Гибкие производственные системы

Гибкая производственная система.

Главным элементом гибкого автоматизированного производства (ГАП) является гибкая производственная система.

Гибкая производственная система (ГПС) включает в себя 4-ре элемента:

гибкие производственные модули (ГПМ) от 2 до 20 единиц;

единую автоматизированную транспортно-складскую систему;

автоматизированную систему инструментообеспечения;

систему централизованного управления от ЭВМ.

Гибкий производственный модуль — это единица автоматизированного оборудования с ЧПУ, включающая в себя также робототехническую и другие устройства и обладающая возможностью автономного функционирования и оперативного переналаживания (например, станок-автомат, обрабатывающий центр, формовочная машина, сварочный автомат и т.д.). Такое оборудование способно выполнять в автоматическом режиме все технологические операции.

Робототехнические и другие устройства являются неотъемлемой составной частью любого ГПМ. Их назначение — полностью автоматизировать все вспомогательные операции, такие как: загрузка заготовок и удаление обработанных деталей; автоматическая подготовка и смена инструмента; удаление стружки, подача охлаждающей жидкости и др. ГПМ способен быстро переходить на изготовление и сборку деталей и узлов. Такая единица оборудования с успехом используется в литейных, кузнечнопрессовых, гальванических, механосборочных и других производствах,

ГПМ имеет автоматизированную связь со складом заготовок и деталей.

Единая автоматизированная транспортно-складская система (АТСС) функционирует по принципу «верни на место», т.е. заготовки со склада транспортируются к станкам простыми транспортными роботами и возвращаются на склад после обработки. В итоге через склад деталь может быть направлена от каждого станка к любому другому станку. Однако в случае необходимости (для экономии времени, увеличения загрузки оборудования и т.д.) транспортный робот может сразу передать деталь на соседний станок, минуя склад, конечно, если станок готов продолжить обработку данной детали.

Автоматизированная система инструментообеспечения (АСИ) производит автоматическую подготовку и смену инструмента (без вмешательства людей), необходимого для соответствующей программы работ. Например, для бесперебойной работы системы в течение суток в накопителях (магазинах) создается запас необходимого инструмента (несколько комплектов различного инструмента), в принципе возможно создание АСИ, которая обеспечивала бы гибкую работу оборудования до сроков, ограниченных лишь его надежностью.

Система централизованного управления от ЭВМ (ЦУ) выполняет важнейшую функциональную роль в ГПС. Она определяет порядок запуска деталей в работу и синхронно передает станкам соответствующие программы обработки. При отказе одного из станков ЭВМ перераспределяет его обязанности между другими станками. ЭВМ управляет работой также транспортно-складской системы и системы инструментообеспечения. ЭВМ определяет маршрут движения деталей по участку и разрабатывает программу инструментообеспечения. ЭВМ полностью руководит работой автоматизированного склада ГПС. По ее командам складирующий робот периодически извлекает из ячеек детали и помещает их на транспортирующие устройства, и также размещает и извлекает заготовки различной степени готовности. Все эти поступления заготовок, их движение, отгрузка готовых деталей и т.д. фиксируются в памяти ЭВМ.

Технико-экономическая эффективность функционирования ГПС состоит в:

• высокой гибкости и мобильности, что позволяет в короткий срок перестроиться на выпуск новой продукции;

• универсальности — способности обрабатывать широкую номенклатуру деталей (более 200 наименований);

• низкой чувствительности к изменению конструкции обрабатываемой детали;

• длительных сроках морального устаревания, превышающих сроки их физического износа;

• возможности повышать производительность труда и в несколько раз сокращать количество необходимого оборудования;

• возможности лучше использовать технологическое оборудование, повысить коэффициент загрузки оборудования;

• сокращении производственного цикла изготовления изделия; возможности перейти к созданию гибких автоматизированных предприятий.

Гибкие производственные системы

Гибкое производство -такое производство, в котором представляется возможность за короткое время и при min затратах на том же оборудовании без перерыва производственного процесса и не останавливая оборудования переходить на производство др.изделий произвольной номенклатуры в пределах технических возможностей и технологического назначения оборудования.

ГПС являются специализированными средствами автоматизации, необходимыми для повышения эффективности мелкосерийного производства. Они представляют собой разновидность комплексного автоматизированного производства, построенного по блочно-модульному принципу.

Основные принципы работы ГПС:

-блочно-модульная форма построения;

-использование групповых технологических процессов;

-комплексная автоматизация всех основных и вспомогательных операций.

Структурно ГПС состоит из 2х частей:

Функционирование ГПС обеспечивают 2 гр.элементов:

-произв-технологические функциональные элементы ГАП(гибкое автоматизированное .производство), составляющие производственно-технологическую часть ГПС;

-электронно-вычислительную и управляющую часть ГПС.

Производственно-технологическая часть ГПС предназначена для выполнения всех основных и вспомогательных технологических процессов и операций над элементами материального потока. Основные элементы производственно-технологической части ГПС: набор гибких производственных модулей (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения.

ГПМ -это единица технологического оборудования промышленного робота и средств оснащения для производства изделий произвольной номенклатуры автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все производственные функции, имеющая возможность встраиваться в более сложную систему.

В зависимости от размера ГПС и характера выполняемых ею функций, гибкие производственные модули интегрируются между собой, формируя следующие разновидности гибкого производства:

-гибкая автоматизированная линия

-гибкий автоматизированный участок

-гибкий автоматизированный цех

-гибкое автоматизированное предприятие.

Роботизированный технологический комплекс (РТК )-совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков с ЧПУ, роторов и средств оснащения.

Система обеспечения ГПС предназначена для синхронизации работы отдельных производственных модулей и выполнения всех необходимых вспомогательных операций.

В структуру системы обеспечения ГПС входят:

-автоматизированная система складирования и транспортировки полуфабрикатов;

-автоматизированная система инструментального обеспечения (отслеживает износ при поломке инструмента и проводит его автоматическую замену);

-автоматизированная систем контроля качеста (отслеживает параметры работы оборудования и изготовления изделий, сигнализирует персоналу о необходимости переналадки);

-автоматизированная система удаления отходов производства.

Информационно-управляющая часть ГПС представлена иерархией АСУ и поддерживающих их ЭВМ, регламентирующих работу отдельных производственных модулей, их комплексов и элементов системы обеспечения.

На практике автоматизированные системы управления ГПС интегрируются с автоматизированными системами подготовки производства,вчастности,с системой автоматизированного проектирования (САПР) и системой автоматизированной технологической подготовки производства (АСТПП). Формируемая в результате этого система автоматизированного управления охватывает все основные стади разработки и изготовления продукции и обеспечивает взаимосвязь таких стадий.

ГПС отличаются от традиционных автоматических линий возможностью выпуска мелких партий изделий постоянно изменяющейся номенклатуры. Вместе с тем ГПС сохраняют основные преимущества комплексно автоматизированного производства, в частности, существенный рост производительности труда и отдачи оборудования, непрерывность производственного процесса и стабильность качества изготавливаемых изделий.

Основным параметром, по которому проводится подбор ГПС для конкретного производства, является степень гибкости, которая оценивается средними затратами времени или средней стоимостью изменения режимов работы технологического оборудования.

Гибкость ГПС является многокритериальным параметром и имеет следующие основные формы:

1.гибкость по номенклатуре продукции-способность переходить на выпуск изделий новой номенклатуры;

2.гибкость по объему выпуска-способность экономично изготавливать партии изделий меняющегося объема;

3.машинная гибкость-возможность быстрой замены технологического оборудования или вспомогательных устройств внутри отдельных производственных модулей.

4структурная гибкость-возможность быстрой и экономичной перекомпоновки производственных модулей при необходимости изменения производственного процесса

5.технологическая гибкость-способность реализовывать различные варианты технологического процесса на одном и том же оборудовании.

Выделенные виды гибкости в некоторых случаях могут противоречить друг другу, в связи с чем выбор оптимального варианта ГПС должен учитывать индивидуальные особенности конкретного производства.

Дальнейшее развитие ГПС создало более сложные гибкие системы в виде гибких производственных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких автоматизированных цехов.(ГАД) и гибких автоматизированных заводов.

КОНЦЕПЦИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ПОТРЕБНОСТЕЙ / РЕСУРСОВ И ОСНОВНЫЕ НА НЕЙ СИСТЕМЫ MRP И DRP

Концепция «планирования потребностей/ресурсов» является одной из наиболее популярных в мире логистических концепций.

На логистической концепции « Планирования потребностей / ресурсов» построены логистические системы «толкающего »типа, что отличает ее от системы «канбан»» «тянущего типа.

Толкающая (выталкивающая) система- это система организации» производства, в которой детали компоненты и полуфабрикаты подаются с предыдущей технологической операции последующую в соответствии с заранее сформированным жестким производственным графиком.

Материальные ресурсы и полуфабрикаты «выталкивается» с одного звена, производственной логистической системы на другое. Аналогичным образом готовая продукция выталкивается» в дистрибутивную сеть.

Общим недостатком «толкающей» системы, является недостаточное отслеживание спроса с обязательным созданием страховых запасов. Именно наличие страховых запасов позволяет учесть изменения спроса и предотвратить сбои в производстве. В ресультате хранение запаса замедляется оборачиваемость оборотных средст предсприятия, что увеличивает себестоимость производства готовой продукции

На основе концепции «планирование потребностей/ресурсов» разработаны след базовые микрологические системы.
* MRP (Meterial Requirements Planning, MRP ) – система планирования потребностей в материалах ( в производстве и снабжении)

*MRP II ( Manufacturing Resourse Planning, MRP) – система прозводственого планирования потребноей / ресурсов ( в производстве и снабжении)

* DRP ( Distribution Requirements Planning DRP) система планирования распределения продукции

*DRPII ( Distribution Resourse Planning DRP II) система планирования распределения ресурсов

Цели внедрения MRP I
1. Повышение эффективности качества планирование потребностей в ресурсах:

2.Планирование производственного процесса, графика доставки, закупок.

3, Снижение уровня запасов материальных ресурсов, незавершенного производства и готовой продукции.

4. Уменьшение логистических затрат.

5. Удовлетворение потребностей в материалах. Компонентах и продукции.

Система MRP I переводит производственноетрасписание в цепь требований, которые синхронизированы во времени. Планируется покрытие этих требований для каждой единицы запаса компонентов. При изменениях в производственном графике, структуре запасов и характеристиках продукта система MRP I перепланирует последовательность требований и их покрытий.

Информационное обеспечение MRP I включает следующие данные:

1. План производства по специфицированной номенклатуре на определенную дату.

2. Данные о материалах, содержащие специфицированные наименования требуемых деталей, сырья, сборочных единиц с указанием их количества в расчете на единицу готовой продукции

3. Данные о запасах материальных ресурсов, необходимых для производства, скроках выполнения заказов и др.

Математические модели, информационное и программное обеспечение позволяют рассчитать в MRP I потребности в сырье и материалах и составить график производства.

Гибкие производственные системы Схема ( блоки системы MRP, включающие след информ

1. Заказы потребителей. прогноз спроса на готовую продукцию, график производства – вход MRP I

2. БД о материальных ресурсах – номенклатура и параметры сырья, полуфабрикатов и т.д, нормы расхода материальных ресурсов на единицу выпускаемой продукции, время их поставок для производственных операции.

3, БД о запасах – объем производственных. страховых и др запасов материальных ресурсов на складах, соответствие наличных запасов необходимому количеству, поставщики, параметры поставок

4,Программный комплекс MRP I- требуемый общий объем исходных материальных ресурсов, в зависимости от спроса, цепь требований ( потребностей) на материальные ресурсы с учетом уровней запасов, заказы на объемы входных материальных ресурсов для производства.

5, Выходные машинограммы- набор выходных документов, заказ на материальные ресурсы от поставщиков, коррективы в график производства, схемы доставки материальных ресурсов, состояние системы MRP I и др.

СИСТЕМЫ MRP II второе поколение системы MRP включает как функции системы MRP I так и новые функции, а именно.

1, планирование потребностей в продукции производственно – технического происхождения

2, Автоматизированое проектирование

4, управление технологическими процессами .
Система MRP II сокращает продолжительность производственных циклов. уменьшает запасы и

Улучшает организацию поставок. К числу преимуществ MRP II относится и то, что она обеспечиваетбольшую гибкость планирования, уменьшает логические издержки по управлению запасами и быстрее реагирует на изменение спроса.

1, Разработка прогноза потребности в сырье и материалах по различным заказам

2. Анализ возможных сроков выполнения заказов

3, вывление необходимого уровня страховых запасов средств производства с учетом затрат

4, ретроспективный анализ экономических ситуаций с целью выбора оптимальной стратегии.

Система DRP I-это толкающая система управления распределением продукции. Система работает в условиях неопределенного спроса, который не контролируется предприятием.
Контроль за состоянием запасов относится к числу важнейших функций системы. Он включет расчет точки заказа, регулирование уровней запасов на базах и складах в собственной сбытовой сети или у посредников

Задачи DRP I
— планирование и координацию логистических и маркетинговых ф-й

— планирование величины и места поставок

-оптимизация логистических издержек

-планирование транспортных перевозок

-требуются точный прогноз отправок и пополнения каждого канала распределения готовой продукции

-создаются страховые запасы готовой продукции в дистрибутивной сети.

-необходима высокая надежность совершения заказа, транспортировки, производства при планировании запасов в системе.

— средне и долгосрочное прогнозирование спроса.

-разработка средне – долгосрочных планов загрузки производственных мощностей

-более современные модели программирования

— работа в режиме реального времени

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Виды гибких производственных систем

Гибкая автоматизация эффективна для серийного многономенклатурного производства. По мере совершенствования гибких автоматизированных производств снижается планка требований к объёму партии выпуска продукции. В перспективе такие производства могут быть эффективными и для индивидуального производства продукции.

При комплексной автоматизации производственных процессов возникает необходимость автоматизации физических, управленческих, информационных и творческих функций человека в производстве. Для этой цели используются различные автоматизированные системы (слайд 26):

— ГПС – гибкая производственная система для автоматизации технологических процессов;

— САПР – система автоматизации проектирования;

— АСНИ – автоматизированная система научных исследований;

— АСТПП – автоматизированная система технической подготовки производства;

— АСУП – автоматизированная система управления производством;

— АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическим процессом.

Комплексное применение этих систем предполагает автоматизацию обмена информацией между ними за счет использования единых баз данных и реализацию принципов безбумажной технологии. Все эти системы широко используют средства вычислительной техники для автоматизации обработки информации и управления различного уровня.

Комплексно автоматизированное производство, основанное на принципах гибкой автоматизации, называют гибким автоматизированным производством (ГАП), а в будущем это производство может превратиться в полностью автоматическое производство. В зарубежной технической литературе такое производство часто называют интегрированным производством, поскольку в нём осуществляется интеграция различных высокоавтоматизированных производственных систем.

Технологическую основу гибкого автоматизированного производства составляют гибкие производственные системы — ГПС.

Основные понятия, связанные с такими системами, стандартизированы. Терминология в области ГПС регламентируется ГОСТ 26228-90. Согласно ГОСТ:

ГПС – совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Отличительный признак ГПС – возможность работы в безлюдном режиме под управлением компьютеров. Под безлюдным режимом понимают такой уровень автоматизации, когда производственный участок, цех или весь завод могут работать в отсутствие человека по крайней мере в течение одной рабочей смены (8 ч.)

Сейчас в качестве оборудования в ГПС чаще всего используются обрабатывающие центры, причём не только с поочерёдной сменой инструмента в зоне резания, но и с автоматической сменой многошпиндельных головок, агрегатные и многопозиционные МОЦ. Использование такого оборудования расширяет границы эффективного применения ГПС от единичного и мелкосерийного до крупносерийного и массового производства.

На ГПС не может быть заранее предусмотрена обработка деталей какого-либо одного наименования или обработка конструктивно или технологически подобных изделий. Поэтому оборудование там не располагается в определённой последовательности (за исключением ГАЛ), поскольку эта последовательность заранее неизвестна. Документом, регламентирующим загрузку оборудования, здесь является не маршрутная технология, а расписание загрузки оборудования, составляемое в результате планирования работы ГПС.

Определение ГПС отражает её свойство гибкости, позволяющее производить изделия произвольной номенклатуры. По принципу организации ГПС делятся на: гибкие автоматизированные линии (ГАЛ); гибкие автоматизированные участки (ГАУ) и гибкие автоматизированные цехи (ГАЦ).

ГПС по организационной структуре подразделяются на следующие уровни:

— первый уровень – гибкий производственный модуль. Это ГПС, состоящая из одной или нескольких единиц технологического оборудования, оснащённая системой программного управления и средствами автоматизации техпроцесса; функционирующая автономно и имеющая возможность встраивания в систему более высокого уровня.

(слайд 28) ГПМ может обрабатывать до 100 разных типов деталей, причём время его переналадки на выпуск новых деталей составляет порядка 30 мин. В то время как переналаживаемые автоматические линии с жёсткими связями позволяют обрабатывать до 10 изделий. Причём продолжительность их переналадки на выпуск новых изделий составляет 2-3 смены. Особенностью ГПМ является возможность его работы в автономном режиме целую смену. Это обеспечивается за счёт полной автоматизации рабочих движений, загрузки и разгрузки заготовок, смены и закрепления инструмента, автоматического контроля хода техпроцесса. При этом он может легко встраиваться в автоматическую линию, образуя при этом ГПС. Характерно, что с увеличением уровня автоматизации себестоимость продукции уменьшается.

Первоначально планировалось, что ГПС позволяют автоматизировать серийное производство, однако опыт их эксплуатации проявил другие тенденции. По данным ООН, 80% ГПС используются в крупносерийном производстве, что обусловлено их мобильностью и высокой степенью гибкости. А это позволяет быстро переходить на выпуск новой продукции, ведь сегодня новая техника остаётся конкурентоспособной 2-3 года.

Сегодня страны с развитой рыночной экономикой выпускают до 50% металлорежущего оборудования с системами ЧПУ, 20% из них составляют ГПМ.

В средства автоматизации ГПМ в общем случае входят:

— устройство ЧПУ для автоматизации работы станка, включая смену заготовок, инструмента, подачу СОЖ, удаление стружки и переналадку;

— устройство адаптивного управления для автоматизации регулирования параметров технологического процесса при изменении условий его выполнения;

— устройство контроля и измерения во время или после операции для автоматизации подналадки оборудования;

— устройство диагностики оборудования для выявления и устранения неисправностей.

Частным случаем ГПМ является роботизированный технологический комплекс (РТК) при условии возможности его встраивания в систему более высокого уровня.

Частный случай ГПМ – роботизированный технологический комплекс (РТК) – совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения.

В общем случае в ГПМ входят накопители, приспособления, спутники (палеты, устройства загрузки и выгрузки, в том числе промышленные роботы (ПР), устройства замены оснастки, удаления отходов, автоматизированного контроля, включая диагностирование, переналадку и т.д.

Если определение ГПМ предполагает его гибкость, то определение РТК не связано непосредственно с понятием гибкости и предполагает автоматическое многократное повторение определённого рабочего цикла.

Подразумевается, что в РТК имеется одна единица технологического оборудования и один робот. Если роботов или оборудования больше, то это уже будет роботизированный технологический участок (РТУ) — совокупность РТК, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или несколько единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими ПР, в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

В зависимости от функционального назначения ПР можно выделить комплексы, где робот выполняет вспомогательные функции обслуживания основного оборудования (в области механообработки, холодной и горячей штамповки, литья под давлением), и комплексы, в которых робот сам выполняет операцию при помощи переносного инструмента (в области сборки, дуговой и точечной сварки, плазменной резки, нанесения покрытий). В последнем случае возможна одновременная согласованная работа нескольких взаимодействующих роботов.

В качестве вспомогательного оборудования в составе РТК могут входить накопители для хранения запаса объектов обработки, устройства первоначальной ориентации объектов обработки, устройства поштучной выдачи, тактовые столы и другое подобное оборудование. Необходимость во вспомогательном оборудовании определяется ограниченными возможностями как робота, так и основного оборудования.

Примеры РТК (слайды 32-35)

РТК для сверления отверстий в деталях. Обработка осуществляется на многошпиндельном автоматическом сверлильном станке 4. Подаёт детали на станок промышленный робот 1. На столе станка деталь закрепляется в приспособлении, после чего производится автоматическое сверление необходимых отверстий.

Обработанную деталь робот снимает со станка и укладывает на конвейер 3. Запас заготовок хранится в накопителе 2 магазинного типа. Заготовки хранятся в ориентированном состоянии. Магазин имеет устройство поштучной выдачи заготовок в позицию захвата ПР.

В РТК используется ПР с цилиндрической системой координат, имеющий 4 степени подвижности и пневматический привод. Система управления робота циклового типа. Погрешность позиционирования ПР лежит в пределах ± 0,5 мм.

РТК для укладки заготовок протекторов в стеллажи с мягкой прокладкой, используемый в шинном производстве. РТК состоит из рольганга 1, гидравлического манипулятора 2, гидростанции 3, захвата 4 и пульта управления 5.

Рольганг содержит станину, на которой закреплены ролики. Он служит для приёма и остановки заготовки протектора. Привод роликов осуществляется от гидродвигателя через цепную передачу. Манипулятор выполнен в виде станины, на которой установлены подвижная и неподвижная колонны. При помощи подвижной колонны осуществляется поворот руки манипулятора. На неподвижной колонне установлены направляющая и перемещающаяся рука манипулятора. Движение манипулятора осуществляется при помощи гидродвигателей и гидроцилиндра.

Большое распространение получили робототехнологические комплексы для автоматизации сварки при сборке кузовов автомобилей. Для этой цели используются сложные роботы с контурной системой ЧПУ.

Компоновочная схема сварочного РТК фирмы COMAU с использованием роботов СМАРТ.

Заготовки свариваемого кузова 2 с помощью транспортной тележки 3 подаются в РТК. Для сварки используются два напольных робота 4 и два подвесных 5, установленных на четырехопорной раме 1. Подвесной вариант установки робота возможен вследствие особенностей конструкции робота СМАРТ, допускающей монтаж в любом положении.

Робот позволяет выполнить весь объём работ, связанных со сваркой отдельных секций кузова: боковых панелей, дверей, капота, пола, а также кузова в сборе.

Сварочные РТК разнообразны по компоновке и по типам используемых промышленных роботов.

Компоновка сварочного роботизированного комплекса фирмы Renault. Заготовки свариваемого кузова 1 транспортной системой подаются в РТК. Основу РТК составляет жёсткая мостовая конструкция 2, по которой перпендикулярно кузову перемещаются две каретки 3. На каждой каретке установлен манипулятор 4 промышленного робота, оснащённый сварочной головкой для точечной сварки. Манипулятор может перемещаться вдоль каретки. Сварочная головка может поворачиваться относительно руки вокруг трёх взаимно перпендикулярных осей на углы a, b и g. Все линейные и угловые перемещения имеют контурное управление от системы ЧПУ.

Совершенствование роботов идёт в направлении улучшения их технических характеристик и повышения эффективности. В роботах всё шире используются системы очувствления, позволяющие придать ему дополнительные функции. Так, системы технического зрения позволяют роботу оценивать производственную сцену для решения поставленной задачи и уточнения алгоритма её выполнения.

— второй уровень – гибкая автоматизированная линия и гибкий автоматизированный участок. Оба эти понятия иногда заменяются термином ГПЯ.

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) – ГПС, состоящая из нескольких ГПМ, объединённых автоматизированной системой управления, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.

В настоящее время практически не применяются.

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) – ГПС, состоящая из нескольких гибких производственных модулей, объединённых автоматизированной системой управления, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

— третий уровень – гибкий автоматизированный цех. Это ГПС, представляющая собой совокупность гибких автоматизированных линий и (или) гибких автоматизированных участков, предназначенная для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Четвёртый уровень – гибкий автоматизированный завод. Это ГПС, представляющая собой совокупность гибких автоматизированных цехов, предназначенная для выпуска готовых изделий в соответствии с планом основного производства.

Гибкие производственные системы

Ранее уже отмечалось, что высшая форма механизации и автоматизации производства — комплексная автоматизация, сочетание универсальности оборудования с высокой производительностью. Эту проблему на первых этапах решали созданием перенастраиваемых средств, т. е. гибкого оборудования.

Первым шагом создания гибкого оборудования можно считать станки с числовым программным управлением. Они позволили не только автоматизировать процесс взаимодействия на предмет труда, но и автоматизировать перестройку управления для изготовления новых деталей. Вторым шагом можно считать автоматизацию поиска и замену инструмента и приспособлений, далее автоматизацию загрузки, выгрузки, транспортировки, автоматизацию вспомогательных операций и т. д. с привлечением соответствующих средств автоматизации: обрабатывающих центров, промышленных роботов, манипуляторов, транспортных средств, вычислительной техники.

Появляется новое понятие — гибкая производственная система.

Гибкая производственная система (ГПС) — совокупность или отдельная единица технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки на производство изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Создание этих систем — в стадии становления. Прежде всего на них возложена задача решать проблемы обновления продукции, будь это новая модель автомобиля или модный костюм, модернизированный станок или любая из многообразия детских игрушек. Посредством ГПС можно выпустить в сжатые сроки большую партию предметов потребления широкого спроса у населения, причем в каждую новую партию изделий внести элементы совершенства и новизны.

Широкое применение ЭВМ позволяет решить более сложные задачи, создать единую систему и автоматизировать сложнейшие, многоэтапные, распределенные во времени и пространстве производственные процессы, выполняемые большим количеством технологического оборудования.

Преимущества ГПС огромны. Главные из них — это резкое увеличение производительности труда в процессе изготовления единичной и мелкосерийной продукции и повышение эффективности управления за счет исключения человека из производственного процесса.

Как всякую современную сложную систему ГПС строят из отдельных модулей. Разработка конструкций, технологии и управления технологическими процессами производства от начала до конца осуществляет ЭВМ, обеспечивающая все функции, выполняемые предприятием на основе общего банка данных.

По организационной структуре гибкие производственные системы представляют следующими пятью уровнями: производственным модулем, автоматизированной линией, автоматизированным участком, автоматизированным цехом и автоматизированным заводом.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) — гибкая производственная система, состоящая из единицы технологического оборудования, оснащенная автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующая, осуществляющая многократные циклы и имеющая возможность встраивания в систему более высокого уровня.

Частный случай ГПМ — роботизированный технологический комплекс при условии возможности его встраивания в систему более высокого уровня.

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) — производственная система, состоящая из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления. Технологическое оборудование в ней расположено в принятой последовательности технологических операций.

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) — производственная система, состоящая из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления, функционирует по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ) — совокупность гибких автоматизированных линий и (или) гибких автоматизированных участков, предназначенных для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Гибкий автоматизированный завод (ГАЗ) — совокупность гибких автоматизированных цехов, предназначенных для выпуска готовых изделий в соответствии с планом основного производства; ГАЗ может содержать также отдельно функционирующие неавтоматизированные участки и цехи.

По ступеням автоматизации различают два вида гибких производственных систем.

Гибкий производственный комплекс (ГПК) — это несколько гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой; функционирует автономно в течение заданного интервала времени и может быть встроен в систему более высокого уровня автоматизации.

Гибкое автоматизированное производство (ГАП) — это один или несколько гибких производственных комплексов, объединенных автоматизированной системой управления производством и транспортно-складской автоматизированной системой.

ГАП осуществляет автоматизированный переход на изготовление новых изделий при помощи функциональных систем.

Функциональные системы ГПС объединены общим термином «системы обеспечения функционирования технологического оборудования ГПС». Они выполняют отдельные законченные функции в ГПС.

Система обеспечения функционирования определена как «совокупность взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной системой и автоматическое перемещение предметов производства и технологической оснастки».

В состав гибкой производственной системы входят: технологические и контролирующие элементы, оснащенные автоматическими манипуляторами, и управляемые микро-ЭВМ (рис. 140); вычислительные средства; программное обеспечение; автоматизированная подсистема анализа функционирования ГПС.

Гибкие производственные системы

Рис. 140. Основные технологические элементы ГПС:

АОЯ — автоматическая обрабатывающая ячейка; АЯС — автоматическая ячейка склада; АТЯ — автоматическая транспортная ячейка; АКИЯ — автоматическая контрольно-измерительная ячейка

На рис. 141 дана общая структурная схема ГПС.

Гибкие производственные системы

Рис. 141. Общая структурная система ГПС

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ) — основная структурная часть ГАУ (участка) или ГАЦ (цеха), самостоятельных производственно-структурных единиц, специализированных на выполнении основных формообразующих операций механообработки деталей широкой номенклатуры и определенных конструктивно-технологических групп. Эти ГАУ и ГАЦ состоят из станков с ЧПУ с полной автоматизацией вспомогательных операций, автоматизацией транспортно-накопительной системой, системой оргтехуправления и т. д.

В системах ГПС широко применяют промышленные роботы (ПР), от самых сложных до простых. Основные требования к ним:

проведение работ в автоматическом режиме как при основных, так и вспомогательных операциях;

автоматическая перенастройка при смене предметов производства по управляющим командам;

соответствие уровня ПР сложности выполняемых работ; рациональное сочетание сложности ПР со сложностью специального оборудования и оснащения, обеспечивающего его работу в автоматическом режиме;

стыкуемость ПР по всем параметрам с оборудованием, в составе которого они будут работать;

возможность осуществлять управляющие воздействия на основное технологическое оборудование и оснащение для выполнения операций в последовательности, предусмотренной программой;

надежность ПР, работающих в автоматических технологических системах.

Промышленные роботы — одно из основных средств достижения гибкости ГПС. Они успешно работают в складских системах, транспортных системах, в составе основного технологического оборудования, при выполнении входного, промежуточного и выходного контроля, в средствах инструментального обеспечения, удаления отходов производства и т. д.

Появилось новое поколение роботов. Они имеют большую технологическую гибкость за счет более совершенной системы управления, которая включает средства очувствления и адаптации, построенных на элементах микроэлектроники — микропроцессорах.

Использование промышленных роботов в гибких производственных системах определяют следующие классификационные элементы: подвижность корпуса, грузоподъемность, количество манипуляторов, система координат пространства, тип приводов, конструктивное исполнение, точность позиционирования, степень универсальности, степень подвижности, ход манипуляторов, быстродействие, тип управления.

В ГПС по-новому решают вопросы контроля. Разработка системы автоматического контроля основана на глубоком всестороннем изучении технологического процесса производства изделий, применяемого оборудования и условий производства. Система автоматического контроля должна обеспечивать:

с одной стороны, требуемый уровень качества продукции путем контроля параметров материала, заготовок, инструмента, приспособлений, режима изготовления, измерения и испытания изделий, параметров технических средств и параметров изделия на всех стадиях его изготовления;

с другой стороны, максимальную эффективность ГПС за счет поддержания ее в работоспособном состоянии путем контроля и диагностирования робототехнических комплексов и автоматического обрабатывающего оборудования (включая средства изготовления изделия, транспортирования, хранения, испытания, контроля и т. д.), вычислительной техники и программного обеспечения. Система автоматического контроля ГПС пронизывает все ее элементы и их связи, обеспечивает достоверность необходимой информации, используемой в системе управления.

Технической базой создания автоматических систем контроля в промышленности служит Государственная система приборов (ГСП). ГСП охватывает пока лишь часть необходимых для измерения величин, но она постоянно совершенствуется.

Можно считать для ГСП целесообразной классификации преобразователей по назначению и применению. Например, по назначению: преобразователь положения, состояния, распознавания к применению; преобразователь для станков, промышленных и транспортных роботов, складов и т. д. Практическую реализацию уже получили преобразователи положения, преобразователи давления и изображения.

Преобразователи положения включают в свою группу преобразователи контроля размеров и формы заготовки и изделия, положения рабочих органов оборудования и роботов и др. В частности, для контроля размеров и формы деталей наибольшее распространение получили преобразователи касания — измерительные щупы одно-, двух- и трехкоординатных измерительных головок. Трехмерная измерительная головка фирмы «Оптон» показана на рис. 142.

Гибкие производственные системы

Рис. 142. Трехмерная щуповая головка фирмы «Оптон»

Для измерения перемещений подвижных станков с ЧПУ широко используют линейные и угловые индуксины. Местоположение подвижных частей промышленного робота определяют электромеханические и фотоэлектрические преобразователи. В качестве электромеханических преобразователей служат индуктивные и индукционные преобразователи, многооборотные потенциометры, синусокосинусные вращающиеся трансформаторы, сельсины и др.

Преобразователи давления (усилия и деформации) конструируют, используя тензорезистивный эффект. Перспективны, в частности, для робототехники преобразователи на структурах кремний на кремнии и кремний на сапфире, имеющие высокую точность (погрешность до 0,1%) в широком диапазоне температур.

Для тактильных преобразователей захвата промышленного робота, например, проводится поиск новых материалов рабочего тела преобразователя. Испытывали преобразователь из длинноволокнистого графита диаметром около 10 мкм и длиной несколько метров. Образец состоял из нескольких тысяч волокон. Опыт показал, что электрическое сопротивление между волокнами изменяется пропорционально нагрузке. Преобразователь, построенный на этом принципе, с жесткой подложкой для графитовых волокон позволит измерять давление от сотен паскалей до десятков мегапаскалей по двум координатам.

Преобразователи изображения (распознавания) применяют давно, в частности, в опасных для человека зонах. Для ГПС необходима автоматическая переработка зрительной информации вычислительной машиной с целью распознавания образа и принятия решения без участия человека.

Уже созданы предпосылки для разработки системы технического зрения. Роботу нужно «зрение», а не простое видение с помощью фотоэлементов и телекамер, когда объект обнаруживается, но не распознается его образ.

По мнению специалистов, в перспективных системах машинного зрения будут созданы специальные зрительные многооперационные компьютеры с параллельной архитектурой, что обеспечит быструю обработку визуальной информации.

С преобразователями скорости, вибрации, шума, контроля технологических параметров не возникает трудностей применения в ГПС.

Автоматические транспортно-накопительные системы ГПС могут быть разных уровней, в том числе межцеховыми, цеховыми и локальными (рис. 143). Транспортные связи охватывают грузопотоки межцеховые, межучастковые и все элементы перемещений, включая ориентацию, установку заготовки, съем изделия, кассетирование и т. д. Автоматизированные и автоматические транспортные средства обслуживают горизонтальные, вертикальны и смешанные потоки. Необходимо согласовывать компоновку технологического оборудования и характер транспортных связей.

Гибкие производственные системы

Рис. 143. Разновидности транспортно-накопительных систем

Грузопотоки, их связи и мощность определяют с целью выбора общеизвестных и специализированных транспортных средств. В основном в ГПС используют три типа конвейеров: ленточный, пластинчатый и подвесной толкающий с автоматическим адресованием.

Для уборки отходов используют скребковый, пластинчатый, пластинчато-игольчатый и винтовой конвейеры.

В транспортную систему также входят: подвижной состав; грузоносители; путевые устройства; эстакады; средства автоматизации и управления; система электроснабжения.

Все большую роль в автоматизации транспортных систем ГПС играют транспортные роботы. В частности, портальные роботы типа «Пирин» нашли широкое применение именно при осуществлении съема деталей с межоперационных конвейеров со свободным тактом, загрузки оборудования и возврата изделия на конвейер.

Фрагмент компоновки ГПС из шести станков с ЧПУ, обслуживаемого тремя транспортными роботами с индукционной системой маршрутослежения, показан на рис. 144. С автоматического склада 5 штабелер 4 передает заготовку на приемный стол 3, где она крепится на универсальных палетах. По мере необходимости с помощью транспортера 2 палеты загружаются на один из трех автоматических транспортных напольных роботов 8, которые обслуживают загрузочные транспортеры 9 обрабатывающих центров 1 и загрузочные поворотные столы 7 других многоцелевых станков с ЧПУ. Готовые изделия транспортный робот передает на участок контроля 6 или другой участок обработки.

Гибкие производственные системы

Рис. 144. Фрагмент компоновки ГПС

Автоматизированная складская система ГПС предназначена для приема и хранения нормативного запаса, выдачи в производство и учета заготовок, полуфабрикатов, готовых изделий, приспособлений и инструмента с целью обеспечения ритмичного производственного процесса в ГПС.

В зависимости от конструктивных особенностей и технической оснащенности можно выделить следующие основные типы автоматических складов в ГПС: с клеточными стеллажами и автоматическим стеллажным краном-штабелером; с клеточными стеллажами и автоматическим краном-штабелером; с гравитационными стеллажами и автоматическими стеллажными кранами-штабелерами (каретками-операторами); с электрическими элеваторными стеллажами; автоматический подвесной, автоматический кассетного типа, автоматический подвесной (в сочетании с подвесным толкающим конвейером), имеющий автоматическое адресование грузов.

Гибкие производственные системы

Рис. 145. Классификация автоматических производственных складов ГПС

За основной признак классификации, изображенной на рис. 145, приняты наличие стеллажных конструкций, типы и конструкция стеллажей и штабелирующих машин.

Компоновка складов в ГПС зависит от типа и характера производства, производственной программы, типа внутрицехового и внутрисистемного транспорта, строительной части производственного корпуса и других факторов.

Пример компоновки склада ГПС для небольших грузопотоков показан на рис. 146. Автоматический стеллажный кран-штабелер используют не только в складе, но и в качестве транспортного средства для подачи поддонов с исходным материалом к перегрузочным устройствам робототехнических комплексов производственного участка и подачи поддонов с готовыми изделиями на склад.

Гибкие производственные системы

Рис. 146. Пример компоновки склада ГПС;

1 — производственный участок с робототехническими комплексами; 2 — перегрузочные устройства и накопителя; 3 — участок входного контроля; 4 — автоматический стеллажный кран-штабелер; 5 — объединенный склад; 6 — участок ОТК

На рис. 147 показан пример планировки ГАЦ, состоящего из четырех участков, объединенных системой автоматизированного производства. Это участки — автоматические ГАУ, на них производят обработку баз, слесарную и окончательную механическую обработку деталей.

В отделении технического обеспечения организованы подготовка приспособлений и инструмента для всех участков, технический контроль продукции на координатно-измерительных машинах и контролерами ОТК, мойка и испытания деталей на герметичность. Транспортные операции осуществляют передающие устройства над проездами между производственными участками.

Гибкие производственные системы

Рис. 147. Пример планировки ГАЦ:

1 — приемно-выдающее устройство; 2 — автоматический приемно-выдающий стол; 3 — обрабатывающая ячейка Ир-500; 4 — кран-штабелер; 5 — автоматическая тележка; 6 — межстеллажное передающее устройство; 7 — слесарный верстак; 8 — приемно-выдающее устройство; 9 — пульт диспетчера; 10 — рабочее место начальника смены; 11 — отделение подготовки инструмента; 12 — моечное отделение; 13 — отделение технического контроля; 14 — отделение технического обеспечения; 15 — автоматизированный участок; 16 — ГАУ; 17 — стеллаж

В последнее время ГПС разрабатывают и внедряют преимущественно для механообработки. Это понятно, так как именно для механообработки уже была создана материально-техническая база.

Приборостроение — молодая отрасль промышленности. Она переживает бурное развитие, и автоматизация не всегда успевает за обновлением продукции. Именно гибкие производственные системы должны исправить это положение.

Примером может служить развитие радиоэлектронной аппаратуры, архитектура которой основана на сопряжении модулей нескольких уровней. Каждый уровень характеризуется реализацией сложных, иногда уникальных технологических процессов. Поэтому первым этапом по пути внедрения ГПС в приборостроении можно считать разработку базовых модулей.

Все эти модули обеспечивают повышение производительности труда в 3—4 раза, а на контрольных и контрольно-диагностических операциях — более чем в 10 раз. Но это только начало. Главное — решать вопросы системного характера, объединять модули и комплексы в производственную систему с безлюдным характером производства.

Перспективы развития ГПС очевидны. В обозримом будущем системы должны стать доминирующими. Они образуют структуры, существенно отличные от традиционных. Вот классический пример изменения средств производства с последующим совершенствованием производственных отношений.

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. В случае нарушения авторского права напишите сюда.

Гибкая производственная система

Гибкие производственные системы ( ГПС), которые в настоящее время широко внедряются в различные производства, кардинально повышают производительность труда и объемы производства продукции, расширяют ее номенклатуру и сокращают сроки обновления моделей машин и механизмов. Высокая степень автоматизации в ГПС сокращает количество рабочих, занятых в производстве, и улучшает условия труда. ГПС включает основное и вспомогательное технологическое оборудование, автоматизированные транспортно-накопительные системы, робототехнологические комплексы ( РТК), средства вычислительной техники.  [1]

Гибкие производственные системы оснащаются современными станками с числовым программным управлением ( ЧПУ) или управляемыми от ЭВМ, обеспечивающих функционирование ГПС в целом.  [2]

Гибкие производственные системы ( ГПС) реализуют процессы, в которых объединены все описанные выше технологии Их достоинство — автоматизация без потери гибкости. Они позволяют сократить затраты на переналадку оборудования, что обеспечивает экономичность производства небольших партий изделий.  [3]

Гибкие производственные системы ( ГПС) отличаются пространственной структурой и методами организации ( для гибкого модуля — точечная организация, для гибкой линии — принцип жесткой и гибкой передачи предмета труда), временной структурой ( той или иной степенью свободы формирования номенклатуры запускаемых в производство деталей), а также степенью интеграции основных, вспомогательных и обслуживающих процессов в единый производственный процесс.  [4]

Гибкая производственная система. в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования, называют гибким автоматизированным участком. Основой гибкого транспорта являются роботизированные транспортные тележки — робокары с электроприводом, управляемые ЭВМ. Питание привода тележек осуществляется от аккумуляторных батарей, а управление — через высокочастотное магнитное поле, возбуждаемое вокруг кабелей, вмонтированных в пол по линиям возможного движения центров робокаров.  [6]

Гибкая производственная система ( по ГОСТ 26228 — 85) представляет собой совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, РТК, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.  [7]

Гибкая производственная система ( ГПС) — совокупность нескольких или отдельной единицы технологического оборудования и системы обеспечения ее функционирования в автоматическом режиме, которая обладает свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в уста нов-ленных пределах значений их характеристик.  [8]

Гибкая производственная система ( ГПС) ( ГОСТ 26228 — 84) — совокупность или отдельная единица технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.  [9]

Гибкие производственные системы создаются в основном в машиностроении, где процесс производства связан с механическими перемещениями предметов и орудий труда, с механическими воздействиями на предметы труда.  [10]

Гибкая производственная система. охватывающая завод, состоит из ГПС цехов ( заготовительных, обрабатывающих, отделочных, строительных и др.), участков и технологических линий, объединяемых в законченную производственную единицу за счет единой системы управления производством, организующей все множество частных материальных потоков в единый материальный поток, и информационной взаимосвязи между системами управления автоматических линий, участков и цехов.  [11]

Гибкая производственная система ( ГПС) представляет собой совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени. Любая ГПС обладает свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.  [12]

Гибкая производственная система в целом имеет многоуровневую иерархическую структуру.  [13]

Гибкие производственные системы на основе совместного использования станков с программным управлением и промышленных роботов для комплексной обработки широкой номенклатуры деталей, а также выполнения ряда сборочных операций.  [14]

Гибкие производственные системы в химической промышленности создаются, в основном, на базе периодического способа организации технологических процессов. Как известно, аппараты периодического действия функционируют в циклических режимах, а в пределах отдельных операций являются существенно нестационарными объектами, что значительно осложняет их автоматизацию. Поэтому в области автоматизации периодических процессов наблюдается значительное отставание.  [15]

Страницы:    9ensp;9ensp;1  9ensp;9ensp;2  9ensp;9ensp;3  9ensp;9ensp;4

Поделиться ссылкой:



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *