Организации процессов производства

Р ассмотрим организационно-технические особенности создания и эксплуатации гибких производственных систем.

Гибкое производство – это такое производство, которое позволяет за короткое время и при минимальных затратах, на том же оборудовании, не прерывая производственного процесса и не останавливая оборудования, по мере необходимости переходить на выпуск новой продукции произвольной номенклатуры в пределах технических возможностей и технологического назначения оборудования.

Основной показатель – степень гибкости – можно определять количеством затрачиваемого времени и необходимых дополнительных расходов при переходе на выпуск новой продукции, а также широтой номенклатуры выпускаемой продукции. В этом понимании степень гибкости отличается от степени автоматизации, которая зависит в основном от количества сокращенного прошлого и живого труда. Исходя из того, что основной характеристикой гибкого производства является степень гибкости, которая в свою очередь может широко варьироваться, все существующие его виды могут быть разделены на четыре основные группы.

Первая группа предполагает жесткую технологию производства, когда созданное технологическое оборудование предназначено для изготовления одной детали (изделия). По окончании выпуска изделия оборудование не может использоваться для изготовления нового изделия.

Вторая группа основана на перестраиваемой технологии производства, когда оборудование при замене отдельных его компонентов или изменении компоновки может использоваться для изготовления нового изделия или строго фиксированной группы изделий. Примерами такого оборудования могут служить автоматические линии из агрегатных станков, созданные по агрегатно-блочному принципу.

Третья группа гибких производств основывается на переналаживаемых технологических процессах и оборудовании, предназначенном для одновременного выпуска группы деталей. Чтобы перейти на изготовление деталей определенного типа, требуется перестройка, регулировка отдельных узлов, механизмов, а также замена некоторых устройств из имеющегося заранее изготовленного комплекта, набора (например, захваты, опорные детали, щупы, лотки и пр.). Переналадка, как правило, требует более короткой остановки производства, чем перестройка (иногда всего 1…5 мин.). Степень гибкости может быть очень высокой. Многошпиндельные и одношпиндельные станки-автоматы, автоматические линии на их базе или на базе специализированных станков хорошо вписываются в эту группу. К ней относятся и большинство гибких автоматических линий, созданных на базе агрегатных станков со сменяемыми головками, автоматизированные технологические комплексы, станки которых не имеют автоматической смены инструмента и инструментальные блоки устанавливаются на станках вручную, а также станки с числовым программным управлением, на которых замена программоносителя выполняется вручную.

Четвертая группа основывается на гибкой технологии производства и оборудовании, приспособленном для высокого уровня автоматизации. В этом случае для чередования выпуска группы деталей, изделия или перехода на выпуск совершенно нового изделия переналадка не требуется. Степень гибкости при этом ограничена только техническими параметрами и технологическим назначением оборудования. Примером такой гибкой автоматизации являются частично или полностью интегрированные производственные системы, имеющие обратную связь с управляющей, центральной ЭВМ.

Третья и четвертая группы гибких производств называются также программируемыми, так как для переходов с одного объекта производства на другой необходимо изменять управляющие программы, а не оборудование или его составляющие.

Опыт эксплуатации гибких производственных систем в различных странах мира, накопленный в последние годы, выявил следующие преимущества гибкого производства по сравнению с традиционным: повышается мобильность производства, сокращаются сроки освоения новой продукции, повышается производительность труда как при подготовке, так и при промышленном выпуске продукции, сокращается производственный цикл, снижаются затраты на производство.

Приведем определение гибкой производственной системы (ГПС) в соответствии с ГОСТ 26228–85:

Гибкая производственная система – это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования с ЧПУ и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

ГПС предназначена для выполнения основных производственных процессов (заготовительных, механической и других видов обработки и сборки).

Обязательным требованием при проектировании ГПС является обеспечение блочно-модульного принципа. Основными элементами ГПС являются роботизированный технологический комплекс (РТК), гибкий производственный модуль (ГПМ) и система обеспечения функционирования (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Структура гибкой производственной системы

Гибкий производственный модуль – это единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции, имеющая возможность встраиваться в гибкую производственную систему.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) – это совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств их оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. РТК, предназначенные для работы в гибких производственных системах, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраивания в систему. В качестве технологического оборудования может быть использован промышленный робот. Средствами оснащения РТК могут быть устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и др.

Таким образом, основными характеристиками ГПМ и РТК являются способность работать некоторое время автономно, без участия человека; автоматическое выполнение всех основных и вспомогательных операций; гибкость, удовлетворяющая требованиям мелкосерийного производства; простота наладки, устранения отказов основного оборудования и систем управления; совмести-мость с оборудованием традиционного и гибкого производства; высокая степень завершенности обработки деталей с одного установа, высокая экономическая эффективность при правильной эксплуатации, определяемой в первую очередь коэффициентом загрузки, и др.

Существуют ГПС полного технологического цикла, на которых детали или изделия обрабатываются со 100 %-й готовностью для сборки, и ГПС неполного цикла, когда для завершения изготовления детали требуются дополнительные операции на оборудовании вне этой системы. В соответствии с этим ГПС могут быть представлены в виде гибких автоматических линий (ГАЛ), оборудование которых располагается по технологическому маршруту в заданной последовательности, гибких автоматических участков (ГАУ), у которых допустимо свободное расположение оборудования в любой последовательности, и, наконец, гибких автоматических цехов (ГАЦ).

Системы обеспечения функционирования ГПС в автоматическом или автоматизированном режиме включают автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС) — систему взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств с установкой в спутниках (на паллетах) или в другой транспортной таре (на поддоне, в контейнере, в магазине) для временного накопления, распределения и доставки предметов производства и технологической оснастки к ГПМ, РТК или другому технологическому оборудованию в ГПС.

Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО) осуществляет подготовку, хранение, автоматическую замену инструмента. Наиболее совершенные АСИО включают также автоматическую систему слежения за износом и поломками инструмента (АССИ) и автоматическую систему наладки и подналадки инструмента на станке в процессе обработки.

Автоматизированная система удаления отходов из зоны ГПМ, РТК и другого оборудования, включенного в ГПС, предусматривает, как правило, автоматическое разделение и сортирование стружки и других отходов для дальнейшей утилизации.

Автоматизированная система обеспечения качества включает контрольно-измерительную машину с ЧПУ, программируемые и моделирующие проверочно-испытательные машины, а также автоматическую систему анализа причин брака, систему устройств и мер по контролю параметров поступающего сырья и комплектующих изделий.

Автоматизированная система обеспечения надежности осуществляет слежение за состоянием оборудования, автоматический поиск и анализ причин отказов и неисправностей.

Автоматическая система управления ГПС (АСУ ГПС) представляет собой комплекс ЭВМ, микропроцессорной техники, программного обеспечения и центральный пульт управления, связывающий управление всеми составными частями ГПС и обеспечивающий сбор и передачу производственной информации для координации и принятия решений по всем уровням связей и управления.

Эффективность ГПС обеспечивается за счет функционирования системы автоматизированного проектирования, автомати-зированной системы технологической подготовки производства, автоматизированной системы оперативного планирования производства и ряда других автоматизированных систем.

Частичная или полная интеграция ГПМ и РТК, затем ГАЛ, ГАУ и ГАЦ, а также функциональных систем САПР, АСУ ТП и других в единую производственную систему превращает ее в гибкое автоматизированное производство (ГАП).

Полностью интегрированные гибкие производства еще не созданы. Однако начало этому положено внедрением ГПС. Так, созданы типовые комплексно-автоматизированные участки типа АСВ из оборудования с ЧПУ на основе применения ЭВМ, предназначенные для обработки деталей типа тел вращения практически из любых материалов и из любых видов заготовок (отливок, поковок и проката) при размерах, соответствующих возможностям объединенных в систему станков.

Контрольные вопросы и задания

1. Каковы особенности единичного и опытно-эксперимен-тального производств и их технико-экономические характеристики?

2. Назовите технико-экономические особенности организации серийного производства.

3. Каковы особенности организации массового производства?

4. Охарактеризуйте поточный, партионный и единичный методы организации производства.

5. Что такое гибкое производство и каковы его виды?

6. Опишите структуру ГПС и назначение ее элементов.