Организация гибкого автоматизированного производства

2. возможность быстрой  переналадки оборудования, устройств  накопления и ориентации при  смене предметов производства;

3. компоновочная и  программная стыковка основного оборудования с транспортно-складскими системами, измерительными установками;

4. загрузка заготовок  и выгрузка готовых изделий  с технологического оборудования;

5. контроль и коррекция  режимов ТП в соответствии  с установленным критерием оптимизации;

6. контроль геометрических  размеров обрабатываемых деталей  и соответствующая коррекция  для достижения заданных размеров;

7. контроль за состоянием  инструмента;

8. замена поломанного  или изношенного инструмента;

9. сбор и удаление  отходов за пределы технологического оборудования;

10. контроль наличия,  расхода и других параметров  технологических сред (например, смазочно-охлаждающих  жидкостей);

11. поиск неисправностей (диагностика) узлов станка и  системы управления;

12. осуществление связи с верхним уровнем управления по передаче управляющих воздействий и учетной информации.

Наиболее полно перечисленным  требованиям отвечают станки сверлильно-фрезерно-расточной  группы - обрабатывающие центры - для  обработки корпусных и плоскостных  деталей. В их конструкциях заложены такие принципиально важные технические решения, как автоматизация смены деталей, инструмента, автоматический контроль обрабатываемых деталей.

Наиболее перспективным  направлением в области создания ГПМ механообработки является использование в составе данных ГПМ блочно-модульных ПР. Применение блочно-модульного принципа построения ПР позволяет из ограниченного типового ряда функциональных элементов создавать ПР различного назначения без избыточного числа степеней подвижности и устройств, упростить их конструкцию и обслуживание, сократить сроки и затраты на их изготовление, освоение, внедрение и эксплуатацию.

Станочный комплекс ГПС  может быть представлен в виде отдельных одно- и многоцелевых станков  с ЧПУ, гибких производственных модулей (ГПМ), роботизированных технологических комплексов (РТК). При подборе станков для ГПС пользуются двумя принципами: принципом взаимодополняющих станков и принципом взаимозаменяемых станков.

Принцип взаимодополняющих  станков соответствует их традиционному набору и расположению на участке в технологической последовательности. Недостатком производства, построенного на этом принципе, является низкая технологическая надежность, потому что выход из строя какого-либо станка, имеющегося в составе ГПС в единственном экземпляре, сразу же уменьшает номенклатуру выпускаемых деталей.

Принцип взаимозаменяемых станков состоит в том, что  для обработки поверхностей различных  деталей используются станки одной  модели (одной группы). Выход из строя  какого-либо станка в этом случае приведет лишь к некоторому снижению производительности ГПС, но не к сужению номенклатуры выпускаемых деталей. Применение этого принципа является наиболее эффективным, если гибкое производство построено на основе многооперационных станков. При этом все станки можно загрузить только выполнением одних операций, а можно на разных станках выполнять последовательный ряд операций по изготовлению одновременно одной, двух или более деталей разных наименований.

По степени автоматизации  ГПС подразделяются на гибкие производственные комплексы и гибкие автоматизированные производства. Гибкий производственный комплекс (ГПК) — это гибкая производственная система, состоящая из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления ГПС и автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС), автономно функционирующей в течение заданного времени и имеющей возможность встраиваться в систему более высокого уровня. Гибкое автоматизированное производство (ГАП) — гибкая производственная система, состоящая из одного или нескольких ГПК, объединенных АСУ производством и автоматизированной транспортно-складской системой, производящая автоматизированный переход на изготовление новых изделий при помощи системы автоматизированного проектирования (САПР), автоматизированной системы научных исследований (АСНИ), автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП).

Таким образом, главнейшими  источниками технико-экономической  эффективности при объединении  станков с ЧПУ в ГПС являются:

• повышение коэффициента использования станков;
• увеличение коэффициента сменности;
• уменьшение вложений в оборотные фонды из-за сокращения в несколько раз производственного цикла, что приводит к снижению величин незавершенного производства;
• снижение количества производственного и обслуживающего персонала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ГПК

 

 

2.1 Расчет  потребного количества и загрузки  основного технологического оборудования

 

При выборе оборудования, используемого в ГАП, необходимо предусмотреть возможности его стыковки с промышленными роботами и модернизации под адаптивный контроль технологического процесса.

Исходя из операций, предусмотренных  для обработки заданной номенклатуры деталей, устанавливаем, что модуль обработки проектируемого гибкого комплекса должен включать токарные и фрезерные станки.

Количество потребного оборудования определяется в два этапа: предварительно – на основе данных о трудоемкости, годовой программы и окончательно – с учетом графика загрузки оборудования.

Предварительное количество обрабатывающего оборудования рассчитывается по формуле:

где

t_штi – штучное время, мин;

N_i – годовая программа изготовления детали, шт.;

Р_i – транспортная партия или емкость кассеты, (Таблица 3)¹ шт.;

t_з.р- время загрузки-разгрузки обрабатывающего модуля (таблица 4)² мин;

t_нал – время наладки оборудования на новую операцию t_нал= t_шт+15 мин;

N_i / n_i – принимаем равным 12.

F_д – годовой действительный фонд времени работы единицы оборудования в 3 смены (342900 минут).

Коэффициент загрузки (К_з) оборудования определяется по операциям как отношение расчетного количества (R_р) к принимаемому (R_пр):

 

К_з =R_р /R_пр

 

Предварительное количество обрабатывающего оборудования для  токарного станка на первой операции (Т):

= 0,11 шт.

= 0,11 шт.

= 0,17 шт.

= 0,13 шт.

= 0,17 шт.

= 0,21 шт.

=  0,14 шт.

= 0,23 шт.

=  0,21 шт.

= 0,28 шт.

=  0,25 шт.

= 0,29 шт.

Суммарное количество токарных станков для первой операции:

= 0,11 + 0,11 + 0,17 +0,13 + 0,17 + 0,21 + 0,14 + 0,23 + 0,21 + 0,28 + 0,29 + 0,25 = 2,3 3 станка

 

Предварительное количество обрабатывающего  оборудования для токарного станка на второй операции (Т₁):

= 0,08 шт.

= 0,09 шт.

= 0,1 шт.

= 0,08 шт.

= 0,06 шт.

= 0,09 шт.

= 0,11 шт.

= 0,19 шт.

= 0,17 шт.

= 0,12 шт.

= 0,21 шт.

= 0,19 шт.

Суммарное количество токарных станков  для второй операции:

= 0,08 + 0,09 + 0,1 + 0,08 + 0,06 + 0,09 + 0,11 + 0,19 + 0,17 + 0,12 + 0,19 + 0,21 = 1,48 2 станка

 

Предварительное количество обрабатывающего  оборудования для фрезерного станка на третьей операции (Ф):

 

= 0,06 шт.

= 0,04 шт.

= 0,05 шт.

= 0,03 шт.

= 0,03 шт.

= 0,06 шт.

= 0,04 шт.

= 0,08 шт.

= 0, 13 шт.

= 0,08 шт.

= 0,08 шт.

= 0,05 шт.

Суммарное количество фрезерных  станков для третьей операции:

= 0,06 + 0,04 + 0,05 + 0,03 + 0,03 + 0,06 + 0,04 + 0,08 + 0,13 + 0,08 + 0,08 + 0,05 = 0,73   1 станок

 

Коэффициент загрузки оборудования токарного станка для первой операции:

 

К_з (Т)= 2,3 / 3 = 0,76

 

Коэффициент загрузки оборудования токарного станка для второй операции:

 

К_з (Т₁)= 1,48 / 2 = 0,74

 

Коэффициент загрузки оборудования фрезерного станка для третьей операции:

 

К_з (Ф)=0,73 / 1 = 0,73

 

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА  ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ,  ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ (ПР).

 

Основными элементами производственно-технологической  части ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения функционирования.

ГПМ - это единица технологического оборудования для производства изделий  произвольной номенклатуры в установленных  пределах значений их характеристик  с ЧПУ, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции, имеющая возможность встраиваться в более сложную ГПС.

Модуль робототехники (МРТ) – это переналаживаемая на заданную номенклатуру изделий совокупность промышленных роботов и манипуляторов, которые обеспечивают функционирование ГПК по малолюдной технологии, выполняя двигательные и рабочие функции руки человека, и управляются оператором. МРТ предназначены для распознавания объектов, и манипулирования ими. Объектами манипулирования могут быть заготовки, полуфабрикаты, готовые детали, инструмент. МТР непосредственно связан с модулями обработки, складирования, комплектации, инструментального транспортирования, контроля качества и модулем удаления отходов. Модуль межоперационного транспортирования объединяет транспортными связями модули обработки, складирования, комплектации и инструментального обеспечения. Он входит в АТСС, обеспечивающую технологическую связь между всеми единицами оборудования.

Модуль межоперационного транспортирования  должен включать в свой состав автоматическое напольно-транспортное средство (АНТС) – транспортный робот, систему управления и систему транспортного обеспечения. Модуль выполняет следующие задачи:

- прием тары с рабочего стола  автоматизированного склада;

- перемещение тары к ГПМ обработки;

- замену тары с обработанными  деталями на тару с заготовками;

- замену контейнера системы  уборки отходов;

- транспортирование тары с готовыми  деталями на участок контроля;

- замену тары с обработанными  деталями на тару с деталями  прошедшими контроль;

- транспортирование деталей на  склад.

Модуль складирования и комплектации является составной частью АТСС и  состоит из пульта управления, склада-накопителя, автоматического крана оператора  и погрузочно-разгрузочных устройств, склада.

Тип, размеры, объем модуля определяется с учетом размера заготовок, партии деталей, количества оснастки, массы заготовок, количества деталеопераций, наличия резерва пустых ячеек.

 

Количество транспортных средств  определяется по формуле:

 

 

 

 

где t_тр- суммарное время занятости средства транспортированием грузовой единицы;

О – среднее число операций изготовления деталей (3);

F_тр – годовой действительный фонд времени работы транспортных средств при работе в 3 смены (5715 час);

_- годовая производственная программа всей номенклатуры деталей, шт.;

Р – транспортная партия, шт.

Время занятости транспортного  средства складывается из:

1. Подвода РТ в зону технического обслуживания (t₁):

t₁= l₁/v = 3,07 / (10/1,5)=0,5 мин

где l₁- длина, м

v – скорость м/мин

(l₁= 3,07м     v= 10м за 1,5 мин)

2. Снятия грузовой  единицы

l₂=7,71м; t₂= 7,71/(10/1,5) = 1,2 мин 1 мин

3. Установления новой  грузовой единицы 

l₃= 12,35м; t₃=12,35/(10/1,5) = 1,9 мин 1 мин

 4. Подвода РТ к станку

t₄= 0,5мин          l₄= 14,13м

5. Снятия грузовой  единицы

t₅= 1 мин

6. Установления грузовой единицы

t₆= 1 мин

Расчет трудоемкости по операциям:            

 

Первая операция

Т_тр1= (l₁/ v *1,5+ t₂+ t₃) *2*R_о (Т) = (3,07 / (10/1,5) * 1,5 + 0,5 + 0,5)*2*3=  10,5 мин

 

Вторая операция