Автоматизация операций и повышение эффективности производственных процессов

Точные границы области рационального применения различных видов оборудования в зависимости от типа производства очертить невозможно, так как они зависят от конкретных технико-экономических показателей и характера обрабатываемых деталей. Построенные на основе статистических данных примерные границы практического использования различных типов оборудования и комплексов, различающихся уровнем автоматизации, показаны на рис.1 Заштрихованная часть области для ГПС статистически соответствует наиболее частому их использованию и определяет направление научно-следовательских и поисковых работ.

 

Рис. 1 Примерные границы практического использования оборудования некоторых типов, различающихся уровнем автоматизации в зависимости от :

а — размера партии; б — числа наименований обрабатываемых деталей; 1 — универсальные станки с ручным управлением; 2 — операционные станки с программным управлением; 3 — обрабатывающие центры; 4 — РТК я ГПМ; 6 — ГАУ; 6 — ГАЛ; ГАЦ; вводы; 7— автоматические линии; 8 — ГПС    

 

 

 

Основные типы роботизированных технологических комплексов

      Промышленные роботы (ПР) призванные заменить ручной труд человека машинным трудом, являются принципиально новым технологическим средством, позволяющим завершить комплексную автоматизацию производства и придать последнему свойство гибкой переналадки на различные технологии и изготовляемые изделия.

Снабженные роботами технологические ячейки, участки, линии именуются роботизированными технологическими комплексами (РТК). Разнообразие производственных процессов в машиностроении и приборостроении, местных условий производства, серийность и пр. определяют соответственно различные типы роботизированных технологических комплексов.

При классификации РТК будем руководствоваться следующими признаками:

• тип роботизированного производственного подразделения;
• степень изменения производства, связанная с созданием данного РТК;
• вид технологического процесса;
• число выполняемых технологических операций;
• тип и количество используемого основного технологического оборудования;
• тип и число используемых промышленных роботов;
• серийность и номенклатура продукции;
• компоновка комплекса;
• принцип управления комплексом;
• степень участия (функции) человека в комплексе.

1. Классификация РТК по типу  роботизированного подразделения  основывается на количественной  характеристике выполняемых комплексом  технологических операций. Простейшим  типом РТК, который лежит в  основе всех более крупных  роботизированных комплексов вплоть до целых предприятий, является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ). В ней выполняется минимум основных технологических, операций. При этом число единиц технологического оборудования и ПР в составе РТЯ невелико, но строго оно не регламентируется. В частности, в РТЯ может совсем отсутствовать технологическое оборудование, когда основную операцию выполняет непосредственно ПР или, напротив, ПР может быть несамостоятельной единицей, а конструктивно объединенным с основным технологическим оборудованием.

Следующим более крупным основным роботизированным комплексом является роботизированный технологический участок (РТУ). Он характеризуется выполнением нескольких основных технологических операций, которые объединены этим участком технологически, конструктивно (оборудованием) и (или) организационно (управлением). Эти операции могут быть одинаковыми или различными. Если (в последнем случае) они технологически связаны, такой комплекс представляет собой роботизированную технологическую линию (РТЛ). Операции могут быть разными, но не связанными технологически в определенную последовательность, а объединенными на участке по другому признаку (например, по принадлежности к одному виду технологического процесса, по используемому оборудованию и т. п.).

Простейший РТУ может включать несколько единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним ПР (неподвижным с размещением оборудования вокруг ПР или подвижным, перемещающимся вдоль ряда единиц оборудования). Но такой РТУ, где ПР выполняет основную технологическую операцию (например, сборку), включает обычно несколько ПР, которые последовательно выполняют сборку одного изделия.

Следующим по сложности РТУ является участок, включающий несколько единиц технологического оборудования и обслуживающих их, одинаковых ПР. Дальнейшим усложнением РТУ будет совместная работа на участке ПР различных типов.

Большой системой РТК является цех, состоящий, например, из нескольких РТУ, автоматизированных складов и связывающих их, транспортных ПР. Пределом развития роботизированного производства является комплексно роботизированный завод.

Классификация РТК по характеру изменения производства, связанного с созданием данного РТК, содержит варианты комплексов, которые отличаются степенью влияния этого признака при разработке РТК на основные составляющие элементы комплекса. Для вновь создаваемых производств с новой технологией это влияние, очевидно, максимально, так как в данном случае разрабатывается заново все основное оборудование, а для действующего производства, автоматизируемого на базе серийных ПР без изменения основного оборудования и компоновки — минимально.

Классификация РТК по виду роботизируемого технологического процесса определяет варианты РТК для разных видов технологических процессов. Этим, разумеется, не исчерпываются все возможные виды последних. Классификация РТК по типу основного технологического оборудования (полуавтоматы, автоматы с цикловым управлением, ЧПУ и т. д.), типу ПР (с учетом типа приводов, числа манипуляторов, подвижности в пределах РТК, типа управления и т. д.) и числу единиц оборудования и ПР. При этом возможны два основных варианта РТК в зависимости от роли ПР в РТК: в первом случае ПР выполняют основные технологические операции (сборка, сварка, окраска и т. д.), а во втором — вспомогательные по обслуживанию основного технологического оборудования.

Классификация РТК по серийности и номенклатуре продукции включает два важных фактора. Степень серийности в данном случае определяется объемом партий продукции, которые могут выпускаться без переналадки комплекса, а номенклатура — широтой перечня выпускаемых видов продукции. Оба эти показателя имеют существенное влияние на эффективность РТК. В частности, каждый РТК характеризуется предельными значениями этих параметров, вне рамок которых данный комплекс оказывается экономически невыгодным вплоть до целесообразности перехода вообще от переналаживаемых РТК к специальным автоматам (при большой серийности и узкой номенклатуре) или даже к использованию людей вместо ПР (в противоположном предельном случае).

Классификация РТК по компоновке комплекса определяет размещение   технологического   оборудования  и  ПР. При простой линейной компоновке оборудование комплекса располагается в один ряд (по линии), а объемная компоновка означает его расположение на нескольких этажах.

Классификация, РТК по типу управления — централизованное, децентрализованное и комбинированное.

Централизованное управление может осуществляться от стандартной ЭВМ или от специального устройства управления.

Децентрализованное управление осуществляется с помощью совокупности местных устройств управления, которые связаны друг с другом с целью взаимной координации. Простейшим вариантом такой координации является увязка по времени начала и конца отдельных операций (включая выдачу команд и блокировок). Более сложные формы взаимосвязи осуществляются в функции различных, параметров, характеризующих реализуемый технологический процесс.

Комбинированное управление предполагает наряду с централизованным управлением наличие местных устройств управления. Такая система управления может быть одноуровневой, когда сигналы управления, поступающие из центра, и сигналы, вырабатываемые местными устройствами управления, комбинируются на одном уровне, и иерархической (многоуровневой), когда местные устройства управления подчинены центру. При этом число уровней иерархии управления может быть более двух, увеличиваясь по мере усложнения комплекса. Все эти варианты управления РТК могут быть программными и адаптивными как в отношении основного технологического оборудования, так и роботов.

8.Классификация по степени участия человека в РТК определяет два случая участия человека: может непосредственно выполнять некоторые технологические операции - основные или вспомогательные; может участвовать в управлении комплексом. В последнем случае РТК будет являться не автоматическим, а автоматизированным.

Во всех случаях важнейшими элементами РТК являются устройства сопряжения ПР с остальным технологическим оборудованием. Наибольшей технологической оснастки в этом смысле требуют роботы первого поколения для строго упорядоченной подаче деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматизация операций и повышение эффективности производственных процессов

Эффективность автоматизации определяется тем, насколько рационально организован производственный процесс в целом, комплексно ли и на всех ли звеньях технологической цепочки внедрены средства автоматизации, насколько принятая система организации и управления производством позволяет принимать решения на низшем уровне (для ликвидации внеплановых простоев).

Различают четыре основных источника повышения эффективности производства и экономии: применение прогрессивных технологических процессов; увеличение производительности оборудования; снижение трудовых затрат; экономия, получаемая от проведения организационно-технических мероприятий и улучшения качества выпускаемых изделий.

Применение прогрессивных технологических процессов и, в частности, новых методов обработки открывает широкие возможности  по повышению эффективности производства. Повышению эффективности серийного производства способствует укрупнение программы выпуска изделий за счет организации специализированных производств по изготовлению однотипных изделий, узлов и деталей. Увеличение размера выпускаемых партий деталей путем их группирования по конструктивным и технологическим признакам (введение групповых методов обработки). Эти мероприятия в свою очередь открывают возможность применения прогрессивных методов получения заготовок (точного литья, штамповки, профильного и периодического проката, а также замены части литых деталей штампосварными деталями). Увеличение размера партий деталей позволяет также применять методы организации труда, характерные для крупносерийного и массового производства, повысить уровень автоматизации операций, в частности, организовать предметные автоматизированные технологические комплексы «оборудование — робот».

Автоматизация технологического процесса обработки должна быть комплексной: от получения заготовки до сборки готового изделия. Только в этом случае производственный процесс будет единой системой, позволяющей наилучшим образом использовать все производственные ресурсы — материальные и человеческие.

При наличии сквозного автоматизированного технологического процесса операции сборки изделия, являясь конечными, в общем цикле, предъявляют требования к конструкции изделия (с целью обеспечения автоматической сборки), к показателям точности и качества выполнения отдельных операций. В этой связи при разработке первых опытных образцов автоматизированных предметных технологических комплексов «оборудование — робот» особое внимание должно быть обращено на объект производства» на примере выпуска, которого должны быть выработаны первые технические решения, касающиеся оборудования, структуры технологического процесса, организации производства и т, п.

Увеличение производительности оборудования может быть получено путем использования многоинструментальной обработки и концентрации операций на станке. Применение высокоавтоматизированного оборудования, оснащенного устройствами автоматической смены инструмента, средствами автоматической подналадки и размерного контроля, автоматической загрузки деталей и их закрепления, — может обеспечить существенное сокращение вспомогательного времени. Одним из путей повышения производительности остается и применение рациональных режимов обработки.

Снижение трудовых затрат — один из основных источников повышения эффективности производства. Создание автоматизированных технологических комплексов увеличивает возможности многостаночного обслуживания, а в ряде случаев позволяет использовать станочников более низкой квалификации. Для обслуживания типовых комплексов, построенных из унифицированных агрегатных узлов и имеющих единую элементную базу комплектации, требуется меньшее количество высококвалифицированных операторов-наладчиков в связи с уменьшением общей номенклатуры узлов, подлежащих контролю и ремонту. Таким образом, создание типовых автоматизированных комплексов может способствовать общему снижению трудовых затрат.

  Экономия, получаемая за счет проведения организационно - технических мероприятий, повышения качества изделий и применения средств автоматизации, может быть весьма значительной. Увеличение точности обработки деталей существенно сокращает

трудоемкость сборочных работ. Автоматизация сборочных работ позволяет, в свою очередь, ликвидировать часть смежных операций, таких как разметка, подгонка по месту. Применение средств автоматизации обеспечивает сокращение брака по вине рабочего и в ряде случаев уменьшает потребность в специальной оснастке.

Создание и внедрение типовых автоматизированных комплексов «оборудование — робот» обеспечивает и дополнительный социально-экономический эффект» получаемый за счет следующих факторов: