Глава 2. Элементы производственно-технической части гибких производственных систем

Основными элементами производственно-технологической части ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), роботизированный технологический комплекс (РТК) и система обеспечения функционирования.

ГПМ – это единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с ЧПУ, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с изготовлением продукции, имеющая возможность встраиваться в более сложную ГПС.

Рисунок 1. Структура ГПС

В состав ГПМ входит специальное технологическое оборудование (от 1 до 3 станков с ЧПУ); контрольно-измерительная аппаратура и установки; промышленные роботы и манипуляторы; средства автоматизации технологического процесса; средства идентификации деталей, заготовок, инструмента, оснастки.

РТК – это совокупность единиц технологического оборудования от 3 до 10 станков с ЧПУ, ПР и средств их оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. РТК, предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в ГПС. В качестве средств оснащения РТК могут быть: устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и др.

Таким образом, основными характеристиками ГПМ и РТК являются: способность работать автономно, без участия человека; автоматически выполнять все основные и вспомогательные операции производственного процесса; гибкость, удовлетворяющая требованиям единичного и мелкосерийного производств; простота наладки, устранения отказов основного оборудования и системы управления; совместимость с оборудованием традиционного и гибкого производства; высокая степень завершенности обработки деталей с одного установа; высокая экономическая эффективность при правильной эксплуатации.

В настоящее время создаются и эксплуатируются ГПС полного технологического цикла, на которых детали или изделия обрабатываются (изготавливаются) со 100%-ной готовностью, и ГПС неполного цикла, когда для завершения изготовления детали требуются дополнительные операции, выполняемые вне этой системы. В соответствии с этим создаются более сложные ГПС в виде гибких производственных комплексов (ГПК), гибких автоматизированных линий (ГАЛ), гибких автоматизированных участков (ГАУ), гибких автоматизированных цехов (ГАЦ) и гибких автоматизированных заводов (ГАЗ).

ГПК – ГПС, состоящая из нескольких ГПМ (треть парка от 6 до 10, а остальные – 11 и более ГПМ) или РТК, объединенных АСУ и автоматизированной транспортно-складской системой (АТСС), автономно функционирующая в течение заданного времени и имеющая возможность встраиваться в систему более высокого уровня автоматизации.

ГАЛ – ГПС, состоящая из нескольких ГПМ или РТК, объединенных АСУ, в которой технологическое оборудование располагается в принятой последовательности технологических операций вдоль автоматизированной транспортно-накопительной системы.

ГАУ – ГПС, состоящая из нескольких ГПМ, РТК, ГПК, ГАЛ и отдельных единиц специального технологического оборудования, автоматизированной транспортно-накопительной системы, объединенных АСУ в гибкий участок, в котором предусмотрено изменение последовательности использования технологического оборудования в пределах заданного технологического маршрута.

ГАЦ – ГПС, объединяющая ГАУ (или ГАЛ), вспомогательные участки и отдельные ГПМ, РТК, ГПК, АТСС и управляемая автоматизированной системой.

ГАЗ – ГПС, состоящая из ГАЦ заготовительного производства, ГАЦ обрабатывающей и сборочной стадий, автоматизированных складов материалов, заготовок, комплектующих изделий, готовых деталей и изделий, автоматизированной транспортной системы (АТС), объединенная АСУ.

Система обеспечения функционирования ГПС в автоматическом или автоматизированном режиме включает: а) автоматизированную транспортно-складскую систему (АТСС) – систему взаимосвязанных автоматизированных транспортных и складских устройств с установкой в транспортной таре для временного накопления, распределения и доставки предметов производства и технологической оснастки к ГПМ, РТК или другому технологическому оборудованию в ГПС; б) автоматизированную систему инструментального обеспечения (АСИО), осуществляющую подготовку, хранение, автоматическую замену инструмента; в) автоматизированную систему слежения за износом и поломками инструмента (АССИ); г) автоматизированную систему обеспечения надежности, осуществляющую слежение за состоянием оборудования (АСОН); д) автоматизированную систему управления качеством продукции (АСУКП); е) автоматизированную систему удаления отходов производства (АСУОП).

Производственно-технологическая часть ГПС предназначена для выполнения всех основных и вспомогательных технологических процессов и операций над элементами материального потока.

Основными элементами информационно-вычислительной и управляющей части ГПС является автоматизированная система управления предприятием (АСУП), обеспечивающая автоматизированное организационно-экономическое управление гибким автоматизированным производством, включающая системы более низкого уровня, такие как: система автоматизированного проектирования (САПР); автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП); автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП); автоматизированная система научных исследований (АСНИ); локальные системы управления (ЛСУ).

Частичная или полная интеграция производственно-технологической части ГПС с функциональными системами информационно-вычислительной и управляющей части в единую производственную систему превращает ее в гибкое автоматизированное производство (ГАП).

Информационно-вычислительная и управляющая часть ГПС обеспечивают управление и координацию деятельности производственно-технологических функциональных элементов системы, которая реализуется иерархией ЭВМ.

На первом уровне иерархии управления используются ЧПУ. С их помощью управляются станки и др. технологическое оборудование, промышленные роботы, робоэлектрокары и др. транспортные системы.

На втором уровне используются микро-ЭВМ типа "Электроника" и другие программно совместимые с ней ЭВМ. С их помощью управляются ГПМ, РТК, АТС, АСС и др. обеспечивающие системы.

На третьем уровне используются мини-ЭВМ типа СМ-1420 и другие программно совместимые с ними ЭВМ. Мини-ЭВМ управляют группами модулей (ГПК, ГАЛ, ГАУ, ГАЦ). На этом уровне с помощью мини-ЭВМ осуществляются хранение программ и другой информации, реализация оперативно-календарного плана, регистрация текущего состояния производства, контроль неисправности оборудования и т.д.

Рисунок 2. Структурная схема автоматизированной системы управления гибкой производственной системой

На четвертом уровне используются мощные ЭВМ в составе АСУП.

На всех этапах разработки ГПС рассматриваются как сложные производственные системы, в состав которых входят производственно-технологические и электронно-вычислительные элементы ГАП, предметы труда и обслуживающий персонал, а также система управления.

Заключение

В современных условиях сфера распространения поточных форм организации производства и соответствующих видов поточных линий (ОНПЛ, ОППЛ, МНПЛ, МППЛ, АЛ, РЛ) ограничена в основном массовым и крупносерийным типами производства, доля которых в общем объеме производства не столь значительна и постоянно уменьшается под воздействием ряда факторов, порождаемых научно-техническим прогрессом. К таким факторам относятся: увеличение многообразия разработки объектов новой продукции; частая сменяемость выпускаемых изделий; возрастание многономенклатурности производства изделий, сборочных единиц, деталей; снижение объема выпуска отдельных изделий при увеличении объема других и т. д. Развитие радиоэлектроники, вычислительной техники и программирования, серийное производство высокопроизводительных многоцелевых станков с ЧПУ (обрабатывающих центров), робототехника и использование групповой технологии обусловили создание базы для автоматизации серийного, мелкосерийного и единичного производств, а также для перехода к гибкому автоматизированному производству и к массовому внедрению гибких производственных систем (ГПС);

Гибкие производственные системы отличаются от технических систем, состоящих из универсального оборудования и автономно работающих станков с ЧПУ и от производств, оборудованных станками-автоматами и полуавтоматами в линии (АЛ, РАЛ и др.) с механической связью. От производств, оснащенных универсальным оборудованием и станками с ЧПУ, ГПС отличаются высокой производительностью оборудования и труда как за счет одновременного выполнения многих операций производственного процесса с одной установки обрабатываемого предмета труда, так и за счет того, что ГПС может работать в автоматическом режиме круглосуточно. От автоматических линий ГПС отличается гибкостью в широком смысле слова, что позволяет обрабатывать в нем широкую номенклатуру изделий и быструю смену объектов производства.

Список использованной литературы:

1. Блехерман М.Х. Гибкие производственные системы. Организационно-экономические аспекты. – М.: Экономика, 2008. – 222 с.

2. Организация, планирование и управление промышленным предприятием/ Под ред. Д.М.Крука. – М.: Экономика, 2002. – 376 с.

3. Роботехника и гибкие автоматизированные производства. Кн.8. Основы построения автоматизированного проектирования гибких производств/ Под ред. И.М.Макарова. – М.: Высшая школа, 2006 – 176 с.