Сделай Сам Свою Работу на 5

Организация гибких производственных систем

 

В отличие от поточных и автоматических линий, имеющих узкую специализацию на изготовление определенного вида изделий, создание ГПС направлено на обеспечение выпуск серийных и мелкосерийных изделий дискретными партиям номенклатура и размеры которых могут меняться во времени. При этом использование ГПС должно способствовать сохра­нению для многономенклатурного производства отличитель­ных особенностей и преимуществ массового производств (непрерывности и ритмичности) и существенному повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции при сокращении численности рабочих-операторов.

Гибкие производственные системы отличаются от техни­ческих систем, состоящих из универсального оборудования и автономно работающих станков с ЧПУ и от производств, обо­рудованных станками-автоматами и полуавтоматами в линии (АЛ, РЛ и др.) с механической связью. От производств, осна­щенных универсальным оборудованием и станками с ЧПУ, ГПС отличаются высокой производительностью оборудования и труда как за счет одновременного выполнения многих опера­ций производственного процесса с одной установки обрабатываемого предмета труда, так и за счет того, что ГПС может работать в автоматическом режиме круглосуточно. От авто­матических линий ГПС отличается гибкостью в широком смыс­ле слова, что позволяет обрабатывать в нем широкую номенк­латуру изделий и быструю смену объектов производства.

Обладая широкой гибкостью, ГПС обеспечивает высокую производительность оборудования, приближающуюся к уровню производительности автоматических линий и линий, ском­понованных из специализированных станков. Основной пока­затель ГПС - степень гибкости - может быть определен вели­чиной затрачиваемого времени, количеством необходимых дополнительных расходов, при переходе на выпуск изделий определенного наименования, а также широтой номенклату­ры выпускаемой продукции.

Понятие степень гибкости производственной системы - это неоднозначный, а многокритериальный показатель. В зависимости от конкретной решаемой задачи ГПС выдвигаются раз­личные аспекты гибкости [20]:



· машинная гибкость - простота перестройки технологи­ческого оборудования для производства заданного множества изделий каждого наименования;

· технологическая гибкость - способность системы про­изводить заданное множество деталей каждого наименования разными вариантами технологического процесса;

· структурная гибкость - возможность расширения ГПС за счет введения новых дополнительных технологических моду­лей, а также возможность объединения нескольких систем в единый комплекс;

· гибкость по объему выпуска - способность системы эко­номично изготавливать изделия каждого наименования при разных размерах партий запуска и может быть охарактеризо­вана минимальным размером партии, при котором использо­вание системы остается экономически эффективным;

· гибкость по номенклатуре - способность системы к об­новлению выпуска продукции, она характеризуется сроками и стоимостью подготовки производства деталей нового наиме­нования. В мелкосерийном производстве в качестве показа­теля гибкости номенклатуры можно принять максимальный коэффициент обновления продукции, при котором использо­вание системы остается экономически эффективным.

Перечисленные виды гибкости тесно связаны между собой и улучшение одного показателя гибкости может вызвать ухуд­шение другого, что считается нормой. Более того, со­здание ГПС, обладающих высокой гибкостью по всем перечис­ленным показателям, является технически невозможны и экономически нецелесообразным.

Важное значение для обеспечения гибкости по номенкла­туре имеет унификация конструктивных и технологических ре­шений, достигаемая за счет автоматизации процессов конст­руирования изделий и технологической подготовки производ­ства, а также широкого применения принципов групповой тех­нологии, являющейся технологическим фундаментом совре­менных механообрабатывающих производств.

Поскольку каждая ГПС разрабатывается для нужд конкретного предпри­ятия, цеха, участка, она оказывается специализированной не только по своему технологическому назначению, но и по ре­шаемым производственным задачам.

В общем виде под гибкой производственной системойпо­нимается автоматизированное производство, построенное на современных технических средствах (станках с ЧПУ, роботи­зированных технологических комплексах, гибких производ­ственных модулях, транспортно-накопительных и складских системах и т. д.), способное обеспечивать выпуск широкой но­менклатуры продукции, однородной лишь по своим основным конструктивным и технологическим параметрам и способное безынерционно переходить на выпуск новых изделий любого наименования.

К числу основных факторов, обеспечивающих функционирование ГПС, относятся:

1. Комплексная автома­тизация всех основных и вспомогательных технологических операций.

2. Программная переналадка технологического обо­рудования.

3. Оперативная (автоматизированная) конструкторско-технологическая и организационно-экономическая подго­товка производства.

4. Автоматизация управления производ­ственно-технологическими процессами, осуществляемая в режиме реального времени.

5. Реализация и оптимизация опе­ративно-производственного планирования, позволяющая по­лучить максимальную загрузку оборудования, минимизировать производственный цикл и обеспечить комплектность деталей и сборочных единиц для сборки.

6. Групповая технология обра­ботки деталей.

Реализация названных факторов обеспечивается за счет функциональных элементов ГПС, которые можно разделить на две группы: производственно-технологические функциональные эле­менты ГАП, составляющие производственно-технологическую часть ГПС, и электронно-вычислительные функциональные элементы ГАП, составляющие информационно-вычислительную и управ­ляющую часть ГПС.

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

В состав ГПМ входят специальное технологическое обору­дование (от одного до трех станков с ЧПУ); контрольно-измерительная аппаратура и установки; промышленные роботы и манипуляторы; средства автоматизации технологического процесса; средства идентификации деталей, заготовок, инст­румента и оснастки.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) - это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков с ЧПУ, роботов и средств их оснащения. Этот комп­лекс автономно функционирует и осуществляет многократные циклы. Предназначенные для работы в ГПС роботизированные комплексы должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в ГПС. В качестве средств осна­щения они могут быть устройствами накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и т. д.

Таким образом, основными характеристиками ГПМ и РТК являются:

· способность работать автономно, без участия человека;

· автоматически выполнять все основные и вспомогательные операции производственного процесса;

· гибкость, удовлетворяющая требованиям единичного и мелкосерийного производств;

· простота наладки, устранения отказов основного обору­дования и системы управления;

· совместимость с оборудованием традиционного и гибко­го производства;

· большая степень завершенности обработки деталей с одного установа;

· высокая экономическая эффективность при правильной эксплуатации.

Одним из основных направлений развития гибких производств является интеграция производства – объединение двух или нескольких разнородных производственных автоматизированных систем на базе единой системы управления. При объединении всех производственных функций говорят о полной интеграции, а в случае объединения отдельных функций при сохранении их автономности – о частичной интеграции. В соответствии с этим создаются более сложные виды ГПС:

1. Гибкий производственный комплекс (ГПК). Состоит из нескольких ГПМ (1/3 парка от 6 до 10, а остальные - 11 и более ГПМ) или РТК, объединенных АСУ и автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС), автономно функционирующая в течение заданного вре­мени и имеющая возможность встраиваться в систему более высокого уровня автоматизации.

2. Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ). Состоит из нескольких ГПМ или РТК, объеди­ненных АСУ, в которой технологическое оборудование распо­лагается в принятой последовательности технологических операций вдоль автоматизированной транспортно-накопительной системы.

3. Гибкий авто­матизированный участок (ГАУ). Состоит из нескольких ГПМ, РТК, ГАЛ и от­дельных единиц специального технологического оборудования, автоматизированной транспортно-накопительной системы, объединенных АСУ в гибкий участок, в котором предусмотрено изменение последовательности использования технологичес­кого оборудования в пределах заданного технологического маршрута.

4. Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ). Объединяет ГАУ или ГАП, вспомогательные участки и отдельные ГПМ, ГПК, АТСС и управляется автомати­зированной системой.

5. Гибкий автоматизированный завод (ГАЗ). Состоит из ГАЦ заготовительного производ­ства, ГАЦ обрабатывающей и сборочной стадий, автоматизи­рованных складов материалов, заготовок, комплектующих из­делий, готовых деталей и изделий, автоматизированной транс­портной системы (АТС), объединенных АСУ.

Самым высоким уровнем интеграции является гибкий автоматизированный завод, объединяющий гибкие автоматизированные цеха и предназначенный для выпуска готовых изделий регулярно меняющейся номенклатуры. Он не выпускает любую продукцию в любое время, он является узкоспециализированным автоматизированным заводом высокой степени подетальной и узловой специализации, поставляющим свои изделия, узлы и детали на сборочные заводы, которые характеризуются также высокой степенью гибкости. Главным фактором полной интеграции производства является время. Интеграция обеспечивает параллельное и непрерывное выполнение всех работ не только производственного цикла, но и изготовления продукции. Эффективность комплексной гибкой автоматизации и интеграции производства определяется реорганизацией всего технологического цикла с целью сокращения его длительности, повышения производительности, качества и снижения себестоимости продукции. Интеграция производства обеспечивается сложением и координацией усилий всех работников, но успех этих усилий зависит от индивидуальных дарований и талантов каждого. Создание гибких автоматизированных производств (ГАП) целесообразно, в основном, на предприятиях среднесерийного, мелкосерийного и единичного типов производства и требует предварительного экономического обоснования.

На современном этапе рациональная структура ГПС невозможна без АСУ, которая выполняет планирование производства – календарное, оперативное; интенсификацию и оптимизацию технологических процессов по техническим и технико-экономическим критериям; совмещение процессов во времени; диагностику отказов и локализацию их действий; планирование методов ремонта и обслуживания оборудования. Для разных ГПС используются различные АСУ, отличающиеся составом функций, структурой комплекса технических и программных средств, организацией структурных связей с другими автоматизированными системами.

Современные автоматизированные системы работают в автоматическом режиме с высокой экономичностью. Обучающая программа быстро перестраивается на новые измерения, не допуская ошибок, поскольку отсутствует необходимость в выравнивании детали при измерении. На рисунке 11 приведен пример структуры АСУ гибкого производственного комплекса [3].

 

Последовательностью операций работы комплекса:

1) взятие заготовки из загрузочного устройства; 2) перемещение каретки робота к станку 1; 3) снятие обработанной детали из патрона станка 1; 4) установка заготовки в патрон станка 1; 5) перемещение робота от станка 1 до станка 3; 6) снятие заготовки из патрона станка 3; 7) установка заготовки в патрон станка 3; 8) перемещение робота от станка 3 к позиции контроля (ПК); 9) взятие заготовки из ПК; 10) установка заготовки в ПК; 11) установка детали на изделие; 12) перемещение каретки робота к загрузочному устройству (ЗУ); 13) перемещение каретки робота к станку 2 от ЗУ; 14) перемещение каретки робота от с танка 2 до станка 3; 15) перемещение каретки робота от станка 3 до изделия (тогда, когда не нужен контроль деталей).

Рис. 11. Структура АСУ гибкого производственного комплекса

 

Гибкое интегрированное производство обеспечивает органичное соединение физического и умственного труда в производственной деятельности. Рабочий становится высококвалифицированным специалистом, в связи с чем предъявляются новые требования к инженерной подготовке специалистов для создания и эксплуатации гибких интегрированных производств.

Гибкие автоматизированные производства ведут к созданию машиностроительного завода будущего. Завод будущего – это:

· высочайшая производительность машин и труда;

· высокая степень гибкости перехода на производство новой продукции и приспособляемости к постоянно меняющейся продукции и растущей многономенклатурности;

· кратчайший производственный цикл изготовления изделий;

· обеспечение выпуска только продукции высокого качества;

· малое энергопотребление, высокий коэффициент использования машин и сырья;

· безотходная технология;

· высокая надежность работы машин, оборудования и всего завода путем использования самодиагностики;

· условия труда, удовлетворяющие всем требования сохранения здоровья человека, ликвидация физического труда и полная компьютеризация умственного труда;

· обеспечение сохранности окружающей среды;

· мобильность в отношении применения новых достижений науки и техники, новейших технологий и оборудования, самообновление [10].

В современных условиях сфера распространения поточ­ных форм организации производства и соответствующих ви­дов поточных линий огра­ничена в основном массовым и крупносерийным типами производства, доля которых в общем объеме производства не столь значительна и постоянно уменьшается под воздействи­ем ряда факторов, порождаемых научно-техническим прогрес­сом. К таким факторам относятся: увеличение многообразия разработки объектов новой продукции; частая сменяемость выпускаемых изделий; возрастание многономенклатурности производства изделий, сборочных единиц, деталей; снижение объема выпуска отдельных изделий при увеличении объема других и т. д. Развитие радиоэлектроники, вычислительной тех­ники и программирования, серийное производство высокопро­изводительных многоцелевых станков с ЧПУ, робототехника и использование групповой тех­нологии обусловили создание базы для автоматизации серий­ного, мелкосерийного и единичного производств, а также для перехода к гибкому автоматизированному производству и к массовому внедрению гибких производственных систем (ГПС). Интеграция производства открывает новые пути автоматизации всех основных, вспомогательных, обслуживающих процессов и в целом процесса управления предприятием.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Приведите характерные черты непоточного производства.

2. Дайте характеристику серийной формы непоточного производства.

3. В чем состоит особенность организации работы предметно-группового участка?

4. Приведите особенности и преимущества поточного производства.

5. Опишите виды поточных линий по разным признакам.

6. Какова последовательность решений по выбору и компоновке поточной линии?

7. Приведите направления и виды автоматизации производственного процесса.

8. Раскройте особенности организации гибких производственных систем.

9. Какие виды сложных ГПС существуют?

10. Каковы черты завода будущего?

 

Рекомендуемая литература

1. Горюшкин, А.А. Организация производства [Текст] / А.А. Горюшкин, Н.И. Новицкий. – М.: Кнорус, 2010 г. - 352 с.

2. Степанов, В.И. Логистика производства [Текст]: учеб. пособие / В.И. Степанов. – М.: ИНФРА-М, 2013. – 200 с.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.