ, автоматизированных складов и транспортных промышленных роботов. Высшей формой развития роботизированного производства является роботизированный завод.
В результате внедрения роботов меняется организация управления технологическими процессами, ликвидируются ручные операции, сокращаются межоперационные запасы предметов груда, повышается производительность труда и качество продукции.
Критерием функционирования РТК в отличие от АЛ и АРЛ является условие наиболее полной загрузки включенного в его состав оборудования. При решении организационно-экономических задач использования РТК важно обеспечить безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость РТК.
Одним из направлений внедрения достижений научно-технического прогресса и решения задач обновления и расширения ассортимента выпускаемой продукции является создание гибких производственных систем (ГПС).
ГПС в соответствии с государственным стандартом представляет собой совокупность в разных сочетаниях оборудования с числовым программным управлением, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающих свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.
ГПС предназначена для выполнения основных производственных процессов (заготовительных, механических и других видов обработки и сборки). Такая система обладает способностью быстрой переналадки для изготовления различных изделий данного конкретного производства.
Гибкие производственные системы применяются в различных типах производства и различаются по характеру выпускаемой продукции и видам выполняемых работ, по количеству и масштабу агрегатов, объединенных в систему, по степени автоматизации отдельных элементов и всей системы в целом, уровням организационной структуры и другим признакам.
По организационным признакам различают следующие виды ГПС:
гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) - гибкая производственная система, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций;
гибкий автоматизированный участок (ГАУ) - гибкая производительная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;
гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) - гибкая производственная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных и роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры;
система обеспечения функционирования технологического оборудования ГПС - совокупность в общем случае взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной системой при помощи ЭВМ и автоматическое перемещение предметов производства и технологической оснастки.
В общем случае в систему обеспечения функционирования ГПС входят: автоматизированная транспортно-складская система (АТСС), система автоматизированного контроля (САК), автоматизированная система удаления отходов (АСУО), автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО), автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП); автоматизированная система научных исследований (АСНИ), система автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированная система управления ГПС (АСУ ГПС) и др.
Обязательным требованием при проектировании ГПС является обеспечение блочно-модульного принципа. Составные части ГПС и ее возможные организационные структуры представлены на рисунке 1.
Рисунок 1. Структура ГПС
Гибкий производственный модуль (ГПМ) - это автономно функционирующая единица технологического оборудования. Роботизированный технологический комплекс (РТК) - это совокупность единиц технологического оборудования, промышленного робота и средств их оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. РТК, предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраивания в систему.
Основными характеристиками ГПМ и РТК являются: способность работать некоторое время автономно, без участия человека; автоматическое выполнение всех основных и вспомогательных операций; гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного производства; простота наладки, устранения отказов основного оборудования и систем управления; совместимость с оборудованием традиционного и гибкого производства; высокая степень завершенности обработки деталей с одной установки; высокая экономическая эффективность.
Эффективность ГПС обеспечивается за счет функционирования системы автоматизированного проектирования, АСТПП, АСОПП и других автоматизированных систем.
Интеграция всех автоматизированных систем в рамках АСУП ведет к созданию гибкого автоматизированного производства (ГАП). Затраты на создание, приобретение, содержание и использование средств автоматизации очень велики, поэтому автоматизация производства должна иметь социально-экономическое обоснование.
Для обеспечения эффективности ГПС выделяют две группы организационных задач:
организацию взаимодействия ГПС со смежными подразделениями предприятия;
организацию производственного процесса в самой ГПС.
Производительность оборудования ГПС оценивают как степень использования фонда времени оборудования, входящего в ее состав. Для ГПС определяют коэффициенты:
использования фонда времени Кф. в рассчитываемый по формуле:
,загрузки Кз. о - по формуле:
,где
, 
- фонды времени работы i-го вида оборудования по управляющей программе и входящего в ГПС соответственно; 
- время вспомогательное и обслуживания i-го вида оборудования соответственно;i = 1,..., n - количество оборудования в системе.
При использовании групповой технологии обработки деталей на ГПС целесообразно закреплять детали за оборудованием. Критерием закрепления деталей служит минимум переналадок.
Для каждой группы деталей i рассчитывается необходимое количество оборудования на каждой операции j:
где
- количество оборудования для изготовления i-й группы деталей на каждой j-й операции;Ni - программа выпуска i-й группы деталей;
кв - коэффициент потерь времени на восстановление оборудования;
ко - коэффициент организационных потерь времени;
Фi - фонд времени работы оборудования;
qij - производительность (потенциальная) оборудования.
Уровень автоматичности элементов ГПС характеризуется следующими показателями:
средней продолжительностью работы в автоматическом режиме (без вмешательства обслуживающего персонала);
средней продолжительностью обслуживания;
максимальной продолжительностью работы без поступления заготовок (полуфабрикатов) и инструмента извне.
Последний показатель определяется трудоемкостью обработки деталей, одновременно подаваемых на станок (при автоматической смене деталей - емкостью магазина заготовок), и ресурсом режущего инструмента (в частности, наличием подготовленных инструментов-дублеров).
При длительных циклах обработки (например, корпусных деталей) емкость магазина заготовок у станка обычного невелика (1-2 заготовки) и запас заготовок может поддерживаться за счет автоматической доставки заготовок (уже закрепленных в приспособлении) из центрального (или промежуточного) склада и установки их в магазин.
По мере совершенствования оборудования и интеллектуализации систем управления (введения функции автоматического измерения и внесения коррекции, активного контроля за состоянием режущего инструмента и автоматического перехода на инструмент-дублер) вмешательство оператора становится необходимым только для поддержания запаса инструмента и проведения переналадок.
Обеспечению бесперебойной работы ГПС способствует склад изделий, где хранятся заготовки и детали. Склад представляет собой определенное количество ячеек (как в местных накопителях, так и в нейтральном складе). Вместимость ячейки может быть принята равной размеру партии детали. Для надежного функционирования и упрощения оснастки проводится специализация ячеек, т.е. закрепление их за определенным оборудованием.