Файл: В.А. Полетаев Ориентация (Часть2).pdf

15

корения сменяемости изделий в машиностроении. Таким образом, повышение производительности жестких автоматических линий и заводов было достигнуто за счет полной потери их мобильности.

Совершенно иная ситуация на предприятиях с мелкосерийным характером производства, на доли которых как у нас в стране, так и в других промышленно развитых странах приходится 75-80 % машиностроительной продукции (это тепловозы, суда, самолеты, строительнодорожные машины, энергетическое, химическое и металлургическое оборудование и т.д.). Соответственно детали и узлы для них изготавливаются мелкими партиями. В этих условиях традиционное автоматическое оборудование экономически нецелесообразно.

Перед промышленностью стоят, по существу, две различные задачи. Массовое и крупносерийное производства надо наделить надлежащей гибкостью. А мелкосерийное и единичное производства - комплексно автоматизировать с таким расчетом, чтобы они приобрели наряду с гибкостью и лучшие черты массового производства: непрерывность, ритмичность, высокий темп выпуска изделий. Идея гибких автоматизированных производств позволяет решить обе эти задачи. Гибкое производство — это производство, которое позволяет предприятию за короткое время и при минимальных затратах на том же оборудовании регулярно переходить на выпуск новой или коренным образом улучшенной продукции произвольной номенклатуры, но в пределах определенного назначения.

Гибкое автоматизированное производство является наивысшей интеграцией достижений НТП и в значительной степени связано с электронизацией производства. Электронизация производства означает автоматизацию с широким использованием ЭВМ, математического программирования и числового программного управления. Основу гибкого автоматизированного производства составляют легкопереналаживаемое оборудование с ЧПУ, промышленные роботы, групповая технология и управляющие устройства на базе ЭВМ.

В гибких автоматизированных производствах используются станки с ЧПУ со встроенной ЭВМ, которые обладают не только высокой гибкостью и возможностью автоматизации изготовления или сборки при выполнении сколь угодно сложных работ, но и позволяют осуществлять контроль параметров изготавливаемого изделия, диагностику состояния станка и инструментов и многие другие функции, а также

16

легко встраиваться в автоматизированные системы, благодаря наличию ЭВМ в ЧПУ.

Внедрение станков с ЧПУ позволило за последние 20-25 лет увеличить точность обработки в 100 раз и сократить трудоемкость в 2,5 раза. Однако станок-автомат с ЧПУ не освобождает человека от необходимости ставить, закреплять и снимать заготовки и детали, транспортировать детали и инструменты со складов и обратно, от станка к станку, укладывая каждый раз их в тару или приспособление. Все эти процедуры требуют от рабочего не столько квалификации, сколько физических усилий, расширить частично рабочие возможности станков позволили обрабатывающие центра - многооперационные станки с ЧПУ. Главной отличительной особенностью таких агрегатов стал магазин с обширным набором (до 100 и более) различных инструментов. Любой из них в нужный момент, который задан программой, извлекается из магазина с помощью устройства типа автооператора и автоматически устанавливается в рабочее положение, например, зажимается в шпинделе станка, а выполнив свою часть работы, возвращается в магазин.

По существу, обрабатывающий центр (ОЦ) заменяет несколько станков с ЧПУ. Один раз установив заготовку на рабочий стол, ее можно подвергать самой разной обработке: проточить сложные поверхности, выфрезеровать пазы и углубления, просверлить отверстия и нарезать в них резьбу. Благодаря такой концентрации операций на одном рабочем месте, высокому уровню автоматизации и резкому сокращению вспомогательного времени трудоемкость обработки при использовании центров в 3-5 раз ниже, чем в случае применения универсальных станков. Но ОЦ не может работать без обслуживающего персонала, необходимо производить те же ручные операции, что и при использовании обычных станков с ЧПУ, но в несколько меньшем объеме.

Внедрение высокопроизводительных станков с ЧПУ в серийном производстве при традиционной форме организации не привело к значительному повышению производительности труда и сокращению общего цикла производства продукции. Это связано с тем, что при изготовлении деталей партиями в серийном производстве они только 5 % времени находятся на станках, а 95 % времени находятся на контроле, пролеживают на складах, дожидаясь своей очереди, перемещаются от станка к станку, от станка к складу и обратно и т.д. Основное внимание уделяется обновлению оборудования, тогда как технология и организация производства остаются прежними, в мелкосерийном производстве

17

коэффициент загрузки станков с ЧПУ в среднем равен 0,4-0,6, а коэффициент сменности не превышает 1,3-1,6. С учетом затрат времени на профилактику, ремонт, различных потерь из 8750 часов годового бюджета только 600-900 часов станки производят продукцию, то есть 7- 10 % наличного времени.

На подавляющем большинстве машиностроительных заводов имеет место одно и то же явление, когда, несмотря на постоянное обновление основного оборудования, экономические показатели их растут очень медленно или не растут вовсе, завод как бы продолжает устаревать. Основные признаки такого "обновляющегося устаревания":

1)большой объем незавершенной продукции, значительные запасы и заделы, которые трудно поддаются учету;

2)длительный производственный цикл, растянутые сроки поставки готовой продукции;

3)отсутствие роста производительности труда, несмотря на внедрение нового высокопроизводительного оборудования, расширение мощностей;

4)низкая рентабельность производства, несмотря на обновление оборудования.

Сама жизнь требует увязки оборудования в единые гибкие производственные систем с непрерывным циклом работы на базе современной технологии и организации производства с автоматизацией основных, контрольных, вспомогательных и транспортных операций и исключением пролеживания на складах.

Для автоматизации ручного труда эффективным средством являются промышленные роботы. Промышленный робот (ПР) - это автоматическая машина, стационарная или подвижная, состоящая из исполнительного механизма в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функция. Свойство промышленного робота выполнять двигательные, управляющие функции и заменять управляющую программу (перепрограммируемость) позволяет с его помощью автоматизировать те сферы человеческой деятельности, где необходимы как широкий набор физических и интеллектуальных функций, так к возможность легкой и быстрой перестройки с одних операций на другие. В настоящее время ПР широко используются для автоматизации

18

загрузки, выгрузки, транспортирования, сборки, окраски, сварки и множества других операций.

Так, для автоматизации загрузки обрабатывающего центра применяются промышленный робот или специальное автоматическое загрузочное устройство. Пристаночный робот загружает станок с ЧПУ простыми заготовками (например, для токарной обработки), упорядоченно уложенными в тару, которая автоматически подается на позицию. Корпусные детали крепятся на подвижных платформах особой конструкции - так называемых спутниках, которые позволяют им с высокой точностью занимать на рабочем столе станка необходимое положение. Спутники, с закрепленными на них заготовками, запасаются на загрузочном устройстве или транспортере специального устройства - накопителя, стоящего рядом со станком. А в программу устройства ЧПУ вводятся команды, по которым спутники по очереди подаются на рабочий стол станка и возвращаются в накопитель. Это обеспечивает загрузку станка и его работу в течение всех трех смен.

На основе ОЦ, снабженного роботом-загрузчиком или устройством автоматической загрузки (система спутников) и системами, обеспечивающими его бесперебойную работу, создаются гибкие производственные модули (ГПМ). ГПМ - единица технологического оборудования для производства изделия произвольной номенклатуры в пределах установленных значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему. Бесперебойную работу ОЦ обеспечивают автоматические системы смены инструмента, удаления стружки, подачи охлаждающей жидкости, смазки, контроля параметров изделия, диагностирования отказов, неполадок в работе станка или прогнозирующие их, устройства переналадки и т.д. ГПМ - наименьшая единица гибкого автоматизированного производства. Он может в любой момент и за минимум времени переключиться на изготовление новых изделий - для этого, подготовив магазин с инструментом и спутниками, достаточно сменить программу.

Детали (узлы, изделия) для полного изготовления проходят обработку (сборку) на нескольких станках с ЧПУ или ГПМ, которые для этого объединяются в гибкие производственные системы, можно по аналогии с автоматическими линиями выстроить станки вдоль конвейера, который будет переносить спутники или детали, снятые роботами-

19

загрузчиками с одних на другие станки. Но с позиций гибкости производства это решение не лучшее. Почему, скажем, одна деталь может потребовать десять станков, а другая - восемь. Что делать с оставшимися двумя станками? Кроме того, время обработки детали на каждом из станков разное. Значит, темп конвейера будет определяться наименее производительным станком, повторно использовать станки линии невозможно, так как транспортировка по конвейеру осуществляется строго в одном направлении, поэтому в линию можно ставить несколько одинаковых станков, если в процессе изготовления повторяются одинаковые операции, которые нельзя совместить.

Чтобы максимально использовать группы станков с ЧПУ, их работу нужно синхронизировать, оптимально распределив между ними операции, исходя из конечного результата. Такую оптимизацию необходимо осуществлять каждый раз, когда на изготовление поступает деталь, отличная от предыдущей. При этом может оказаться, что по новой оптимальной схеме передавать деталь со станка на станок нужно в иной последовательности, чем раньше. Для решения подобных задач станки нужно подчинить одной ЭВМ и связать их гибкой автоматизированной транспортно-складской системой.

Автоматизированная транспортно-складская система (АТСС) - система взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств для укладки, хранения, временного накопления, разгрузки и доставки предметов труда и технологической оснастки. В основу функционирования такой транспортно-складской системы может быть положен принцип "верни на место". Центральное звено такой системы - автоматизированный склад заготовок и деталей в виде многоярусного стеллажа, который обслуживается роботом-штабелером. По команде центральной ЭВМ он достает из ячейки склада нужную заготовку (на спутнике или в специальной таре) и грузит ее, например, на тележку-робот (обычно называемую робокаром или транспортным роботом), которая направляется к станку по адресу, указанному ЭВМ. Если автоматизированный склад расположен вдоль линии станков, то ро- бот-штабелер выполняет и роль транспортного робота.

К концу обработки управляющее устройство станка через центральную ЭВМ вызывает пустую тележку. И полностью или частично готовая деталь возвращается на ней в ячейку склада. Не исключается вариант, когда для экономии времени и энергии тележкаробот, минуя склад, сразу переносит деталь с одного станка на другой. Принцип работы АТСС "верни на место" обеспечивает возможность