Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Организация автоматизированного производства




Автоматизация производства - это процесс, при котором функции по управлению производством и контролю за ним, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация – это основа развития современной промышленности, генеральное направление научно-технического процесса. Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства. Различают частичную, комплексную и полную автоматизацию производства.

При частичной автоматизации часть функций по управлению производством автоматизирована, а часть выполняется рабочими-операторами (полуавтоматические комплексы).

Как правило, такая автоматизация осуществляется в тех случаях, когда управление процессами из-за их сложности или скоротечности практически недоступно человеку.

Комплексная автоматизация – это когда все функции по управлению автоматизированы, рабочие-операторы только налаживают технику и контролируют ее работу (автоматические комплексы).

При комплексной автоматизации должна применяться такая система машин, оборудования и вспомогательной техники, при которых процесс превращения исходного материала в готовый продукт происходил без физического вмешательства человека.

Полная автоматизация производства – высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим системам управления.

Автоматизация производства в машиностроении и радиоэлектронном приборостроении развивается в направлении создания автоматических станков и агрегатов, автоматизированных и автоматических поточных линий, автоматизированных и автоматических участков, цехов и даже заводов.

Автоматическая линия – это система согласованно работающих и автоматически управляемых станков (агрегатов), транспортных средств и контрольных механизмов, размещенных по ходу технологического процесса, с помощью которых обрабатываются детали или собираются изделия по заранее заданному технологическому процессу в строго определенное время (такт автоматической линии).

Роль рабочего на такой линии сводиться лишь к наблюдению за ее работой, к наладке и подналадке отдельных механизмов, а иногда к подаче заготовки на первую операцию и снятию готового изделия на последней операции. Это позволяет рабочему управлять большим числом машин и механизмов.

Автоматизация поточного производства аналогично развитию автоматизации производства и осуществляется в три этапа.

Основным параметром (нормативом) автоматической линии является производительность. Ее величину считают по производительности последнего вышедшего станка. Различают: технологическую, цикловую, фактическую и потенциальную производительность линии.

Технологическая производительность определяется по формуле

pТ=1tМ (1)

где tМ – машинное время обработки детали, т.е. основное время (tо)

Цикловая производительность рассчитывается по формуле

ρц=1Tц=1(tМ+tх) (2)

где Т ц – продолжительность рабочего цикла

(Tц=tМ+tх=tо+tв=tоп), мин

t х – время холостых ходов рабочей машины, связанных с загрузкой и разгрузкой, межстаночным транспортированием, зажимом и разжимом деталей, т.е. вспомогательное время (t в)

Для большинства автоматических линий продолжительность рабочего цикла и всех его элементов остается неизменной в процессе работы машины, поэтому значения технологической и цикловой производительности являются постоянным величинами. В реальных условиях периоды бесперебойной работы рабочей машины автоматической линии чередуются с простоями, вызванными различными организационными причинами. Вследствие этого фактическая производительность линии определяется по формуле

ρф=Kис.в∙ ρц=1Tц+tобс (3)

где K ис.в – коэффициент использования рабочей машины (станка, автомата, линии) во времени.

Коэффициент K ис.в может быть расчитан по формуле

Kис.в=TцTц+tобс (4)

где t обс – время вне цикловых простоев (обслуживание рабочего места), приходящееся на единицу продукции

С учетом потерь времени только по причинам технического обслуживания определяется потенциальная производительность автоматической линии

ρп=1Tц+tтех (5)

Технический уровень автоматической линии (коэффициент технического использования) рассчитывается по формуле

Kт.у=ρпρц (6)

Организационно-технический уровень линии (коэффициент общего использования) определяется по формуле

Kорг.т=ρфρц (7)

Важнейшим календарно-плановым нормативом автоматической линии, характеризующим равномерность выпуска продукции, является такт (или ритм) потока. Он определяется суммарным временем обработки изделия (t м), временем установки, закрепления, раскрепления и снятия, а так же транспортировки его с одной операции на другую (t х)

τа.л=tм+tх (8)

Автоматические линии с гибкой связью оснащаются, как правило, независимым межоперационным транспортом, позволяющим передавать детали с операции на операцию независимо друг от друга. После каждом операции на линии создается бункерное устройство (магазин) для накопления межоперационного задела, за счет которого осуществляется непрерывная работа станков.

Разновидностью комплексных автоматических линий являются автоматические роторные линии.

Автоматическая роторная линия – представляет собой комплекс рабочих машин (роторов), транспортных машин (роторов), приборов, объединенных в единую систему автоматического управления, в которой их заготовки одновременно с обработкой перемещаются по дугам окружностей рабочих роторов совместно с воздействующими на них рабочими инструментами.

Рабочие и транспортные роторы находятся в жесткой кинематической связи и имеют синхронное вращение.

Рабочий ротор представляет собой жесткую систему, на периферии которой на равном расстоянии друг от друга монтируются рабочие инструменты в быстросъемные блоках и рабочие органы, сообщающие инструментам необходимые движения. Каждый инструмент на различных участках своего пути совершает все необходимые элементы движения для выполнения операции. Для малых усилий применяются механические исполнительные органы, для больших – гидравлические (например, штоки гидравлических силовых цилиндров).

Рабочие и транспортные роторы соединяются в линии общим синхронным приводом, перемещающим каждый ротор на один шаг за время, соответствующее такту линии (ч р.л.)

На автоматической роторной линии одновременно можно обрабатывать детали нескольких типоразмеров по сходной технологии, т.е. она может применяться как многопредметная линия и не только в массовом, но и в серийном производстве. В настоящее время такие линии широко применяются для производства радиодеталей, штампованных деталей, при расфасовке, упаковке и на других работах. Основным календарно-плановым нормативами автоматической роторной линии являются:

1. Такт роторной линии, которой определяется временем перемещения заготовки и инструмента на расстояние (t пр) между двумя смежными позициями ротора (шаг ротора)

τрл=tпрVтр (1)

V тр – транспортная (линейная) скорость движения инструмента (предмета труда), или что то же самое, окруженная скорость ротора, определяется по формуле

Vтр=ω∙τ (2)

ω – угловая скорость вращения ротора оборот/с, оборот/мин

τ – радиус ротора мм или см

2. Продолжительность производственного цикла обработки заготовки определяется длиной пути (L л.о.) от места загрузки заготовки до места выдачи детали с той же скоростью

tц=LпрVтр (3)

3. Цикловая производительность роторной машины

Pц.м=ntц.м (4)

где n – число рабочих органов (инструментальных позиций) на рабочем роторе

tц.м=LпVтр (5)

t ц.м – время, в течении которого рабочий инструмент участвует в процессе.

L п – длина полной окружности ротора.

Автоматические роторные линии отличаются определенным цровнем гибкости и позволяют получить достаточно высокие технико-экономические показатели.

В современных условиях развития автоматизации производства особое место отводиться использованию промышленных роботов.

Промышленный робот – это механическая система, включающая манипуляционные устройства, систему управления, чувствительные элементы и средства передвижения. С помощью промышленных роботов можно объединить технологические комплексы (РТК) различного масштаба, не связанные жестко планировкой и числом комплектующих агрегатов.

Принципиальными отличиями робототехники от традиционных средств автоматизации являются их широкая универсальность (многофункциональность) и гибкость (мобильность) при переходе на выполнение принципиально новых операций.

Промышленные роботы находят применение во всех сферах производственно-хозяйственной деятельности. Они успешно заменяют тяжелый, утомительный и однообразный труд человека, особенно при работе в условиях вредной и опасной для здоровья производственной среды. Роботы способны воспроизводить некоторые двигательные и умственные функции человека при выполнении или основных и вспомогательных производственных операций без непосредственного участия человека.

Промышленный робот – это перепрограммируемая автоматическая машина, применяемая в производственном процессе для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям человека, при перемещении предметов труда или технологической оснастки.

Структурно РТК может быть представлен в виде цеха, состоящего из нескольких РТУ, РТЛ, автоматизированных складов и связывающих их транспортных промышленных роботов (роботоэлектрокаров). Высшей формой организации производства является создание комплексно роботизированного завода. В зависимости от вида роботизированного производственного процесса РТК могут быть предназначены для получения заготовок, обработки деталей, выполнения процессов сборки либо для реализации контрольно-сортировочных и транспортно-перегрузочных операций, в том числе для внутрицехового транспортирования и складских операций.

При проектировании РТК выделяются два этапа. На первом этапе рассматривают проблемы анализа производства, выбирают объекты роботизации, состав основного технологического оборудования, вид движения деталей, систему рационального автоматизированного управления технологическим процессом и функциональными задачами. На втором этапе осуществляются непосредственное проектирование РТК, формируют структуру, определяют количество и характеристики промышленных роботов и технологического оборудования, разрабатывают рациональные планировки оборудования РТК в производственном помещении, составляют и отлаживают алгоритмы и программные системы управления РТК, необходимые в период функционирования.

Компоновочные варианты РТК основываются на принципах индивидуального и группового обслуживания оборудования промышленными роботами.

При индивидуальном обслуживании робот встраивается в технологическое оборудование; размещается рядом с оборудованием; несколько роботов обслуживают единицу оборудования (рис 11, А,Б,В).

При групповом обслуживании робот обслуживает несколько единиц технологического оборудования; при этом возможны два варианта компоновки:

1) линейное расположение оборудования (рис 11, Г)

2) круговое расположение оборудования (рис 11, Д).

 

Выбор оптимальных параметров и рационально конструкторских решений в период проектирования РТК осуществляется с учетом нескольких организационно-экономических факторов: производительности РТК, обеспечение надежности его работы, эффективности его функционирования и др.

Проектно потенциальную производительность РТЯ (роботизированная технологическая ячейка), можно определить по формуле:

ρп.п=NцTр∙(tрр+tтех) (1)

где N ц – число деталей, обрабатываемых за цикл

Т ц – цикл работы РТЯ

T р – время работы без перерывов за Т ц

t тех – время простоев, связанных с регулировкой, сменой и под наладочной инструмента, с отказами устройств РТЯ и т.д.

 

Роботизированная технологическая линия с гибкой межпозиционной связью располагает бункерными устройствами на входе и на выходе, а подобная линия с жесткой межпозиционной связью таких накопителей не имеет, и все роботизированные технологические ячейки линии должны функционировать синхронно в одном ритме, т.к. выход из строя любого агрегата или его элемента ведет к остановке данной линии. Исходя из этого при расчете производительности роботизированной технологической линии необходимо определить коэффициент ее технического использования по формуле:

Rис.р.т.л=11+Rр.т.л (1)

где R р.т.л – коэффициент собственных вне цикловых потерь РТЛ, включающих потери времени всеми составляющими элементами РТЛ.

Благодаря повышенной надежности РТК можно снизить потери времени на планово-предупредительные ремонты и ликвидацию аварийных отказов, а также уменьшить затраты на ремонт всех видов и техническое обслуживание оборудования.

За счет синхронизации – простоя основного оборудования РТК сводиться к минимуму, при этом увеличивается его производительность и эффективность.

Организационно-технические особенности создания и эксплуатации ГПС.

 

В отличие от поточных и автоматических линий, специализирующихся только на изготовлении определенного вида изделий, ГПС обеспечивают выпуск серийных и мелкосерийных изделий дискретными партиями, номенклатура и размеры которых могут меняться во времени. При этом использование ГПС в многономенклатурном производстве должно способствовать сохранению отличительных особенностей и преимуществ массового производства (непрерывности и ритмичности) и существенному повышению производительности труда и количества выпускаемой продукции при сокращении численности рабочих-операторов.

 

ГПС отличаются от технических систем, состоящих из универсального оборудования и автономно работающих и автономно работающих станков с ЧПУ, и от производств, оборудованных станками-автоматами и полуавтоматами в линии (автоматические и автоматические роторные линии и др.) с механической связью. Обладая широкой гибкостью, ГПС обеспечивает высокую производительность оборудования, приближающуюся к уровню производительности автоматических линий и линий, скомпонованных из специализированных станков.

Степень гибкости производственной системы – это не однозначный, а многокритериальный показатель. В зависимости от конкретно решаемой задачи ГПС выдвигаются различные аспекты гибкости:

1) машинная гибкость – простота перестройки технологического оборудования для производства заданного большого количества изделий каждого наименования;

2) технологическая гибкость – способность системы производить заданное большое количество деталей каждого наименования при различных вариантах технологического процесса;

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

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

5) гибкость по номенклатуре – способность системы к обновлению выпуска продукции, 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.

В общем виде под ГПС понимается автоматизированное производство, построенное на современных технических средствах (станках с ЧПУ, роботизированных технологических комплексах, гибких производственных модулях и т.д.), способные обеспечить выпуск продукции широкой номенклатуры. К основным факторам, обеспечивающим 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 максимально загрузить оборудование, минимизировать производственный цикл и обеспечить комплексность деталей и сборочных единиц для сборки;

6) групповая технология обработки деталей.

 

Реализация перечисленных выше факторов осуществляется за счет функциональных элементов ГПС, которые можно разделить на две группы:

· производственно-технологические функциональные элементы гибкого автоматизированного производства (ГАП), составляющие производственно-технологическую часть ГПС;

· электронно-вычислительные функциональные элементы ГАП, составляющие информационно-вычислительную и управляющую часть ГПС.

 

 

Рис 13. Структура гибкой производственной системы.

 

 

ГПК – гибкий производственный комплекс;

ГАЛ – гибкая автоматизированная линия;

ГАУ – гибкий автоматизированный участок;

ГАЦ – гибкий автоматизированный цех.

 

Гибкий производственный модуль – это единица технологического оборудования с ЧПУ для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции и 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 работы и манипуляторы; средства автоматизации технологического процесса.

Роботизированный технологический комплекс – 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 эти комплексы могут быть устройствами накопления, ориентации, по штучной выдаче объектов производства и др.

Система обеспечения функционирования ГПС – в автоматическом или автоматизированном режиме включает:

а) автоматизированную транспортно-складскую систему;

б) автоматизированную систему инструментального обеспечения;

в) автоматизированную систему слежения за износом и поломками инструмента;

г) автоматизированную систему обеспечения надежности, следящую за состоянием оборудования;

д) автоматизированную систему управления качеством продукции;

е) автоматизированную систему удаления отходов производства

 

Экономическая эффективность автоматизации производства оценивается показаниями в стоимости и натуральном выражении. К основным стоимостным показателям относятся себестоимость продукции, капитальные затраты, приведенные затраты и срок окупаемости дополнительных капитальных вложений в средства автоматизации.

Величина годового экономического эффекта (Э, руб/год) от применения средств автоматизации производства определяется по формуле:

 

Э1=(С1+ЕнК1)-(С2+ЕнК2) (1)

 

где С1 и С2 – себестоимость годового выпуска продукции соответственно до и после внедрения средств автоматизации производства, руб/год;

К1 и К2 – капиталовложениясоответственно до и после внедрения средств автоматизации, руб;

Ен – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капитальных вложений

 

Внедрение ГПС и последовательный переход к гибкому предприятию на основе полной интеграции его производственных процессов обеспечивают дальнейшее развитие и совершенствование организации и планирования производства.

Основной проблемой социалистической организации, планирования и хозяйственного руководства в условиях ГПС является обеспечение рационального сочетания всех элементов производства - людских ресурсов, машин и объектов производства, производственных сооружений и помещений. Это необходимо для успешного решения на каждом рабочем месте задач по повышению производительности труда, увеличению объема производства только высококачественной продукции, повышению эффективности использования фондов, экономии людских, материальных и энергетических ресурсов. В качестве основного метода для выполнения этих

задач используется комплексная автоматизация производства на базе новейшей электронной техники, робототехники и основных принципов гибкого производства.

Отличительными чертами организации гибкого производства являются следующие:

интеграция технической подготовки и производства в единую производственную систему, что позволяет обеспечить непрерывность процесса от момента возникновения идеи до выхода готовой продукции. Конструкторская и технологическая подготовка, организация и нормирование труда, внутризаводское планирование, технический контроль и система управления перестают быть дискретными, разорванными процессами. В условиях ГПС происходит параллельное, одновременное выполнение различных частей этих процессов, а во многих случаях и органичное их слияние в единый комплекс. Интеграция управления и технической подготовки производства может объединять в единую систему отдельные производства: заготовительное, обрабатывающее и сборочное.

В основе организации производственного процесса на гибком машиностроительном предприятии лежит не просто рациональное сочетание процессов в пространстве и во времени, а органичное соединение в единый интегрированный производственный процесс всей совокупности основных, вспомогательных и обслуживающих процессов. Единым процессом стало взаимодействие станков, загрузочных роботов, различных видов транспорта и автоматических складов, действия которых практически полностью выполняются параллельно и связаны в органичный комплекс программным обеспечением и управлением ЭВМ

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 5012; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.071 сек.