Файл: Гибкие производственные системы - основное направление комплексной автоматизации машиностроительного производства.pdf

) детали проходят полную обработку через всю систему без ожиданий.

) сокращение числа необходимых станков по сравнению с обработкой того же числа деталей на станках с ЧПУ составляет 20...50%.

Рост производительности труда влияет:

) на повышение производительности на всех стадиях производства, в том числе при проектировании, технологической подготовке, обработке, сборке, контроле, а также на всех вспомогательных работах (складирование, межцеховой и внутрицеховой транспорт). Опыт эксплуатации больших САПР для сложных изделий показывает, что производительность труда конструктора увеличивается в 4 - 5 раз, а в отдельных случаях - в 10 раз;

) возможность обеспечения длительного времени работы без присутствия человека или при ограниченном числе операторов-наблюдателей;

) сокращение числа персонала. Централизация обработки деталей, управление станками от центральной ЭВМ, устройства диагностики работоспособности и состояния станков и процессов увеличивают возможности многостаночного обслуживания. Оператор становится управляющим процессами производства, а не оператором станков. Нередки случаи, когда число операторов, обслуживающих ГПС, сокращается в 10-15 раз по сравнению с необходимым числом станочников в расчете на одинаковый выпуск продукции. На первых этапах внедрения ГПС может увеличиваться число программистов и других инженерно-технических работников, однако и в этом случае общее число персонала сокращается не менее чем на 30 %.

2. Общая схема ГПС

ГПС представляет собой систему с комплексно автоматизированным производственным процессом, работа всех компонентов которой (технологического оборудования, транспортных средств, средств контроля и инструментообеспечения и др.) координируется как единое целое системой управления, обеспечивающей быстрое изменение программ функционирования технических средств системы при смене объекта производства (рис. 7.1).

Технологическая система представляет собой совокупность взаимосвязанных технологических машин (станков с ЧПУ, роботов, манипуляторов и др.), осуществляющих формообразование деталей в автоматическом режиме.

Транспортная система состоит из транспортных и накопительных устройств, осуществляющих межоперационное хранение и доставку заготовок, приспособлений, готовых деталей к основному технологическому оборудованию и автоматическому складу.

Складская система служит для хранения нормативного запаса заготовок, приспособлений и инструмента выдачи их в производство, накопления и хранения готовых деталей.

Система инструментообеспечения осуществляет оперативную подготовку и хранение инструментальных наладок и приспособлений, а также его контроль, учет и доставку инструмента и оснастки к основному технологическому оборудованию.

Система контроля осуществляет: контроль технических средств ГТ1С и деталей; диагностику работоспособности автоматического оборудования, входящего в состав технологической, транспортной, складской систем и системы инструментообеспечения, контроля.

Система управления состоит из средств вычислительной техники в виде управляющего вычислительного комплекса со средствами программного обеспечения и осуществляет: разработку оперативных заданий для станков и систем обслуживания (переработка, передача и накопление информации, относящейся к согласованию перемещения в пространстве и времени заготовок, инструментов, оснастки и др.); учет выполнения плановых заданий; управление технологическим и вспомогательным оборудованием (переработка, передача и накопление информации, относящейся к технологическим режимам обработки, маршрутам и др.).

2.1 Составные части ГПС

Составными частями ГПС являются:

гибкий производственный модуль (ГПМ) - единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему;

роботизированный технологический комплекс (РТК)-совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы.

При этом необходимо учитывать следующее:

1)РТК, предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в систему;

2)в качестве технологического оборудования может быть использован промышленный робот;

3)средствами оснащения РТК, обеспечивающими их функционирование, могут быть: устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и другие.

Роботизированная технологическая линия - совокупность технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами для выполнения операций в принятой технологической последовательности.

Роботизированный технологический участок - совокупность роботизированных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами, в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

2.2 Система обеспечения функционирования и управление ГПС

Система обеспечения функционирования 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 систему обеспечения функционирования ГПС входят:

) автоматизированная транспортно-складская система (АТСС);

2)автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО);

3)система автоматизированного контроля (САК); 4) автоматизированная система удаления отходов (АСУО); 5) автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП); 6) автоматизированная система научных исследований (АСНИ); 7) система автоматизированного проектирования (САПР); 8) автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП); 9) автоматизированная система управления (АСУ) и т. д.

Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС) - система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для укладки, хранения, временного накопления, разгрузки и доставки предметов труда, технологической оснастки.

Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО) - система взаимосвязанных элементов, включающая в себя участки подготовки инструмента, его транспортирования, накопления, устройства смены и контроля качества инструмента, обеспечивающие подготовку, хранение, автоматическую установку и замену инструмента.

Более важным становится управление гибким производством. Заказы-наряды на работу, производственные программы и график прохождения компонентов по всему технологическому маршруту - все это находится в центральной управляющей ЭВМ и ЭВМ подсистем всего производства. Каждая ЭВМ имеет сеть связанных микропроцессоров, которые управляют отдельными технологическими операциями. Каждая отдельная ЭВМ ведет учет фактического выполнения операций, осуществляет слежение за процессом.

Это, конечно, не означает, что сама технология перестает быть важным элементом в таких системах, но следует подчеркнуть, что настоящий успех гибкого производства достигается за счет организации производства.

Большинство действующих и создаваемых в разных странах мира гибких систем автоматизируют какой-то один технологический процесс: механообработку, сварку, окраску, сборку. Начали появляться гибкие системы в кузнечнопрессовом и литейном производствах. Как правило, эти системы включают в себя автоматизированные на базе ЭВМ конструирование деталей, технологическую подготовку и планирование производства. Однако еще нет примеров сквозной гибкой автоматизации всего комплекса производственных задач, как говорится, «от ворот до ворот» завода, т. е. полной интеграции производства.

3. ГПС в машиностроении

Автоматизация производственных процессов на основе внедрения роботизированных технологических комплексов и гибких производственных модулей, вспомогательного оборудования, транспортно-накопительных и контрольно-измерительных устройств, объединенных в гибкие производственные системы, управляемые от ЭВМ, является одной из стратегий ускорения научно-технического прогресса в машиностроении.

Обычно в машиностроении с точки зрения объема выпуска производство подразделяется на единичное, серийное и массовое. К единичному производству относятся детали, выпускаемые партиями по 10шт. для крупногабаритных изделий (самолеты, большие турбины, насосы и др.) и по 300 шт. для простых изделий; к серийному производству - соответственно от 10 до 300 шт. (морские двигатели, крупногабаритные электромоторы, промышленные тракторы и др.) и 300... 15 000 шт.; к массовому производству - соответственно свыше 200 шт. (крупные изделия) и свыше 10000 шт. (автомобили, крепежные изделия, холодильники, бытовые приборы и пр.)

Анализ действующих ГПС показывает, что на них обрабатываются детали партиями от 3 до 500 шт. Однако на отдельных ГПС выпускаются детали партиями в несколько тысяч штук.

Применение ГПС целесообразно, когда объемы производства изделий недостаточны для принятия решений о жесткой автоматизации с использованием автоматических линий и когда за ожидаемый срок жизни изделия расходы на создание автоматических линий не могут быть оправданы.

3.1 Проблемы при создании ГПС

Основными проблемами при создании и внедрении ГПС являются: контроль износа инструмента, что вызывает внеплановые потери времени на замену инструмента и необходимость проведения тщательного контроля обработанных деталей; удаление стружки из зоны обработки, особенно организация отдельного сбора стружки по видам обрабатываемых материалов; автоматический активный контроль размеров деталей в процессе обработки и т. д.

Весьма важным при проектировании ГПС является проведение тщательного технологического анализа и определение уровня гибкости производства. Эти проблемы сочетаются с организационно-техническим планированием производства.

Выбор приспособлений во многих случаях оказывает прямое влияние на работоспособность и эффективность внедрения ГПС, поэтому необходимо проработать возможность использования универсально-сборных приспособлений для однотипных деталей. Необходимо при этом решать вопросы, связанные с износом приспособлений, а также хранением и автоматизацией подачи требуемой по технологическому циклу технологической оснастки.

В создании автоматизированных манипуляционных систем для ГПС можно выделить два основных направления, связанных с применением промышленных роботов и специализированного оборудования для операций загрузки-разгрузки.

Автоматизация загрузки и разгрузки заготовок или столов-спутников, а также контроль состояния инструмента и размерный контролер не должны влиять на время цикла.

4. Оборудование, применяемое в ГПС

ГПС содержит различное основное технологическое оборудование вместе со вспомогательными средствами, обеспечивающими его работу в автоматическом режиме в течение заданного времени и возможность автоматизированной переналадки для производства большого числа изделий при переменной величине каждой партии.

Состав оборудования системы определяется конструктивно-технологическими характеристиками обрабатываемых деталей, конструкций, транспортно-складских систем, промышленных роботов, системы управления и рядом др. факторов, отражающих специфику ГПС.