Для современного машиностроения характерно повышение требований к техническому уровню, качеству и надежности изделий, сокращение сроков морального старения средств техники. Это приводит к необходимости постоянного сокращения сроков проектирования при одновременном совершенствовании конструкций новых машин и технологии их изготовления, внедрения новых материалов, более точных методов расчета.
В настоящее время существуют большие возможности увеличения доходов на инвестированный капитал для тех предприятий и фирм, которые готовы к применению гибких производственных систем (ГПС). И наоборот, не будет преувеличением считать, что неудача в использовании ГПС может привести фирму к возникновению почти необратимой потери конкурентоспособности и, соответственно, доли сбыта продукции.
Именно ГПС, а не промышленные роботы знаменуют собой начало этапа научно-технической революции, который позволит в машиностроении достигнуть уровня автоматизации, давно существующего в перерабатывающих отраслях [1-5].
Безусловно, ГПС не дают ответа на все вопросы, но там, где необходимо, их преимущества нужно всемерно использовать. Причина этого довольно проста — ведь рассматривают не новый производственный процесс, который даст резкий толчок повышению производительности, а концепцию, которая коренным образом изменит все методы работы фирм — от закупок материалов и оформления заказов до распределения и сбыта готовой продукции.
С внедрением ГПС становится практически осуществимым сочетание высокой производительности с малыми размерами партии изделий и коротким периодом освоения их производства. Таким образом, стратегия производства выходит на качественно новый этап.
С точки зрения адаптивных возможностей к обновлению, номенклатуре и серийности производства можно выделить три уровня автоматизации технологических процессов:
- традиционная «жесткая» автоматизация;
- автоматизированное производство с ограниченными возможностями переналадки;
- гибкое автоматизированное производство.
Традиционная «жесткая » автоматизация технологических процессов осуществляется на основе применения полуавтоматов и автоматов, станков с программным управлением, обрабатывающих центров, автоматических линий и др. К автоматизированному производству с ограниченными возможностями переналадки можно отнести: автоматические линии, управляемые ЭВМ; роторные и роторно-конвейерные линии; роботизированное производство.
На автоматических станках все процессы обработки детали осуществляются без непосредственного вмешательства рабочего (на полуавтоматических вручную производятся установка и снятие заготовки) по заданной программе. Изменить или полностью заменить программу работы автомата крайне сложно, а часто и невозможно. По этой причине такие станки применяются в серийном и массовом производстве.
Преимуществом станков с числовым программным управлением (ЧПУ) является увеличение количества выполняемых операций, сокращение времени обработки и относительная простота переналадки. Применение станков с ЧПУ дало возможность значительно повысить производительность труда (в 2-4 раза), однако загрузка их заготовками и выгрузка обработанных деталей осуществляются вручную. Кроме того, станки с ЧПУ имеют ограниченный набор инструментов.
Обрабатывающий центр (ОЦ) — многопозиционный станок с ЧПУ — оснащен устройствами для размещения большого набора инструмента (магазины) и системой автоматической замены инструмента. В магазинах ОЦ можно разместить до 150 различных инструментов, позволяющих выполнять достаточно большое число операций. Важнейшим преимуществом является то, что эти многочисленные операции осуществляются без снятия заготовки со станка. Применение обрабатывающих центров обеспечивает высокую точность обработки; производительность труда при их использовании возрастает в 3-4 раза. Однако ОЦ с ЧПУ выполняют только часть технологических операций по производству готовой продукции. Для получения готового изделия заготовка должна пройти обработку на нескольких станках с ЧПУ.
Автоматическая линия (АЛ) — это система автоматически действующих станков, связанных транспортными средствами, которая имеет единое управляющее устройство. Возможна компоновка АЛ из автоматических станков, станков с ЧПУ и ОЦ. В одной автоматической линии могут работать все указанные элементы в различных сочетаниях. Автоматические линии отличаются высокой производительностью, однако каждую из них изготавливают для обработки вполне определенной детали. При изменении конструкции детали производят новую компоновку линии, ее переналадку с частичной или полной остановкой производства.
Отличительной особенностью роторных (РЛ) и роторно-конвейерных (РКЛ) линий является то, что технологические операции выполняются в процессе совместного транспортирования обрабатываемых заготовок и инструмента, расположенных на замкнутых транспортирующих устройствах (роторах).
Роторные линии представляют собой автоматические линии машин, принцип действия которых основан на совместном движении по окружности инструмента и обрабатываемого им предмета. Все операции по установке детали в ротор, ее обработке и выталкиванию производятся за один неполный оборот диска. Преимущества РЛ — конструктивная простота, надежность, точность и огромная производительность, недостаток — малая гибкость.
Значительно большей гибкостью обладают РКЛ. В таких линиях инструментальные блоки располагаются не на дисках роторов, а на огибающем их конвейере. В этом случае переналадка РКЛ на выпуск новой продукции сводится к автоматической замене инструмента.
Промышленный робот — это автономно-функционирующая машина (автомат), предназначенная для воспроизведения некоторых двигательных и умственных функций человека при выполнении основных и вспомогательных производственных операций без непосредственного участия человека. Различают три поколения роботов:
1) программируемые роботы, действующие по заданной программе, которая определяет последовательность выполнения операций, и работающие по принципу «взять — положить»;
2) адаптивные (приспосабливающиеся) роботы, действующие по заданной программе и оснащенные рядом датчиков, а следовательно, и техническими органами чувств, позволяющими им корректировать свое поведение в зависимости от окружающей производственной среды;
3) интеллектуальные, или интегральные, роботы, обладающие элементами искусственного интеллекта и возможностью свободного диалога с человеком.
Высшей формой организации промышленного производства является автоматизированное поточное производство. В машиностроении основными направлениями автоматизации являются: применение автоматических поточных линий — системы автоматизированных машин; создание автоматизированных цехов и заводов-автоматов.
Одной из отличительных черт высокоразвитого производства в настоящее время является способность его быстро и своевременно, без значительных затрат осуществлять переход на выпуск новой продукции взамен устаревшей, тем более, что в машиностроении на долю массового и серийного производства приходится лишь 20-25 % продукции, а 75-80 % — это мелкосерийная продукция, производство которой, как и различных ее модификаций, требует частых остановок, переналадок и настроек действующего автоматического оборудования. Это приводит к снижению производительности и качества производимой продукции и повышению ее себестоимости, т.е. к снижению эффективности производства. В связи с этим необходимо, чтобы современное производство было гибким. Главным элементом гибкого автоматизированного производства (ГАП) является гибкая производственная система (ГНС)
Показателем высокого уровня машиностроения является гибкое автоматизированное производство (ГАП) — производство изделий, основанное на комплексной автоматизации собственно технологического процесса и таких операций производственного процесса, как контроль качества, диагностика технологического оборудования, складирование и транспортировка, а также процедур и операций проектирования и технологической подготовки производства. В связи с этим технологический процесс реализуется в ГАП с помощью роботизированного технологического оборудования — гибких производственных модулей (робот—станок, робот—пресс, робот — сварочный центр). Управление модулями осуществляется с помощью сменяемых программ, при этом широко используются микропроцессоры (устройства для автоматической обработки информации и управления этим процессом). Проектирование объектов в ГАП выполняют с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР, см. ниже) и автоматизированных систем технологической подготовки производства.
Характерным является применение материало-, трудо- и энергосберегающей технологий, станков с программным управлением, гибких производственных систем, в которых технологическое оборудование и системы его обеспечения функционируют в автоматическом режиме и обладают свойством автоматизированной переналадки в пределах установленного класса изделий и диапазонов их характеристик.
Первичной ячейкой гибкого автоматизированного производства является гибкий технологический модуль — технологическая единица, состоящая из станков и машин с ЧПУ, устройства загрузки и систем обеспечения бесперебойной работы. В качестве технологического модуля можно рассматривать обрабатывающий центр. Гибкие автоматизированные производства обладают значительными экономическими преимуществами. Чтобы перейти на изготовление любой из деталей, доступных техническим возможностям системы, достаточно программу ее обработки ввести в ЭВМ. А если эта программа уже занесена в память, указать с пульта оператора ее шифр.
После этого ЭВМ наилучшим образом распределит работу между модулями и комплексами, направит потоки деталей от станка к станку по наивыгоднейшему пути, обеспечит синхронность всех операций.современных условиях все отчетливее проявляется тенденция комплексной механизации и автоматизации производства, широко внедряются гибкие автоматизированные производства. Быстро развиваются автоматизированные системы управления, в том числе АСУ предприятиями, АСУ технологическими процессами, АСУ отраслями.
В условиях многономенклатурного производства изделий электронной техники важной задачей становится повышение гибкости автоматизированного производства, с тем чтобы максимально приблизить параметры продукции к нуждам и запросам разных потребителей, быстрее и с минимальными затратами осваивать выпуск новой продукции. Решение этой задачи возможно на основе создания гибкого автоматизированного производства (ГАИ). Гибкое автоматизированное производство в электронной промышленности базируется на автоматических комплексах, управляемых от ЭВМ, связанных между собой автоматической транспортной системой и обслуживаемых гибкой системой подготовки производства.
Пятый уклад — это воспроизводственный контур комплекса технологических машин-автоматов и машин для обработки информации, шестой — воспроизводственный контур комплекса машин-автоматов, способных самостоятельно изменять программы своей работы. Представители пятого уклада в промышленности — гибкие автоматизированные производства, позволяющие без участия человека производить под управлением системы компьютеров широкую номенклатуру продуктов.
Стремительный прогресс в производственных технологиях, выразившийся в переходе к гибкому автоматизированному производству, автоматизированному проектированию и управлению, а также прогресс в информационных технологиях, привели к тому, что рынки потребительских товаров массового производства, основанные на кон- [c.33]
Широкие возможности повышения гибкости организации производства дает использование типовых процессов выполнения отдельных стадий производства. Хорошо известно построение переменно-поточных линий, на которых без их перестройки может изготовляться различная продукция. Так, сейчас на обувной фабрике на одной поточной линии изготовляются различные модели женской обуви при однотипном методе крепления низа на автосборочных конвейерных линиях без переналадки происходит сборка машин не только разной расцветки, но и модификации. Эффективно создание гибких автоматизированных производств, основанных на применении роботов и [c.61]
Одним из важнейших направлений ускорения научно-технического прогресса, повышения его эффективности является широкомасштабная комплексная автоматизация отраслей народного хозяйства, включая создание и внедрение гибких автоматизированных производств, роторно-конвейерных линий, промышленных роботов, автоматизированного оборудования со встроенными системами управления, прецизионного оборудования, высокоточной измерительной техники, автоматизированных средств контроля технологических процессов и технологического оборудования, обеспечение их надежности, а также широкое использование интегрированных систем.
Непрерывное развитие науки и совершенствование техники, технологии и организации дроизводства открывает все новые средства изготовления продукции. Одним из важнейших направлений автоматизации является создание гибких автоматизированных производств (ГАП). Гибкость производства - это его мобильность, универсальность, способность быстро и экономично приспосабливаться к изменяющимся условиям. Создание гибких автоматических программируемых сборочных машин,модулей, линий - одна из актуальнейших проблем эффективности сборочных элементов
Список литературы
1. Хартли Дж. ГПС в действии: Пер. с англ. — М.: Машиностроение, 1987. — 328 с.
2. Соломенцев Ю.М., Сосонкин В.Л. Управление гибкими производственными системами. — М.: Машиностроение, 1988. — 352 с.
3. Гибкие производственные системы: Пер. с япон. / Под ред. Л.Ю.Лищинского. — М.: Машиностроение, 1987. — 232 с.
4. Блехерман М.Х. Гибкие производственные системы (Организационно-экономические аспекты). — М.: Экономика, 1988. — 221 с.
5. Сатановский Г.Л. Организационное обеспечение гибкости машиностроительного производства. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. 96 с.
6. Соколицын С.А., Кузин Б.И. Организация и оперативное управление машиностроительным производством: Учебник. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1988. — 527 с.
7. ФроманБ.,ЛезажЖ.-Ж. ГПС в механической обработке: Пер. с фр. — М.: Машиностроение, 1988. — 120 с.
8. ГПС в действии - Дж. Хартли /Пер. с англ./: Под. ред. В. А. Кудинова. М.: Машиностроение, 1987. — 328с.
9. Технологическое оборудование ГПС. /Под. общ. ред. А. И. Федотова, О. Н. Миняева. — Л.: Полiтехнiка, 1991. — 320с.
10. Модульное оборудование для ГПС механообработки: Справочник /Р.Є.Сафраган, Г. А. Кривов, В. Н. Татаренко и др.; Под ред. Р.Є.Сафрагана. — К.: Техника, 1989. — 175 с
11. Оборудование и другие компоненты гибких производственных систем стран членов СЭВ. /1987 — 1988/: Каталог /Сост. А. Н. Кочкина, Г. А. Толкачева — М.: ВНИИТЭМР 1990. — 136с.
12. Альбом станочного оборудования и автоматизированных производств: Кинематические схемы, конструкции, компоновки станков, станочных модулей и станочных комплексов. — М.: ВНИИТЭМР, 1991. Ч.1. — 1991. — 112с., Ч.2. — 1991. — 112с.