Тема 1 пути и методы решения основных проблем машиностроительного производства

ВВЕДЕНИЕ

Цель преподавания дисциплины «Интегрированные системы автоматизированного проектирования и изготовления станков» – подготовка специалистов к выполнению в реальных производственных условиях разнообразных задач автоматизированного проектирования объектов и технологических процессов машиностроения и станкостроения, разработки с помощью средств компьютерной графики чертежей деталей.

Принципы построения интегрированных систем автоматизированного проектирования (ИСАПР) в данной дисциплине изучаются с учетом специфики автоматизированного проектирования деталей станков и технологических процессов станкостроительного производства. При изучении дисциплины уделяется внимание овладению подсистемами системы технологической подготовки производства (СТПП), предназначенными для автоматизации классификации, группирования и унификации технологических решений, оценки конструкции детали на технологичность и т. др., а также выработке навыков практической работы из ИСАПР.

Задачами преподавания дисциплины являются изучение подсистем СТПП, связанных с:

- группированием и классификацией изделий машиностроения и станкостороения;

- оценкой конструкций деталей на технологичность;

- разработкой чертежей деталей;

- разработкой технологических процессов изготовления деталей;

- другими важными задачами конструкторско-технологической подготовки станокостроительного производства.

1.1 Этапы развития современного машиностроительного производства.

Немецкие ученые Ф. Лиерат и П. Дюбнер (Университет г. Магдебурга) описывают четыре этапа развития современного гибкого автоматизированного производства в машиностроительной отрасли. Схематично парадигмы развития машиностроительного производства по Ф. Лиерату и П. Дюбнеру представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Парадигмы развития современного машиностроительного производства по Ф. Лиерату и П. Дюбнеру

I этап (70-е годы XX века) отличается ориентацией на способы изготовления, технику NC/CNC, внедрение станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, компьютерного управле­ния станочным оборудованием.

Системы классов NC, CNC относятся к устройствам с постоянной структу­рой, имеющим схемную реализацию алгоритмов работы (относятся к 1–3 поко­лениям систем ЧПУ).

Основные особенности техники NC, CNC приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные особенности техники NC, CNC

Показатель	Класс ЧПУ
	NC (numerical control)	CNC (computer numer­ical control)
Окупаемость	Высокая	Высокая
Расширение возможно­стей	Ограничен	Много добавленных возмож­ностей
Диагностика СЧПУ	Нет	Возможна
Сбор производственной Информации	Нет	Возможна
Оптимизация последовательной обработки информации	Нет	Возможна
Ввод информации	Перфолента	Перфолента, магнитная лен­та, телетайп, видеотер­минал, ручной ввод, сигналы внешней ЭВМ
Сложность	Средняя	Высокая, за счет математических методов
Стоимость	Примерно одинаковая

В случае техники NC управляющая программа вводится на перфоленте, и отдельные команды могут быть вве­дены с пульта управления ЧПУ или с панели управления станком. Далее инфор­мация через блоки ввода и декодирования попадает в память, затем команды об­рабатываются интерпретатором, и далее через блоки управления поступает к при­водам.

CNC – основа микроЭВМ, запрограммированная на выполнение функций ЧПУ. Особенность заключается в видимости изменений и корректировок в период эксплуатации управляющей программы обработки детали и программного функционирования самой си­стемы. В режиме диалога возможно доработать и отладить программу.

Неотъемлемой частью ЧПУ класса CNC, является обширная встроенная память (до 256 КБт), которая может быть использована в качестве архива управляющих программ. К системе прилагается широкий набор периферийных средств: как традицион­ные (фотосчитыватель, накопитель на магнитной ленте, гибкий диск, телетайп, перфоратор), так и специальные (графопостроитель, печатающее устройство, ми­кропроцессорные средства диагностического контроля).

IІ этап (80-е годы XX века) отличается ориентацией на процесс, переходом к компьютерному инте­грированному производству, концепции CIM. Управление потоком информации осуществляется интеграцией компьютеров во все процессы разработки, планиро­вания и создания продукта. Управление потоком материалов осуществляется че­рез ячейки производства с малым числом персонала, причем гибкость и автомати­зация производства достигают наивысшего уровня. Авторы отмечают, что при осуществлении этого этапа развития желаемая степень автоматизации при высо­кой сложности производства вступила в противоречие с возможностями человека и иерархически-скомпонованной организационной структурой.

IІІ этап (90-е годы XX века) отличается все большим сближением сферы технологии, сферы организации производства, сферы наук о человеке. Этот период связан с японской идеологией «тощего производства», базирующейся на упрощении и децентрализа­ции его структуры, создании автономных подразделений, заводов-модулей. Обновляется, прежде всего, культура предприятия, усиливается роль человека как творческой личности.

Основные принципы "тощего производства":

– повышение скорости протека­ния жизненного цикла изделия на стадии проектирования и изготовления;

– обеспе­чение всех участков необходимой информацией вовремя и в каждой точке;

– полу­чение задания каждым работником на месте, минуя традиционную вертикальную иерархию; одна общая ответственность за каждого в отдельности;

– не разделение труда, а интеграция задач в условиях производственной ячейки, бригады

– абсолют­ное ресурсообеспечение;

– тотальное моделирование и оптимизация;

– упразднение разделения между теми, кто думает, и теми, кто работает;

– децентрализация произ­водства изменение структуры организации с вертикальными связями на структуру с горизонтальными связями и т.д.

IV этап (2000-е годы) отводит центральное место продукту, пользующемуся спросом, обеспече­нию его быстрой разработки и согласованию действий человека организации и технологии, т.е. полной ориентации на спрос. К этому следует добавить воз­растающую роль интеллектуальных (самообучающихся) систем, которые, используя моделирование и современную вычислительную технику, будут посто­янно осуществлять оптимизацию производства. Американский ученый Д. Белл в своих работах утверждал, что генезис общественного развития следует изучать вдоль оси, на которой учитываются производство и виды используемого знания.

Можно предвидеть, что предприятия будущего – это отдельные, в значитель­ной мере самостоятельные модули разработчиков и производителей и организа­ции или подразделения- распределители, которые для каждого заказа оптималь­ным образом размещают работу по модулям с учетом их трудовых и материаль­ных ресурсов. При этом особое внимание уделяется интеллектуальным ресурсам.

1.2 Предпосылки возникновения систем автоматизации

Сегодня в нашей промышленности попытки искать пути увеличения прибы­ли только за счет снижения издержек производства, особенно при наличии конку­ренции с ведущими фирмами-производителями, рано или поздно оборачиваются для предприятий банкротством. При наличии жесткой конкуренции снизить уровень издержек на конкретном предприятии ниже определенной границы практически невозможно. В этих условиях следует искать пути увеличения доходов или за счет повышения качества выпускаемой продукции при тех же ценах, или в выпуске новых изделий.

Сегодня в самых современных отраслях промышленности (например, в электронике) жизненный цикл изделия сокращается до нескольких месяцев. Если же говорить о машиностроении, то в нем в среднем за 3–5 лет необходима полная замена выпускаемых изделий, полная смена средств технологического обеспече­ния.

Таким образом, четко видна тенденция сокращения жизненного цикла изде­лия, обусловленная стремлением производителей быстрее и максимально полно удовлетворять потребности общества, что в свою очередь стимулирует рост этих потребностей. Непрерывно растущие потребности общества порождают рост разнообразия машиностроительных изделий, их функционального назначения. Необ­ходимость выпуска конкурентоспособной продукции усиливает эту тенденцию и требует непрерывного развития средств технологического обеспечения (технологических процессов, оборудования, оснастки).

Все изложенное выше порождает структурные изменения в машинострое­нии: меняются соотношение между типами производства, формы взаимосвязей, его характер.

Во-первых, сокращается удельный вес традиционного массового и крупносерийного производства, когда длительное время выпускалось одно и тоже изделие. Современное производство одновременно выпускает несколько разно­видностей одного изделия и через короткое время переходит на выпуск нового из­делия, увеличивая объемы выпуска в единицу времени. Первое позволяет сохра­нить рынок сбыта, а второе – получать наибольший доход.

Во-вторых, сокращается доля единичного и мелкосерийного производства за счет развития работ по стандартизации и унификации. Так, например, в развитых странах единичное и мелкосерийное производство в отличие от отечествен­ного составляет значительно меньшую долю объема машиностроения. К сожале­нию, в нашей стране машиностроение еще не перешло в постиндустриальную эру и этот тип производства составляет примерно одну треть объема машинострое­ния.

Несмотря на это, наблюдается устойчивая тенденция к росту доли многоно­менклатурного разносерийного производства с увеличивающимся ростом объемов выпуска продукции в единицу времени при непрерывном повышении ее качества.

Отсюда, современное предприятие должно быть способны быстро переходить на выпуск новых изделий повышенного качества с минимальными издержка­ми. Успешная деятельность предприятий во многом зависит от их способности накапливать и перерабатывать информацию, так как прежде чем выпустить новую конкурентно способную продукцию, необходимо провести большую работу по сбору, накоплению и оперативной обработке информации (анализ рынка). Инфор­мация становится главным ресурсом общества, причем этот ресурс имеет особенность – при его потреблении он не расходуется, а наоборот, накапливается, качественно совершен­ствуется. Работа современного предприятия в динамично изменяющихся услови­ях заставляет решать как бы взаимоисключающие задачи - быстро переходить на выпуск новой продукции и одновременно внедрять новые технологии и технику, повышать качество изделий и снижать издержки производства.

Дата добавления: 2014-01-04