Гибкое автоматизированное производство (ГАП) — это сложная интегрированная система, охватывающая весь жизненный цикл продукции (от конструирования до серийного производства). ГАП включает в себя следующие автоматизированные системы (элементы): 1) четыре элемента, образующие ГПС; 2) автоматизированную систему испытаний, измерений и контроля качества продукции; 3) автоматизированную систему диагностики отказов, определения и устранения неисправностей всех применяемых технических средств.
В составе ГАП имеется так же автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) обработки, контроля, транспортировки изделий и инструментального обеспечения станков.
Гибкое автоматизированное производство обеспечено также системой автоматизированного проектирования обрабатываемых деталей, режущего инструмента, приспособлений, технологий, управляющих программ (САПР).
Общие задачи управления, учета, хранения больших объемов информации, обработки информации состояния системы, оптимизация ее работы возлагается на управляющий вычислительный комплекс (Центр управления (ЦУ)).
ЦУ, выполняющий задачи АСУ цехом, посредством технических и программных средств сопряжения включен в контур заводской автоматизированной системы управления предприятием (АСУП), которая осуществляет календарное планирование, расчет сменных заданий, контролирует выполнение плана и другие функции по управлению работой предприятия
5. Технологическая подготовка производства
Технологическая подготовка производства (ТПП)- это совокупность мероприятий, которые обеспечивают полную технологическую готовность производства к выпуску нового изделия при минимальных трудовых, материальных и временных затратах.
Технологическая подготовка производства - одна из важнейших стадий системы СОНТ (создание и освоение новой техники), она довольно значительная по объему и сложности.
Технологическая подготовка производства регламентируется системой стандартов "Единая система технологической подготовки производства" (ЕСТПП), которые предусматривают единый для всех предприятий системный подход к организации этого процесса.
ЕСТПП - это установленная государственными стандартами система организации и управления процессом ТПП, которая предусматривает широкое применение типовых технологических процессов, стандартного технологического оснащения и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ.
ЕСТПП - техническая основа обеспечения комплексных систем управления качеством продукции.
Комплекс государственных стандартов ЕСТПП делится с учетом состава основных функций ТПП на пять классификационных групп:
- группа 0 - общие положения;
- группа 1-г правила организации и управления процессом ТПП;
группа 2 - правила обеспечения технологичности конструкции изделия;
- группа 3 - правила разработки и применения технологических процессов и средств технологического оснащения;
- группа 4 - правила применения технических средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ.
Технологическая подготовка производства на предприятии производится отделами главного технолога, главного металлурга, а также технологическими бюро основных цехов, в подчинении которых находятся литейные, кузнечные, механические и сборочные цеха. Материальной базой для них является инструментальный и модельный цеха, технологические лаборатории, опытное производство.
Основные этапы ТПП:
1. Разработка технологических процессов.
2. Проектирование технологической оснастки и нестандартного оборудования.
3. Изготовление средств технологического оснащения (оснащение и нестандартное оборудование).
4. Проверка и наладка запроектированной технологии и изготовленного технологического оснащения.
На первом этапе осуществляются выбор рациональных способов изготовления деталей и сборочных единиц, разработка новых технологических процессов. Содержание работ по проектированию технологических процессов состоит из таких элементов:
- выбора вида заготовок;
- разработки межцеховых маршрутов;
- определение последовательности и содержания технологических операций;
- определения, выбора и заказа средств технологического оснащения;
- установление порядка, методов и средств технического контроля качества;
- назначения и расчета режимов резания;
- технического нормирования операций производственного процесса;
- определение профессий и квалификации исполнителей;
- организации производственных участков (поточных линий);
- формирование рабочей документации на технологические процессы в соответствии с ЕСТД (Единой системы технологической документации).
На втором этапе ТПП проектируют конструкции моделей, штампов, приспособлений, специального инструмента и нестандартного оборудования, а также разрабатывают технологический процесс изготовления технологической оснастки, что должно быть достаточно универсальным, но в то же время прогрессивным, совершенным и таким, что обеспечивает высокое качество изготовляемых деталей.
На третьем этапе ТПП изготавливают все оснащение и нестандартное оборудование. Это наиболее трудоемкая часть технологической подготовки. Поэтому, как правило, эти работы проводят постепенно, ограничиваясь сначала минимальным количеством оснащение первой необходимости, а затем повышая степень оснащенности и механизации производственного процесса до максимальных экономически оправданных границ. На этом этапе осуществляют перепланировку, если это необходимо, действующего оборудования, монтаж и испытания нового и нестандартного оборудования и оснастки, поточных линий и участков обработки и сборки изделий.
На четвертом этапе ТПП выверяют и налаживают запроектированную технологию; окончательно отрабатывают детали и узлы (блоки) на технологичность: выверяют пригодность и рациональность спроектированного оснастки и нестандартного оборудования, удобство разборки и сборки изделия; устанавливают правильную последовательность выполнения этих работ; проводят хронометраж механообрабатывающих и сборочных операций и окончательно оформляют всю технологическую документацию.
Технологическая документация - это совокупность технологических документов, которые определяют технологический процесс. Состав, содержание и порядок разработки всей технологической документации регламентированы Единой системы технологической документации (ЕСТД). Назначение комплекса стандартов ЕСТД:
- использовать различные методы и средства проектирования, обработки и размножения технологических документов;
- применять единые правила оформления технических документов в зависимости от типа и характера производства, состава и вида разрабатываемых технологических процессов, способов их описания;
- создавать предпосылки для снижения трудоемкости инженерно-технических работ в сфере ТПП;
- создавать информационную базу АСУ (автоматизированная система управления) и САПР (система автоматизированного проектирования).
В зависимости от назначения виды технологических документов делятся на основные и вспомогательные.
К основным относятся:
МК - маршрутная карта;
КТП - карта технологического процесса;
КТТП - карта типового (группового) технологического процесса;
ОК - операционная карта;
КТО - карта типовой (групповой) операции;
КК - комплексная карта.
К вспомогательным документам относятся:
КЗ - карта заказа на проектирование и изготовление технологической оснастки;
КС - карта согласование технологического процесса.
Основными документами при разработке технологических процессов с технологические карты (маршрутные, операционные, карты технологического процесса). В картах указаны структура технологического процесса и его содержание, последовательность выполнения операций, режим, применяемое оборудование, технологическая оснастка, порядок сбора, регулирования, контроля и др.
Завершающим этапом разработки технологической документации является нормо-контроль. Он проводится на всех этапах разработки технологической документации. В процессе такого контроля проверяется соблюдение технологической документации норм и требований, установленных стандартами и другими нормативно-техническими документами. Порядок проведения нормо-контроля определяется государственным стандартом ЕСТД. Основным назначением нормо-контроля является повышение уровня типизации технологических процессов, сокращенной сроков подготовки производства, снижения себестоимости и улучшения качества продукции, которая выпускается.
Особенность ТПП составляет также различную степень детализации в зависимости от масштабов и типа производства. В единичном и мелкосерийном производстве, при наличии конструкторской документации, технологическая подготовка производства, как правило, ограничивается составлением технологических маршрутов и укрупненных технологических карт. Крупносерийное и массовое производство характеризуется более глубоким разделением труда и специализацией рабочих мест, поэтому этапы ТПП, технологические процессы и их оснащение разрабатываются более детально.
Специфика требований к технологической подготовки для каждого типа производства устанавливается отраслевыми стандартами и стандартами предприятий, которые разрабатываются на основе ЕСТПП.
Для выполненной отдельных работ по ТПП могут привлекаться на хозрасчетных началах специализированные организации, в том числе проектно-технологические институты (ПТИ). Они, как правило, ведут перспективные исследовательские работы, направленные на сокращение трудоемкости и сроков выполнения ТПП. Эти же организации выполняют ТПП конкретных изделий на предприятиях отрасли.
На качество и сроки ТПП влияет принятая на предприятии система организации технологической подготовки. На практике может применяться одна из трех систем организации ТПП: централизованная, децентрализованная и смешанная.
Централизованная система ТПП применяется на заводах серийного и массового производства и предусматривает создание единой для предприятия технологической службы - отдел главного технолога (ОГТ), которая осуществляет весь комплекс работ по ТПП. Производственные цеха имеют небольшие технологические бюро, которые отвечают за внедрение и корректировки спроектированных технологических процессов.
Децентрализованная система ТПП характерна для единичного и мелкого серийного производства. При этом разработка технологических процессов и текущие работы по технологическому обслуживанию выполняются силами технологических бюро цехов. ОГТ выполняет контрольные функции, осуществляет методическое руководство, а также проводит работы по типизации технологических процессов и стандартизации оснащение.
Смешанная система ТПП предусматривает разработку и внедрение технологических процессов отделом главного технолога. В этом случае цеховые технологические бюро разрабатывают технологические процессы, основанные на ранее освоенных процессах и таких, что существенно от них не отличаются.
Большую роль в проведении технологической подготовки играют заводские лаборатории. Они могут быть в составе центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ), в отделах главного конструктора, главного технолога, бюро качества и надежности, технического контроля. Технологические лаборатории совершенствуют действующие, а также разрабатывают и внедряют новые технологические процессы.
Одним из решающих направлений усовершенствования ТПП является создание и эффективное использование автоматизированных систем, основанных на широком использовании ЭВМ.
Автоматизированная система технологической подготовки производства (автоматизации технической подготовки) является подсистемой АСУП (автоматизированной системы управления предприятием) и состоит из функциональных подсистем более низкого уровня, выделенных согласно задачам, решаемым в процессе ТПП:
системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПРТП);
- системы автоматизированного проектирования технологической оснастки (САПРТО);
- системы автоматизированного проектирования производственных подразделений (САПРПП);
- автоматизированной системы управления технологической подготовкой производства (АСУТПВ).
Автоматизация технической подготовки - сложная по структуре и функционированием кибернетическая система, находящаяся в постоянном движении, реагирует на изменение данных, которые поступают в процессе проектирования от других подсистем, производственных и других подразделений, что производит соответствующие действия, в результате которых или сохраняется стабильность существующего положения, или определяется вариант соответствующего действия.
Автоматизированное проектирование ТПП - развернутый и сложный процесс переработки информации различного вида, формы и содержания. Основной целью создания автоматизации технической подготовки является ускорение и усовершенствования процессов технологического проектирования за счет автоматизации и механизации, с помощью вычислительной техники ряда сложных и трудоемких процессов проектирования, которые поддаются формальному алгоритмическому описанию.
Эффективность функционирования автоматизации технической подготовки определяется качеством построения и использования единого банка данных технологического назначения, порядком формирования и составу документации. Как правило, банк данных автоматизации технической подготовки содержит четыре группы документов:
- конструкторско-технологические характеристики проектируемых изделий, определяющих специализацию предприятия, параметры деталей, сборочных единиц, изделия в целом;
- эксплуатационно-технические характеристики оборудования и технологической оснастки, применяемых на предприятии, или такие, которые находятся на стадиях проектирования;
- организационно-технологическая документация включает технологические маршруты, операционные карты, технологические процессы изготовления деталей, сборки изделий, конструкторские и технологические спецификации, проектные линии, участка производства;
- нормативно-справочная документация, регламентирующая содержание, порядок работ в ТПП, требования, предъявляемые к ним государственными и отраслевыми стандартами, нормативной документацией предприятия.
Экономический эффект от автоматизированного проектирования достигается как вследствие снижения трудоемкости самого процесса проектирования, так и за счет использования резервов в технологических процессах, таких как повышение качества изделий, уменьшение расходов инструментов, уменьшение отходов и т. п., а также за счет оптимизации принимаемых решений, таких как оптимизация распределения припусков.
Экономический эффект от автоматизации технической подготовки определяется путем сопоставления затрат на создание системы и годовых эксплуатационных расходов на работы с ТПП до и после внедрения автоматизации технической подготовки. Экономический эффект может быть определен вследствие сокращения цикла СОНТ (создание и освоение новой техники), а также в сфере производства за счет повышения качества продукции и снижения ее себестоимости.