Гибкие производственные системы (ГПС)

Под гибкой производственной системой подразумевают сово­купность в разных сочетаниях: а) технологического оборудова­ния с числовым программным управлением; б) роботизирован­ных комплексов; в) гибких производственных модулей и г) си­стем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени. ГПС обладает свойством «подстраиваться» под производство изделий новой номенклатуры в установленных пределах значений их характе­ристик.

Рассмотрим некоторые элементы ГПС.

Гибкий производственный модуль (Г1Ш). Это единица техно­логического оборудования с программным управлением, авто­номно функционирующая и автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением и (или) обработкой из­делий.

Роботизированный технологический комплекс (РТК). Это со­вокупность технологического оборудования, промышленных ро­ботов и средств оснащения (устройств накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и др.)- Для работы в составе гибких производственных систем РТК должны иметь возможность автоматизированной переналадки.

Система обеспечения функционирования ГПС. Это комплекс устройств, обеспечивающий управление ГПС с помощью ЭВМ. В систему обеспечения входят: автоматизированная система тех­нологической подготовки производства (АСТПП); автоматизиро­ванная система научных исследований (АСНИ); система авто­матизированного проектирования (САПР); система автоматизи­рованного контроля (САК); автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП); автомати­зированная транспортно-складская система (АТСС); автомати­зированная система управления (АСУ).

Работа всех звеньев ГПС как по подготовке производства, так и по управлению процессов термообработки регулируется компьютерными сетями, имеющими соответствующее информа­ционное, программно-математическое и техническое обеспечение. Все операции и приемы, т. е. подача изделий на обработку, осу­ществление самой обработки, контроль качества, передача из­делий потребителю выполняются в соответствии с программой, заложенной в ЭВМ. Переход на обработку других изделий свя­зан с заменой одной программы другой.

В зависимости от организационной структуры ГПС в терми­ческом производстве делят на: гибкие автоматизирован­ные линии (ГАЛ), в которых технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций; гибкие автоматизированные участки (ГАУ), представляющие собой ГПС, функционирующие согласно технологическому маршруту, в котором предусмотрены возмож­ности изменения последовательности использования технологиче­ского оборудования; гибкие автоматизированные цехи (ГАЦ), представляющие собой ГПС в различных сочетаниях гибких автоматизированных линий, гибких автоматизированных участков, роботизированных технологических участков, предна­значенные для изготовления и полной обработки изделий задан­ной номенклатуры.

Принцип организации и деятельности гибкой производствен­ной системы. Главной причиной необходимости использования ГПС являются постоянное возрастание числа и типоразмеров об-

рабатываемых изделий, усложнение их конструкций и система­тическое повышение требований к их качеству. В связи с этим объекты производства сменяются чаще, чем успевают изнаши­ваться орудия труда, нередко специально предусмотренные для термообработки данных изделий. Это обстоятельство требует обеспечения в термических подразделениях высокого уровня производственной маневренности (гибкости).

С другой стороны, внедрение каждого нового процесса свя­зано с наличием непроизводительных периодов и с материальны­ми затратами. Поэтому стремятся сохранить стабильность произ­водства по возможности более продолжительное время.

Отсюда следует основной принцип ГПС: рациональное соче­тание широкой производственной маневренности рабочих мест с длительной технологической устойчивостью выполняемых техно­логических процессов.

§ 3. ОРГАНИЗАЦИЯ БЕЗЛЮДНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Все более широкое внедрение в промышленности гибких производственных систем в результате открывает возможность создания так называемых «безлюдных производств».

Этот термин не следует понимать буквально. Просто количе­ство, работающих по сравнению с обычными термическими под­разделениями с таким же объемом производства будет на один-два порядка меньше и работа их будет заключаться в со­ставлении программ, отладке технологических процессов, устране­нии неполадок, выполнении профилактических и ремонтных ра­бот и т. п. Прототипами малолюдных производств могут служить автоматизированные термические отделения и участки на под­шипниковых заводах.

Организация «безлюдных производств» имеет в СССР боль­шое социальное значение. Они позволят существенно сократить долю ручного труда, более рационально распределить трудовые ресурсы, способствовать интенсификации производства и ускоре­нию научно-технического прогресса.

§ 4. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННУЮ МАНЕВРЕННОСТЬ

К таким факторам относят серийность производства, харак­тер используемых средств технологического оснащения, форму построения термических участков.

Тип производства. В условиях массового производства процес­сы термической обработки проектируют как совокупность значи­тельного числа взаимосвязанных операций, осуществляемых в поточных линиях, агрегатах и других технологических комплек­сах. Переход на обработку изделий, требующую иного техноло- гического маршрута, часто вызывает изменение числа и порядка чередования операций и их стадий, что связано с использованием либо универсальных многомаршрутных поточных линий, либо технологических комплексов, либо с трудоемкой перекомпоновкой оборудования в одномаршрутных поточных линиях.

В условиях мелкосерийного и единичного производства его гибкость характеризуется возможностью обработки большой но­менклатуры и осуществления различных операций. Поэтому тер­мическое оборудование должно быть приспособлено к быстрой переналадке. Необходимость в пространственной перекомпонов­ке оборудования при этом возникает редко.

Оборудование. Чтобы обеспечить высокую маневренность, все виды термического оборудования должны обладать постоянной готовностью к выполнению процессов термообработки без пред­варительной длительной подготовки (разогрева); широкой ва­риацией технологических режимов и возможностью быстрого из­менения температуры и составов технологических сред; возмож­ностью перекомпоновки технологических позиций с целью изменения технологических маршрутов. Оборудование должно быть приспособлено для быстрого монтажа, демонтажа, транс­портирования; удобно для присоединения друг к другу при ком­поновке агрегатов и линий, а также для подключения к энергети­ческим и другим коммуникациям; сложные конструкции должны состоять из отдельных секций, например съемного свода, сни­маемых нагревательных панелей, излучающих труб и др.

Для ускорения разработки новых видов термического обору­дования следует наладить серийное производство унифицирован­ных элементов такого оборудования: горелок, излучающих труб, вентиляторов для циркуляции атмосферы, подъемно-транспорт­ных механизмов и машин, унифицированной оснастки, инстру­ментов и др.

Технологическая готовность оборудования. В зависимости от использования либо тепловых аппаратов бесконтактного дейст­вия (печей, ванн, камер, баков и др.), либо теплогенераторов (высокочастотных, лазерных, контактных, электролитных и др.) наблюдается различный подход к определению степени готовно­сти оборудования к непосредственному выполнению термических операций. Тепловые аппараты обеспечивают широкие воз­можности для одновременной обработки значительных количеств разнообразных по форме и размерам изделий при осуществле­нии преимущественно объемной термообработки. Геометрические характеристики не лимитируют быстрый переход на обработку изделий других типоразмеров.

Однако большая тепловая инерционность, прежде всего печей, требует длительного разогрева до заданной температуры. Пере­ход на выполнение других процессов также связан с затратой времени.

Для сокращения времени на подготовку используют мало­инерционные печи с менее теплоемкой тепловой изоляцией сте­нок, а также с заменой кирпичной кладки малоинерционными отражательными экранами. j

Для частого и быстрого изменения технологических режимов в некоторых тепловых аппаратах (печах) предусматривают ком­бинированные устройства, которые могут выполнять функции как нагревателей, так и охладителей. Например, одна и та же радиационная труба при сжигании в ней топлива служит нагре­вателем, а при пропускании через нее холодного воздуха — охла­дителем.

В зависимости от диапазона рабочих температур в некоторых универсальных топливных печах для повышения точности тем­пературы нагрева изделий по-разному раполагают горелки:.для обеспечения высоких температур их размещают непосредственно в рабочем пространстве и высокотемпературные продукты сжи­гания поступают непосредственно к обрабатываемым изделиям, обеспечивая их быстрый нагрев до высокой температуры; для осуществления же низкотемпературных режимов подобные го­релки устанавливают в выносных топочных каналах на значи­тельном расстоянии от изделий, вследствие чего топочные газы, проделывая определенный путь, поступают к изделиям уже зна­чительно остывшими.

Высокочастотные, контактные, лезерные и другие теплоге­нераторы используют преимущественно для поверхностной или местной обработки. Концентрируя огромное количество энергии в небольшой по объему части изделия, процессы на этих установках обладают малой тепловой инерционностью. При обработке небольших однотипных изделий простой формы в ус­ловиях крупносерийного производства такие установки иногда с успехом используют вместо печей.

Однако переход на обработку изделий других типоразмеров в таких установках связан с трудоемкой подготовкой энергетиче­ских устройств и оснастки, например со сменой индуктора и спреера в высокочастотных установках. Поэтому при обработке изделий различных типоразмеров теплогенераторы не являются высокоманевренным оборудованием.

Для повышения общей производственной маневренности не­обходимо такое оборудование, в котором бы преимущества теп­ловых аппаратов бесконтактного действия (удобство партионной обработки, простота пространственной ориентации и перемеще­ния деталей, возможность быстрого перехода на обработку из­делий других типоразмеров и др.) рационально сочетались с преимуществами теплогенераторов (постоянная готовность к ра­боте, высокие скорости нагрева, возможность размещения в лю­бых помещениях и т. п.).

Уже создан ряд скоростных секционных печей, в которых осо- бой конструкции горелки так расположены в рабочем простран­стве, что обеспечивают быстрый прогрев рабочего пространства. Теплотехническая система таких печных камер больше напоми­нает газокислородную нагревательную установку, чем печь в обычном понимании. В рабочем ее пространстве поддерживают температурный перепад в 600—800 °С, что обеспечивает нагрев тонкой ленты до температуры 700 °С за время всего 2—3 с.

В свою очередь, некоторые высокочастотные установки с точ­ки зрения обеспечения герметичности рабочего пространства и обработки изделий партиями при поддержании в них контроли­руемой атмосферы близки по параметрам к печным камерам.

Дата добавления: 2014-01-04