Файл: Петровский. Автоматизация технологических процессов и производств.pdf

90 

нирования, установки и динамической настройки: 

д

c

д

у

п

Δ

X

X

X

X

X











.                                  (68) 

Фактический размер детали отличается от размера статической настройки 

на величину размера динамической настройки. Он может, как увеличивать, так 
и  уменьшать  размер  статической  настройки.  Размер  статической  настройки 
назначается  с  учетом  размера  динамической  настройки  таким  образом,  чтобы 
обеспечить  обработку  максимального  числа  заготовок  в  пределах  допуска, 
обеспечивая при обработке партии заготовок компенсацию износа инструмента 
смещением фактического операционного размера между его предельными зна-
чениями. 

Изменение  размера  динамической  настройки  достигается  изменением  ре-

жимов резания и схем установки заготовок. Однако расчет размера динамиче-
ской  настройки  на практике  не  производят.  Его  значение  устанавливается  ме-
тодом пробных проходов при переходе между последовательными операцион-
ными размерами. На опытных заготовках уточняются расчетные режимы реза-
ния и число проходов, обеспечивающие достижение  необходимой точности. 

Современные станки оснащают системами адаптивного управления, кото-

рые ведут динамометрический контроль сил резания, перемещений узлов и ба-
зовых  поверхностей  станка.  По  результатам  контроля  минимизируют  погреш-
ности статической и динамической  настройки, обеспечивая заданную точность 
обработки. Простейшая схема подобной системы приведена в табл. 19, п.5, б). 

7. ВРЕМЕННЫЕ СВЯЗИ 

В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 

7.1. Цель и задачи построения временных связей процесса 

Автоматизированный  производственный  процесс  –  это  поток  множества 

событий, связанных причинно-следственными связями, в котором предприятие  
закупает и использует ресурсы, а производит изделия, предназначенные к  про-
даже.  Коммерческий  и  конкурентный  характер  современного  производства 
определяет  время  как  наиболее  важный  и  дорогой    производственный  ресурс, 
учет которого является основой планирования и управления производством.  

Учет  времени  ведется  в  показателях  нормирования  и  загрузки,  которые 

рассмотрены  выше в  разделе  3.  Чем  короче  цикл  автоматизированного  произ-
водственного процесса, чем выше коэффициенты загрузки, синхронизации, ис-
пользования оборудования и многостаночного обслуживания, тем эффективнее 
используется  ресурсы производственного времени. 

Цель  построения  временных  связей  –  обеспечение  выпуска  продукции  не-

обходимого качества, в течение экономически целесообразного периода време-
ни при рациональной  загрузке оборудования и персонала. 

Задачи построения временных связей – выявление причинно-следственных 

связей между событиями производственного процесса, установление вариантов 
возможной  последовательности  и  совмещения  событий,  минимизация  затрат 

91 

производственного  времени,  планирование  рациональной  загрузки  оборудова-
ния и персонала. 

7.2. Циклограмма автоматизированного цикла 

Для наглядного представления потока событий производственного процес-

са строятся циклограммы. 

Циклограмма  –  геометрическое  описание  временных  связей  и  длительно-

сти событий. За начало отсчета циклограммы принимается начало автоматизи-
рованного  цикла,  а  звенья  циклограммы  представляют  длительность  событий.  
Если события несовместимы по времени, то их общая длительность изобража-
ется на циклограмме  не  перекрывающимися  вдоль оси  времени  звеньями.  Пе-
риоды  ожидания  рассматриваются  как  отдельные  события  и  представляются 
соответствующими  звеньями,  а  замыкающее  звено  общей  длительности  собы-
тий рассчитывается по формуле: 

k

i

t

t

Т

k

i

i

i

....,

2

,

1

),

(

1

н

к











,                                       (69) 

где Т – общая длительность k последовательных событий с номерами i. 
t

iн 

– период между началом цикла и началом i – го события в цикле; 

t

iк 

– период между началом цикла и окончанием i – го события в цикле. 

Если же события совместимы, то их общая длительность изображается на 

циклограмме перекрывающимися  вдоль  оси  времени  звеньями,  а  замыкающее 
звено рассчитывается по формуле: 

k

i

t

t

Т

i

i

1,2....,

),

MIN(

)

MAX(

н

к







.                        (70) 

Цикл  и  такт  автоматизированного  процесса  являются  звеньями  цикло-

граммы  автоматизированной  системы  более  высокого  уровня.  Циклы  и  такты 
ГПМ  являются  звеньями  циклограммы  ГАУ,  циклы  и  такты  ГАУ  –  звеньями 
циклограммы ГАЦ, циклы и такты ГАЦ  – звеньями циклограммы ГАЗ. Разра-
ботка циклограмм по организационным уровням, позволяет строить их с высо-
кой степенью детализации и выявлением резервов производственного времени. 

Полный  учет  временных  связей  предполагает  разработку  циклограмм 

вплоть до операционных переходов, где они описывают временные связи меж-
ду  технологическими  движениями.  В  этом  смысле  управляющая  программа 
ГПМ является перечнем связанных событий. 

При построении циклограммы ведется более детальный, чем при нормиро-

вании, учет составляющих штучного времени, так как необходимо определить 
не  только общие  затраты  времени,  но и  их  место  в последовательности  собы-
тий, чтобы установить расписание обслуживания множества ГПМ и маршруты 
движения операторов. 

В табл. 21 приведена циклограмма отдельного ГПМ. События, представля-

емые циклограммой, включают действия оборудования и оператора. Действия 
ГПМ  и  оператора  расписаны  по  минутам.  События,  выделенные  черным  цве-
том,  являются  несовместимыми  и  происходят  последовательно  в  строго  опре-
деленные периоды цикла. События, выделенные серым цветом по отношению к 

92 

последовательным  событиям,  являются  совместимыми  и  могут  смещаться  в 
пределах одного или более циклов по усмотрению оператора. Эти события яв-
ляются компенсирующим звеном графика работы оператора при многостаноч-
ном обслуживании. Наличие таких периодов позволяет оператору работать без 
значительного напряжения и самостоятельно выбирать удобный режим обслу-
живания.  Опоздания  оператора  предотвращаются  автоматической  фиксацией 
его действий, а также автоматическими устройствами сигнализации и блокиро-
вания ГПМ по завершению контрольного числа циклов. 

Таблица 21* 

Циклограмма ГПМ 

*В таблице используются обозначения, введенные в разделе 3. 

 
На  циклограмме  показан  теоретический  цикл,  определенный  для  идеаль-

ных  условий работы  оборудования,  не  требующего обслуживания,  и  потенци-
альный цикл, который учитывает периоды планового (запуск партии заготовок)  
и сменного обслуживания ГПМ. 

Потенциальный  цикл,  как  правило,  искажается  простоями,  связанными  с 

ремонтом и неплановым обслуживанием оборудования, а также несвоевремен-
ной поставкой ресурсов. 

Приведенная циклограмма содержит показатели нормирования технологи-

ческих операций. При этом показатели штучного времени приводятся к одному 
изделию делением времени потенциального цикла на число N

ц

 обрабатываемых 

в нем изделий.   

Выполненная  в  виде  электронной  таблицы,  циклограмма  позволяет  рас-

считывать  структурные  составляющие  штучного  времени  непосредственно  по 
звеньям циклограммы, а также вести мониторинг и формировать текущие отче-
ты  с  привязкой  затрат  времени  к  конкретным  периодам  автоматизированного 
цикла. 

7.3. Понятие о действительных фондах и затратах времени 

как о случайных величинах 

Производственные процессы планируются на отчетные календарные пери-

оды, в которых ведется учет использованных ресурсов, произведенной продук-
ции,  полученных  доходов  и  прибыли.  Отчетные  периоды  определены  налого-

93 

вым и трудовым законодательством и включают фиксированный фонд времени, 
в течение которого решаются производственные задачи. 

Планируемый поток производственных событий организуется в рамках ка-

лендарного  фонда  времени  и  в  силу  множества  случайных  событий,  сопут-
ствующих реальному производству, испытывает отклонения, которые приводят 
к изменению моментов начала и длительности событий. По этой причине дли-
тельность производственных событий представляется случайными числами. 

Основными характеристиками случайного числа являются математическое 

ожидание  (номинал)  и дисперсия  (среднеквадратичное отклонение от  номина-
ла). 

Если временная связь реализуется в виде последовательности несовмести-

мых  событий,  то  числовые  характеристики  объединенного  события  можно 
определить на основе известных теорем теории вероятностей. 

Теорема 1. Математическое ожидание суммы независимых случайных чи-

сел равно сумме математических ожиданий слагаемых случайных чисел. 

Теорема 2. Дисперсия суммы независимых случайных чисел равна сумме 

дисперсий слагаемых случайных чисел. 

С учетом этих теорем общая длительность несовместимых событий ранее 

представленная формулой (64) будет определяться как математическое ожида-
ние в виде: 

k

i

t

M

t

M

T

M

k

i

i

i

1,2....,

)],

(

)

(

[

)

(

1

н

к











,                              (71) 

а дисперсия этой случайной величины будет определяться формулой: 

k

i

t

D

t

D

T

D

k

i

i

i

1,2....,

)],

(

)

(

[

)

(

1

н

к











.                         (72) 

Для совместимых событий математическое ожидание общей длительности 

буде иметь вид: 

k

i

t

M

t

M

T

M

i

i

1,2....,

)],

(

MIN[

)]

(

MAX[

)

(

н

к







,               (73) 

а дисперсия 

k

1,2....,

)],

[MIN(

)]

[MAX(

)

(

н

к







i

t

D

t

D

T

D

i

i

.                (74) 

 
Обратим внимание на то обстоятельство, что отклонения  (дисперсии)  от 

номинала для длительности объединенного события складываются, а это озна-
чает, что при разработке технологических процессов и планировании производ-
ства следует стремиться к сокращению последовательности несовместимых со-
бытий и отдавать предпочтение совместимым событиям. На циклограмме (табл. 
21) действия оператора, выделенные серым цветом, являются совместимыми по 
отношению к движениям модуля событиями, что повышает гибкость системы. 
   

7.4. Структура подготовительно-заключительного времени ГПМ 

Нестабильность моментов начала и длительности составляющих событий 

обусловлена  следующими  факторами:  нестабильностью  поставок  всех  видов 

94 

ресурсов,  отказами  оборудования,  нестабильностью  организационных  меро-
приятий, а также нарушениями трудовой и технологической дисциплины. 

Наиболее чувствительным звеном, подверженным влиянию организацион-

ных  мер  и  дисциплинарных  факторов,  является  подготовительно-
заключительное время. Нестабильность моментов начала и длительности этого 
периода  обусловлена  разнообразным  спектром  работ,  выполняемых  множе-
ством специалистов и служб. 

Подготовительно–заключительное время для станков с ЧПУ и ГПМ опре-

деляют по формуле: 

i

i

i

i

T

T

T

T

по

орг

п

пз







;                                             (75) 

где Т

пi

 – время переналадки станка и технологической оснастки; 

i

i

i

i

i

i

T

S

T

N

T

T

Р

Р

ин

ин

к

п









 ;                                         (76) 

T

оргi

 – время получения и сдачи технологической оснастки, ознакомление с чер-

тежом,  описанием  технологического  процесса,  другой  документацией;  T

поi 

  – 

время пробной обработки первой заготовки; T

кi 

– время переналадки крепежной 

оснастки; T

инi

 – время замены одного инструментального блока; T

рi

 – время рас-

точки кулачков; N

инi

 – число заменяемых инструментальных блоков; S

рi

 – число 

расточек кулачков. 
 

Рис. 32. Схема изменения состояния ГПМ при переналадке

[13]