Общие сведения и особенности

Основные понятия и определения

Производственным процессом в машиностроении называют совокупность действий, необходимых для выпуска готовых изделий. В основу производственного процесса положен технологический процесс изготовления изделий, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства. Для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса изготовления изделия необходимы еще и вспомогательные процессы

Основные этапы производственного процесса:

· получение и складирование заготовок;

· доставка заготовок к рабочим позициям;

· различные виды механической обработки;

· перемещение полуфабрикатов между рабочими позициями;

· контроль качества;

· хранение на складах;

· сборка изделий;

· испытание, регулировка;

· окраска, отделка, упаковка и отправка.

Различные этапы производственного процесса на машиностроительном заводе могут выполняться в отделочных цехах или в одном цехе.

В соответствии с ГОСТ 26229 гибкая производственная система (ГПС) (гибкое автоматизированное производство - ГАП) - совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования 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.

Периоды развития ГАП:

· 1 период - 60-70 годы - разработка и проверка базисных принципов создания;

· 2 период - 80 годы - разработка и создание элементной техники и технологии;

· 3 период - 90 годы - разработка и создание системы комплексов ГП.

Наибольшее распространение получили ГАП в механообработке. Здесь сформировались типичные структуры - модули, объединяемые в линии или участки с помощью транспортно-складских систем. Состав модуля включает:

· обрабатывающий центр;

· накопитель палет или кассет и средства ЧПУ.

Сравнительные данные по использованию ГАП в различных технологиях:

· металлообработка резанием - 50 %;

· металлообработка формовкой - 21 %;

· сварка - 12 %;

· сборка - 5 %;

· остальные технологии - 12 %.

Сложнее всего происходит внедрение ГАП в сборочные производство, это связано:

· со сложностью и разнообразием объектов сборки и необходимой для этой сборки оснастки;

· коротким циклом операций сборки;

· нежесткостью или упругостью деталей;

· необходимостью в настройке, подгонке и учете малых допусков в сочленении деталей.

В сборочных ГАП центральным компонентом являются роботы с развитой сенсорикой и высоким уровнем машинного интеллекта, что влияет на увеличение уровня затрат при создании ГАП сборки. Поскольку роботы с интеллектуальными средствами управления еще не получили широкого распространения, то приходится резко повышать затраты на периферийное оборудование и оснастку, создавая условия для применения более простых роботов. При этом стоимость оснастки и периферии составляет до 70 % от общей стоимости сборочного модуля. Далее будут более подробно рассмотрены экономические и социальные аспекты использования роботов. Однако, ГАП не является эффективным для любых типов производств.[4]

В настоящее время роботы в основном применяются при операциях транспортирования, сборки, обслуживания обрабатывающего оборудования, сварки и контроля. С точки зрения вычислительной нагрузки на управляющую ЭВМ производственные операции можно подразделить на два вида:

· информационно простые операции, к ним относятся операции переноса большого числа предметов или тяжелых предметов;

· информационно сложные операции (сборки и контроля).

Основным направлением совершенствования роботов является развитие применения микро-ЭВМ с 8, 16 и 32-разрядными микропроцессорами, развитыми операционными системами и языками программирования высокого уровня. Перспективным направлением является использование аналоговых микропроцессоров, т.е. больших интегральных схем, где в одном кристалле реализованы как цифровые элементы – микропроцессор, так и цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, схемы управления периферийными устройствами.

Для реализации высоконадежных систем управления роботами все больше находят применение адаптивные микропроцессоры с БИС, т.к. в этих устройствах имеются резервные узлы, средства диагностики отказов и самовосстановления, реализующие адаптивные внутренние связи, способствующие увеличению надежности роботоориентированных вычислительных устройств до показателей, отвечающих производственным требованиям.