Гибкое автоматизированное производство

Системы автоматизированного производства (САП)

Отметим, что здесь и далее пойдёт речь об автоматизации производства материальной продукции (не услуг), хотя, как отмечалось выше, производство сложной высокотехнологичной продукции всегда сопровождается поставкой и услуг по их сопровождению и обслуживанию.

Автоматизация производства промышленно развитых стран мира начиналась с автоматических поточные линий, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков-автоматов. Недостатком такой автоматизации является узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства автоматизации можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер. В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство-80%.

В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, ‑ крупными масштабами самого производства, были разработаны специальные методы групповых технологий.

Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и вспомогательное (транспортирующее, складское и пр.) оборудование.

Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному. В Японии – гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом. В США – гибкой производственной системой (ГПС) ‑ Flexible Manufacturing System (FMS). В нашей стране такого рода комплексы называют гибким автоматизированным производством (ГАП).

ГАП – это современная форма производства, обеспечивающее максимальную степень гибкости переналадки оборудования (в отличие от остальных существующих типов производства). Гибкость ГАП обусловлена применением специальных станков— обрабатывающих центров (ОЦ), объединённых в гибкие производственные системы (ГПС) системами обеспечения работоспособности. Системы условно можно разделить на технические и информационные. Согласно ГОСТ 26228-85 в состав ГПС входят следующие системы:

• АТСС — автоматизированная транспортно складская система;
• АСИО — автоматизированная система инструментообеспечения;
• АСУО — автоматизированная система уборки отходов;
• АСУ — автоматическая система управления;
• АСК — автоматическая система контроля;
• САПР ТП — система автоматизированного проектирования технологиче-ских процессов;
• АСТПП — автоматическая система технологической подготовки производ-ства;
• АСНИ — автоматическая система научных исследований.

ГАП функционирует на основе программного управления и групповой ориентации производства. На первом этапе ГАП может быть автоматизированным, то есть включать операции, выполняемые с участием человека.

ГАП включает исполнительную систему, состоящую из технологической, транспортной, складской систем и систему управления.

Преимущества ГАП по сравнению с участками, состоящими из универсальных станков:

1. резкое увеличение производительности труда в процессе изготовления единичной и мелкосерийной продукции благодаря более высокой загрузки оборудования;

2. быстрое реагирование на изменение требований заказчиков;

3. существенное повышение качества продукции за счет устранения ошибок и нарушений технологических режимов, неизбежных при ручном труде;

4. сокращение времени производственного цикла в несколько раз;

5. уменьшение капитальных вложений, площадей и численности обслуживающего персонала прежде всего за счет трехсменного режима работы, при этом две смены ведутся практически под наблюдением оператора;

6. снижение объема незавершенного производства;

7. повышение эффективности управления за счет исключения человека из производственного процесса;

8. улучшение условий труда, устранение сложных, трудоемких и тяжелых операций, освобождение человека от малоквалифицированного и монотонного труда.

Применение:

ГПС находят применение в основном в станкостроении, машиностроении.

Анализ ГПС позволяет сделать некоторые выводы:

1. управление транспортными системами и работой станков осуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;

2. число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4-5 станков и 15% из 8 – 10; реже встречаются системы из 30-50 станков (2-3%);

3. наибольший экономический эффект от использования ГПС достигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения. Например в Германии их 60%, в Японии – более 70, в США – около 90%;

4. различна и степень гибкости ГПС. Например в США преобладают системы для обработки изделий в пределах 4-10 наименований, в Германии – от 50 до 200;

5. нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 - 4,5 года.

Проблемы, возникшие при применении гибких систем

1. ГПС не достигла поставленных целей по рентабельности; она оказалась слишком дорогостоящей по сравнению с преимуществами, достигнутыми с ней. Обнаружено, что причиной высокой стоимости оборудования были несоразмерные расходы на приспособления и транспортную систему;

2. разработка и введение в эксплуатацию комплексной ГПС оказались трудными, а также дорогостоящими;

3. из-за недостатка опыта было трудно выбирать подходящие типы систем и оборудование для нее;

4. имеется мало поставщиков систем, которые могут поставлять сложные системы.

5. в некоторых случаях эксплуатационники получили опыт о фактически слабой гибкости;

6. конструктивные элементы ГПС, например, станки, системы управления и периферийные устройства часто оказывались неподходящими к системе и вызывали лишние проблемы по стыковке.

7. Эксплуатационники часто не имеют достаточной готовности к эксплуатации сложной системы;

8. Длительный срок выполнения проекта от конструирования до запуска системы.

Перспективы применения гибких систем

1. одновременное повышение эффективности и гибкости;

2. повышение степени автоматизации не уменьшая гибкости;

3. усовершенствование таких измерительно-контрольных методов, которые контролируют в процессе обработки состояние инструмента и обрабатываемых деталей, необходимое для соответствующей автоматической подналадки;

4. уменьшение количества приспособлений и палет за счет автоматизации крепления деталей;

5. введение в ГПС таких операций, как промывка, покрытие, термообработка, сборка и т.д;

6. развитие профилактического техобслуживания.

Значение ГПС:

1. более высокий коэффициент использования станков (в 2-4 раза больше по сравнению с применением отдельных станков);

2. более короткое время прохода производства;

3. уменьшается доля незаконченного производства, т.е. уменьшается количество запасов деталей на складах, которое означает уменьшение продукции, привязанного к производству;

4. более ясный поток материала, меньше перетранспортировок и меньше точек управления производством;

5. уменьшаются расходы на заработную плату;

6. более ровное качество продукции;

7. более удобная и благоприятная обстановка и условия работы для работающих.

5.2. Гибкие производственные системы (ГПС/FMS)

Западные САП развивались намного интенсивнее отечественных и к настоящему времени значительно опережают их по уровням автоматизации и степени интеграции подсистем. Кроме того, они изначально ориентированы на автоматизированное управление производственными, а не учётно-финансовыми, коммерческими или иными непроизводственными предприятиями.

Начало автоматизации производства в западной экономике положили системы автоматизированного проектирования CAD (Computer-Aided Design), автоматизированного планирования производственных процессов CAPP (Computer-Aided Process Planning) и компьютерного производства CAM (Computer-Aided Manufacturing), которое, по сути, сводилось к автоматизации программирования станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Затем эти системы были объединены в интегрированную систему автоматизированного производства CIM (Computer-Integrated Manufacturing).

Как уже говорилось выше, в США системы автоматизации производства называют гибкими производственными системами (ГПС) ‑ Flexible Manufacturing System (FMS). Западный опыт автоматизации производства имеет более длительную историю, более глубоко проработан и обоснован.

Немного об истории и причинах появления ГПС. В середине 60-х годов прошлого века, когда конкуренция на рынке стала более интенсивной, главной заботой производства была стоимость (цена) продукции, позволявшая получать максимальную прибыль (добавочную стоимость). Однако позже, в связи с ростом конкуренции на внутренних и, особенно, ‑ на мировом рынках, приоритетом производственного бизнеса стало качество производимых товаров и услуг, нацеленное на максимальное удовлетворение постоянно растущих запросов потребителей и обеспечивающее, в итоге, выживание во всё обостряющейся конкурентной борьбе на рынках сбыта продукции.

Тогда же была сформулирована новая стратегия производства: быстрая и гибкая настраиваемость (Customizability) на бысро меняющиеся рыночные условия. Производственные компании должны адаптироваться к среде, в которой они работают, быть более гибкими в своих операциях и удовлетворить различные сегменты рынка.

FMS является, прежде всего, технологией производства, которой можно и должно управлять. Исследования Массачусетского технологического института (MIT) по конкурентоспособности отметили, что американские компании потратили вдвое больше времени на инновационную продукцию, чем на инновационные процессы. Немцы и японцы сделали прямо противоположное. При изучении FMS, нужно иметь в виду, что, как сказал известный американский производственный статистик Питер Друкер: "Мы должны стать менеджерами технологий (т.е. технологических процессов), а не просто их пользователями ".

Во-вторых, FMS – это философия. Ключевым словом является "Система". Философски, FMS включает в себя системную точку зрения на производство. Для современных производителей традиционное понятие "гибкость" (flexibility) – гибкость, переналаживаемость), расширено до понятия "agility" – проворность, быстрота, живость, ловкость. Современный «гибкий» производитель это тот, который является самым быстрым на рынке, работает с минимальной совокупной стоимостью и имеет наибольшую способность удовлетворять запросы своих клиентов. Таким образом, сегодня гибкость означает получение индивидуальных продуктов высокого качества по разумной цене, которые могут быть быстро доставлены клиентам, а FMS ‑ это просто один из способов достижения такой гибкости.

Дата добавления: 2014-01-13