Уровни автоматизации и их отличительные признаки

2. По принципу реализации  производственного процесса различают  операции:

* динамическое и статическое  ведение состояния склада материала;

динамическое и статическое ведение состояния склада инструментов;

осуществление транспортирования грузоединиц;

составление полного отчета по состоянию технологического оборудования;

отправка на склад готовых изделий.

Эффективность и производительность основного оборудования многономенклатурного производства непосредственно зависят  от уровня его использования и  загрузки.

Обеспечение загрузки оборудования в многономенклатурном производстве с учетом различной длительности производственных циклов на смежных  технологических позициях является одной из центральных теоретических  и практических проблем, с которыми приходится сталкиваться как при  проектировании, так и при эксплуатации ГПС.

Загрузка оборудования ГПС  в многономенклатурном производстве определяется планом. Различают объемные и календарные планы (расписания).

Первые устанавливают  укрупненные балансы технологического времени по видам операций и фондов времени работы оборудования; вторые доводят объемные планы до регламентации  временных технологических последовательностей  выполнения работ на рабочих местах.

При проектировании ГПС многономенклатурного производства выбор производственных (и технологических) структур осуществляется только на основании объемных планов.

Расписание работы оборудования многономенклатурной ГПС создается  в процессе Эксплуатации с учетом реальной производственной ситуации.

Гибкие автоматизированные системы. По организационной структуре  ГПС разделяются на следующие  виды;

гибкая автоматическая линия (ГАЛ) -- гибкая производственная система, в которой технологическое оборудование располагается в принятой последовательности технологических операций;

роботизированная технологическая линия (РТЛ) -- совокупность роботизированных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами хотя выполнения операций в принятой технологической последовательности;

гибкий автоматизированный участок (ГАУ) -- гибкая производственная система, функционирующая по технологическому Маршруту в соответствии с расписанием загрузки оборудования, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;

· Роботизированный технологический  участок (РТУ) - совокупность единиц технологического оборудования, связанных между собой  транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых  одним или несколькими промышленным роботами, в которой предусмотрена  возможность изменения последовательности использования технологического оборудования;

· гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) -- гибкая производственная система, представляющая собой совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких автоматизированных участков и роботизированных технологических  участков, что обеспечивает возможность  изготовления изделий заданной номенклатуры.

Основным элементом технологического оборудования, из которого строятся различные  ГПС, являются роботизированные технологические  комплексы (РТК) и гибкие производственные модули (ГПМ).

РТК -- это совокупность, образованная единицей технологического оборудования, промышленным роботом и средствами пристаночного оснащения, автономно функционирующая и совершающая многократные технологические циклы.

ГПМ -- это единица технологического оборудования с программным управлением  и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные технологические  циклы, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий  различной номенклатуры (разумеется, в установленных пределах их типоразмеров и других технических характеристик), имеющая возможность встраивания  в ГПС.

ГПС организуются преимущественно  для комплексной обработки, обеспечивающей выпуск полностью обработанных деталей. Однако в ряде случаев отсутствует  необходимый набор гибких производственных модулей для комплектования ГПС  с полным циклом обработки деталей. В таких ситуациях, а также  в силу специфических особенностей реализации технологических процессов  на тех или иных предприятиях организуются ГПС с вынесением некоторых операций на другие производственные участки. Эти  участки по сравнению с указанной  ГПС могут иметь и более  низкий уровень автоматизации. ГПС  для предварительной обработки  целесообразно объединять с переналаживаемым комплексами резки заготовок  и размешать в заготовительных  цехах и производствах. По своей  структуре ГПС разделяются на простые и сложные.

Простая ГПС - это производственная система, предназначенная для выполнения технологического процесса или его  законченной в организационном  отношении части. Она состоит  из нескольких ГПМ, отдельных станков  или РТК, объединенных автоматизированной транспортно - накопительной системой (ТСС).

Сложная ГПС -- это гибкая производственная система, в состав которой входят единицы основного  технологического оборудования (ГПМ, РТК  или переналаживаемые станки), вспомогательное  оборудование, система обеспечения  функционирования производства (СОП) и  уггравляюще-вычислительный комплекс (УВК). В состав сложной ГПС могут входить как простые ГПС, так и отдельные станки, например для подготовки баз и выполнения финишных операций; система обеспечения функционирования производства, включающая участки хранения и настройки инструмента, сборки приспособлений, мойки деталей, технического контроля, отделения для переукомплектования, установки и переустановки деталей; системы транспортирования и хранения деталей и инструментов, уборки отходов производства (в том числе стружки), подачи масла и эмульсии, а также ремонтные службы (в том числе занятые на работах по механике, гидропневмоавтоматике и гидропневмоприводу, электроприводу и электрике по электронике).

Рассмотрим это несколько  подробнее.

Создание ГПС является неотъемлемой частью проектирования или  реконструкции предприятия с  учетом принципов группового производства. Всякая ГПС включает в себя два  комплекса: производственный и управляюще-вычислительный. Заметим, что степень автоматизации и соответственно доля функций управления, возложенных на компьютерную управляюще-вычислительную систему, может быть различной. Однако все необходимые для данной производственной системы функции управления должны выполняться. Часть этих функций выполняется компьютерным комплексом, а часть -- управляющим персоналом. Таким образом, система управления ГПС в общем случае представляет собой человеко-машинный комплекс.

Производственный комплекс включает в себя собственно производственную систему и систему обеспечения  функционирования производством (СОП).

В общем случае в систему  обеспечения производства входят:

автоматизированная транспортная и транспортно - складская система (АТСС);

автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО);

система автоматизированного контроля (САК);

система автоматизированного удаления отходов (АСУО):

* система обеспечения  профилактики и ремонта оборудования (СПР);

* система автоматизированного  проектирования, конструкторского  и технологического (САПР-К и САПР-Т)

* автоматизированная система  технологической подготовки производства (АС ТПГТ);

автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП);

автоматизированная система управления гибкой производственной системой (АСУ ГПС) и некоторые другие системы.

Состав оборудования для  ГПС, а также состав, функции и  оборудование интегрированной системы  обеспечения функционирования производства определяются исходя из конкретной производственной ситуации на том предприятии, где  предполагается организовать ГПС, а  также из возможностей и экономической  эффективности поставок перспективного оборудования. При организации гибких автоматизированных участков по структурным  схемам /./, 1.2, 1.3, 1.4, 7.5и 1.8 система обеспечения функционирования производства оказывается вынесенной за пределы участка, а накопители размещаются на площади самого этого участка.

При организации цеховых  ГПС с применением структур в  соответствии со схемами 1,6 и 1.7 все  системы, как и все технологическое  оборудование, размещаются на площадях, отводимых непосредственно под  ГПС. Реализация ГПС по схеме 1.1 рекомендуется  для одностороннего расположения станков, а по схемам 1.2 к 1.6 -- для двустороннего  расположения.

Для перемещения и складирования  заготовок, деталей, инструмента и  приспособлений применяются транспортные роботы, которые позволяют устанавливать  тару, поддоны и сменные приспособления-спутники (палеты) на приемные устройства и накопители отдельных станков и в общеучастковые накопители. При организации ГПС по схемам 1.3, 1.4 и 1.7 транспортные роботы обеспечивают перемещение и накопление деталей на одном уровне высот. Для размещения оборотных заделов, инструмента и приспособлений, предназначенных для последующей механической обработки, используются механические накопители-подъемники. Подобные схемы могут применяться как для одностороннего, так и для двустороннего расположения станков. Схема 1.5 применяется для таких ГПС, у которых предусматривается организация общего склада-накопителя. Для загрузки станков транспортный робот захватывает тару или спутник из стеллажа-накопителя и устанавливает на локальный накопитель или же на пристаночное загрузочно-разгрузочное устройство. При использовании структуры в одном транспортном блоке применяется перемещение по двум уровням.

 

На верхнем уровне перемешается устройство циклическогодействия, транспортирующее тару, поддоны и спутники к рабочим местам. На нижнем уровне осуществляется возврат тары, поддонов и спутников от рабочих мест тосте каждой технологической операции. Обычно для выполнения операций по возврату используется роликовый приводной конвейер.

Кроме указанных, возможны и  иные схемы компоновок ГПС, использующие роликовые конвейеры в сочетании  с различными поворотными и подъемными устройствами, а также с цепенесущими конвейерами.

Различные схемы таких  устройств. Вдоль линейной или замкнутой  трассы конвейеров могут разместиться до 25 станков, а также общеучастковые накопители. Система обеспечения функционирования производства вынесена за пределы участка.

Наконец, практически применяются  ГПС. использующие для межоперационных перемещений напольные рельсовые транспортные устройства, а также безрельсовые устройства без водителей. перемещающиеся по специальным проездам. Количество установленных станков определяется размерами выпуска. Использование подобных схем целесообразно для производственных участков, в которых станки располагаются группами разнообразной конфигурации и требуется создание криволинейных трасс для межоперационных перемещений, а также в тех случаях, когда различные склады и участки подготовки производства размещаются в отдалении от технологического оборудования. Транспортные трассы в таких случаях обычно бывают закольцованы.

Различные варианты подобных структур ГПС.

Система управления ГПС относится  к многоуровневым иерархическим  системам управления. Для иерархических  систем характерно то, что информационно-управляющее  взаимодействие происходит только между  расположенными рядом уровнями иерархии управления. Например, третий уровень  управления не может передавать управляющие  воздействия на первый уровень управления, минуя второй. В случае структур ГПС к нижнему уровню управления относятся устройства числового  программного управления отдельными станками, устройства управления краном-штабелером и отдельными устройствами, входящими  в транспортно-складскую систему. Средний уровень системы управления ГПС обеспечивает прием плановых заданий от верхнего уровня системы  управления (независимо от того, составляются эти плановые задания с помощью  компьютерных систем или же человеком), автоматизацию оперативного управления централизованными службами обеспечения  производства, координирует работу систем нижнего уровня. Наконец, на верхнем  уровне управления ГПС производится разработка плановых и директивных  документов (или массивов), определяющих функционирование данной ГПС в течение  рассматриваемого временного интервала.

Информационной базой  для управления ГПС является компьютерная модель, отражающая состояние этой ГПС и включающая модель склада-накопителя, транспортно-накопительной системы  и пунктов загрузки-выгрузки.

Основные задачи компьютерной техники при управлении ГПС следующие:

оперативно-календарное планирование производства, включая подетальное планирование на месяц, расчет сменно-суточного задания, расчет подетально-операционного плана на заданный период времени, отображение, контроль и коррекция сменно-суточных заданий, формирование партий запуска и выпуска, расчет загрузки оборудования;

технологическая подготовка производства, включая планирование и учет комплектования ГПС инструментом, оснасткой и управляющими программами на заданный календарный период, планирование обеспечения ГПС заготовками, разработку карт наладок и укомплектовочных карт инструмента, автоматизацию разработки технологических процессов и управляющих программ для станков с ЧПУ;

оперативное управление и ведение отчетности, включая выполнение сменно-суточных заданий, комплектование заказов, обеспечение заготовками, запуск деталей в обработку и их движение, возникновение брака, поступление и местонахождение грузоединиц в складах-накопителях, работу и простой оборудования;

технико-экономическое планирование и учет, включая учет выполнения производственной программы за сутки, смену и с начала месяца, расчет плана технико-экономических показателей ГПС и учет его выполнения;

3. Основные признаки по  которым различают автоматические  линии

Рассмотрим классификации  автоматических линий машиностроительного  производства по различным признакам.

По технологическому признаку различают линии механообработки, сборки, сварки, окраски и т.д., а  также комплексные линии. Последние  включают позиции штамповки, механообработки, термообработки и сборки. Наиболее часто такие линии встречаются  в подшипниковом производстве и  при изготовлении деталей автомобилей.

По технологической гибкости линии бывают непереналаживаемые, для -групповой обработки и гибкие. Линии для групповой обработки проектируются по условной детали, которая включает все элементы данной детали. Детали одной группы относятся К одному типу деталей (валы, диски, рычаги), имеют одинаковый технологический маршрут обработки и отличаются только размером поверхностей. Примером могут служить вилки карданных валов, промежуточные валы коробки передач, ступицы колес различных автомобилей.

Непереналаживаемые линии проектируются для обработки деталей с большой программой выпуска, конструкция которых не меняется длительное время (например, детали подшипников качения, изделия оборонной промышленности). Гибкие линии обладают возможностью переналадки для обработки однотипных, хотя и различных деталей, имеющих одинаковый маршрут обработки.