Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3.3.Комплексная организация автоматизированного производства
1.Классификация, задачи комплексной организации автоматизированного производства. Характеристика автоматизированного производства и автоматизированных линий.
2.Организация робототехники и гибких производственных систем. 3.Эффективность автоматизированного производства.
Постоянный поиск организаторами и технологами производства путей осуществления производственного процесса без применения ручного труда привело к комплексной механизации машиностроительного производства, а, в последствие, к созданию автоматических поточных линий. Автоматическая поточная линия - это система согласованно работающих автоматически управляемых машин, оборудования, транспортных средств, контрольно-измерительных приспособлений. На автоматической поточной линии операции по обработке, контролю и перемещению предметов труда с одной на другую выполняются в определенной последовательности вплоть до окончания обработки без участия рабочего. Создание и внедрение автоматизированного производства требовали возрастающие темпы по повышению производительности труда, расширение ассортимента продукции машиностроения с целью удовлетворения внутренних потребностей общества и проникновения на внешние рынки. Первоначально автоматизированное производство в машиностроении развивается в направлении создания жестких станков – автоматов, заводов - автоматов, автоматических поточных линий. Этапы развития автоматизации в машиностроении определяются развитием электронной и вычислительной техники, оборудования с программным управлением. Сначала создавались локальные автоматические линии, жесткие производства-- автоматы. С появлением электронно-программного управления созданы станки с числовым программным управлением, обрабатывающие центры и автоматические линии, содержащие в качестве компонентов оборудование с программным управлением.
В основе автоматизированного производства лежат автоматические линии, обладающие всеми преимуществами поточного производства. Применение таких линий позволяет непрерывность производственных процессов сочетать с автоматичностью их выполнения.
В зависимости от характера обрабатываемых объектов, масштабов и длительности времени их обработки автоматические линии классифицируют на: 1. Линии для выполнения части производственного процесса по обработке детали или сборки изделия в пределах одной технологической стадии. В этом случае линии являются лишь частью общей поточной линии по обработке объекта, на них выполняются наиболее простые, но трудоемкие операции, которые поддаются расчленению на более простые. Поэтому применяются специальные станки и оснастка. Более сложные операции выполняются на специальном или универсальном оборудовании. Например, механическая обработка ведущей шестерни заднего моста автомобиля токарная операция выполняется на поточной линии, а остальные – на агрегатных и универсальных станках. 2. Линии второго типа предназначены для производственного процесса для полного изготовления сравнительно несложных стандартных деталей с законченным циклом. На них обрабатывается большое количество стандартных деталей, например роликов, втулок. 3. Третий тип автоматизированных линий представляет собой ряд взаимосвязанных линий, образующих автоматизированный цех или завод, обрабатывающий и собирающий более сложные изделия. Примером, характерным для данного типа линий, могут быть цех или предприятие, которое изготавливает подшипники.
В машиностроении наибольшее распространение получили автоматические линии, состоящие с универсальных станков, специальных агрегатных станков, станков с программным управлением. Рассмотрим их классификацию. А). Автоматические линии из универсальных станков – автоматов и полуавтоматов проектируются на базе поточных линий с оснащением механизмами автоматической загрузки-выгрузки деталей. Б). Автоматические линии из агрегатных станков. Их собирают из универсальных агрегатных узлов, которые уже отлажены в ранее действующих системах. Они отличаются высокой эффективностью, сокращенными сроками проектно-монтажных работ, высоким уровнем надежности работы универсальных агрегатных узлов, отлаженных в ранее действующих системах. То есть речь идет о преемственности применения определенных составных элементов линии. В). Автоматические линии из специального оборудования - это высокоэффективные производства, которые применяются в условиях массового производства. Для процесса их создания требуется продолжительное время на проектирование, организацию изготовления, освоение. Это требует значительных капитальных вложений. Г). Автоматические линии с программным управлением наиболее эффективны в массовом, крупносерийном и мелкосерийном производствах. Д). Автоматические линии, состоящие из многоцелевых станков, называются гибкими автоматическими линиями. Они представляют собой высокоэффективные автоматизированные гибкие технологические комплексы с системой управления на основе ЭВМ. Е). Роторные линии являются разновидностью автоматизированных линий из специального оборудования. Они создаются на основе роторных машин и роторных транспортных устройств. Ротор представляет собой барабан, на периферии которого, на равном расстоянии друг от друга расположены рабочие инструменты и рабочие приспособления (их именуют рабочие органы), которые сообщают инструментам необходимые перемещения в процессе вращения ротора. Обработка деталей совмещена во времени с непрерывной транспортировкой заготовок по операциям технологического процесса. Производительность ротора определяется лишь временем перемещения инструмента и детали на один шаг по окружности ротора то есть величиной скорости, которая зависит от диаметра и скорости вращения ротора. Чем больше эти величины, тем выше производительность. Таким образом, увеличивая либо скорость ротора, либо его диаметр можно достичь высокой производительности, недостижимой для других и видов автоматов.
Использование роторных линий по сравнению с отдельными автоматами не роторного типа обеспечивает
сокращение длительности цикла обработки и увеличение производительности в 10 -15 раз,
уменьшение межоперационных заделов в 20 -25 раз, на много снижается себестоимость обработки, меньше нужно производственной площади. Роторные линии легко объединяются в автоматические линии. Достаточно их расположить в технологической последовательности и оснастить общим синхронным приводом и соединить межоперационным транспортным механизмом. При этом рабочий и транспортный роторы должны быть синхронизированы. Для процесса создания всех видов автоматизированных линий характерны длительные сроки проектирования, освоения, требуются значительные финансовые ресурсы на капитальные вложения, так как их изготовление дорогое. Поэтому они изготавливается в единичных экземплярах. Но эффективность, производительность таких линий в несколько раз больше, чем линий, имеющих серийную комплектацию оборудованием. Специальные автоматические станочные линии наиболее эффективны при обработке сложных корпусных деталей (например, головки блока) при больших программах выпуска. Производительность труда на таких линиях в 9-10 раз выше, чем на автономном оборудовании, стоимость обработки детали снижается в 1,3 – 1,5 раза. В состав автоматических линий может входить разное количество оборудования. Для изделий средней сложности 5-10 единиц оборудования, для сложных изделий массового производства – 100-150. В комплекс автоматических линий входит транспортная система, предназначенная для подачи заготовок со склада к стендам перемещения подвесного технологического оборудования от одного стенда к другому, для транспортировки со стендов готовых изделий на главную линию или склад готовой продукции.
Производство такого оборудования на машиностроительных предприятиях в республике характеризуется следующей статистикой:
Производство станков в 2000 – 2010 гг. Таблица 3.1.
|
Наименование оборудования |
Единца измерения |
2000 г. |
2005 г |
2010 г. |
|
Производство станков |
Шт |
5371 |
3665 |
3665 |
|
Из них высокоточных |
Шт. |
230 |
309 |
160 |
|
С числовым программным управлением |
Шт |
67 |
89 |
154 |
|
Обрабатывающих центров |
Шт |
39 |
22 |
15 |
В соответствии с функциональным назначением автоматические линии классифицируются на: механообрабатывающие, механосборочные, сборочные, заготовительные, контрольно- измерительные, упаковочные, консервационные, комплексные.
По характеру кинематической связи станков и механизмов автоматические линии подразделяются на линии с жесткой, полужесткой, гибкой связью (рис. 3.1).
Рисунок 3.1. Схема автоматических линий: а) – с жесткой связью оборудования; б) - с полужесткой связью; в) – с гибкой связью; - станки; - накопители. Линии с полужесткой и гибкой кинематической связью оснащаются независимым межоперационным транспортом, позволяющим передавать детали с операции на операцию независимо одна от другой. После каждой операции или группы на таких линиях установлено специальное устройство для накопления межоперационного задела (накопитель, бункер), за счет которого осуществляется непрерывная работа последующих станков или их группы.
На линии с жесткой кинематической связью все станки и механизмы связываются в жесткую систему единым приводным межоперационным транспортом, осуществляющим в соответствии с тактом одновременную принудительную передачу всех деталей с операции на операцию. Выход из строя одного станка влечет за собой остановку всей линии.
Линии с полужесткой и гибкой связью значительно дороже линий с жесткой связью, так как требуют больших дополнительных затрат на изготовление накопительных устройств и механизмов, на создание и хранение значительных заделов. Но, вместе с тем, они уменьшают или полностью исключают потери от простоя из-за остановки отдельных станков, как это имеет место на линиях с жесткой связью.
Эффективность автоматических линий характеризуется цикловой Пц, потенциальной Пп и фактической Пф. производительностью. Она рассчитывается по формулах:
Пц = Nц / Тц; Пп = Nц / Тц + t т.о. ; Пф = Nц / Тц + t т.о. + t о.о. (3.1) Nц - число изделий, деталей, изготавливаемых за один цикл; Тц – время одного цикла.
Время одного цикла равно сумме основного и вспомогательного времени: Тц= tт.о. + tо.о. ((3.2)
Технический уровень автоматической линии отражает уровень цикловых непроизводительных затрат времени и вне цикловых простоев из-за плановых и внеплановых ремонтов. Определяется он коэффициентом технического использования Кт.и. по формуле: Кт.и.= Пп / Пц. Коэффициент общего использования автоматических линий Ко.т.и. =Пф / Пп, отсюда Пф = ПЦ КО. Т.И.
Автоматические линии делятся на участки, синхронизация обеспечивается по группам операций на каждом участке. С этой целью создается компенсационный задел.
Комплексная автоматизация производства тесно связана с созданием новых типов систем машин. Широкое применение получили роторные машины и роторные автоматические линии. Применение их особенно рационально в таких процессах как обработка давлением, термическая, операции по сборке и контролю. В машиностроении на автоматических роторных линиях выполняются операции холодной и горячей штамповки, прессование из металлического порошка, обработка пластмасс, точного литья, токарной обработки предметов вращения, нанесение покрытий, сборки, упаковки, выполнения контрольных операций.
Потребность в роторных линиях ( nл ) для выполнения программы годового выпуска изделия (N) определяется по формуле: nл = N / Пт Фд Кп , где Пт - техническая производительность автоматической роторной линии; ФД - действительный фонд времени работы линии за год, час. Кп - коэффициент, учитывающий потери времени по техническим и организационным причина.
Роторные автоматические линии эффективны для технологических процессов, в которых детали могут обрабатываться (при штамповке, формовке, прессовании) во время перемещения, а также при сборке несложных массовых изделий (например, роликовых цепей) с программой выпуска сотни тысяч и миллионы штук. Линию обслуживает два рабочих в смену.
2. Организация робототехники и гибких производственных систем.
Прогрессивная техника, позволяющая созданию отдельных промышленных роботов, роботизированных объектов и процессов. Различают роботы первого и второго поколений. Роботы первого поколения (автоматические манипуляторы) работают по заданной жесткой программе. Промышленные роботы второго поколения оснащены системами активного управления (ТЕХНИКА ИМЕЕТ СВОЕ ЗРЕНИЕ, ОЧУВСТВЛЕННЫЕ СХВАТЫ), программы обработки сенсорной информации. Роботы третьего поколения позволят заменять в производстве человека, поскольку они обладают искусственным интеллектом. Роботы – манипуляторы имеют механическую «РУКУ». Управляется она с пульта через систему рычагов, двигателей, приводящих ее в действие. Наибольшее применение они получили на подвижных агрегатах или стационарных объектах, где труд человека не безопасен или непосилен.
Роботы-автоматы кроме «руки» имеют «электронный мозг», который представляет в миниатюре специализированную ЭВМ. ЭВМ управляет роботом по заданной программе с учетом изменения окружения обстановки. Простейшим типом робототехники является роботизированная ячейка, в которой выполняется небольшое количество технологических операций. Но они лежат в основе роботизированного технологического участка (РТУ), возможно цеха, автоматизированных складов. Широкое применение их возможно, на наш взгляд, в различных видах транспортных средств предприятий машиностроения.
4. Гибкие производственные системы (ГПС) является центральным элементом машиностроительной техники. ГПС в соответствие с государственным стандартом представляют совокупность в разных сочетаниях оборудования с числовым программным управлением, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей и их производных. Как правило, ГПС представляют собой совокупность многооперационных станков с ЧПУ. В зависимости от количества станков в ГПС различают: ГПМ, ГПЛ, ГПУ, ГПЦ, гибкое производство цеха, завода.
Гибкий производственный модуль – это технологическая единица оборудования, просто станок ЧПУ, оснащенный манипулятором или роботами для загрузки-выгрузки деталей и магазином для инструмента. Позволяет выполнять операции без активного вмешательства человека. Гибкая линия состоит из нескольких модулей, оборудованных электронной системой. Гибкий участок – разновидность ГПЛ.
Транспортно-накопительная система представляет совокупность автоматизированных складов заготовок, деталей. Их разновидностями могут быть роботы-тележки, конвейеры, рольганги. В качестве подсистемы могут быть средства, предназначенные для системного обеспечения инструментом. И, наконец, подсистема автоматизированного управления. Это комплекс технологических средств с ЭВМ , способных воспринимать информацию от автоматизированных систем предприятия. Эта система АСУП, САПР (чертеж детали), АСТПП (технологический процесс обработки и контроля детали) и процесс сбора и передачи информации.
В ГПС функционируют два потока ресурсов: материальный и информационный. Материальный поток обеспечивает выполнение всех основных и вспомогательных операций процесса обработки объекта: подачу заготовок, инструмента, установку их на станках; механическую обработку деталей; снятие готовых деталей и перемещение их на склад; замену инструмента и его перемещение; контроль обработки и состояние инструмента; подачу смазочной и охлаждающей жидкости; уборка стружки.
Информационный поток обеспечивает: очередность, сроки, количество обрабатываемых предметов, предусмотренных планами работы ГПС; передачу программ обработки непосредственно чувствительным элементам станков; программ работы роботов; установочных механизмов, программ обеспечения заготовками, инструментом, вспомогательными материалами; программ управления всем комплексом, обеспечение учета его работы, а также групповое управление станками, транспортно-накопительными механизмами, системой инструментального обслуживания.
СХЕМА ГИБКОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
|
Гибкий производственный модуль |
Роботизированный технологический комплекс |
Системы обеспечения функционирования |
|
Гибкая автоматизированная линия |
Гибкий автоматизированный участок |
Гибкий автоматизированный цех |
Рисунок 3.2 Структура гибкой производственной системы
В систему обеспечения функционирования гибких автоматизированных систем входят: автоматизированная транспортная и складская система (АТСС); система автоматизированного контроля (САК); автоматизированная система удаления отходов (АСУО); автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО); автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП); автоматизированная система научных исследований (АСНИ); система автоматизированного проектирования (САПР); автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП); автоматизированная система управления (АСУ ГПС).
Обязательным требованием при проектировании ГПС является обеспечение блочно-модульного принципа. Составные части ГПС и ее возможные организационные структуры представлены на рис.3.2.
Интеграция автоматизированных систем в рамках АСУП ведет к созданию гибкого автоматизированного производства (ГАП). Учитывая, что затраты на создание таких систем запредельные, автоматизация производства должна иметь социально-экономическое обоснование.
Для обеспечения эффективности ГПС выделяют две организационные задачи: а) организация взаимодействия ГПС со смежными подразделениями предприятия; б) организацию производственного процесса в самой ГПС. При этом существенно определять эффективность систем. Производительность оборудования ГПС оценивается как степень использования фонда времени оборудования, входящего в ее состав. Для этого рассчитываются коэффициенты использования фонда времени Кф.в. и загрузки Кз.о. Первый коэффициент рассчитывается как отношение фонда времени работы I –го вида оборудования по управляющей программе Фоi к фонду времени Фdi оборудования входящего ГПС. Второй коэффициент Кз.о. включает и время вспомогательных и обслуживающих операций.
Уровень автоматичности элементов ГПС характеризуется следующими показателями: средней продолжительностью работы в автоматическом режиме без вмешательства обслуживающего персонала; средней продолжительностью обслуживания; максимальной продолжительностью работы без поступления заготовок ( полуфабрикатов) и инструмента из вне. Последний показатель определяется трудоемкостью обработки деталей, одновременно подаваемых на станок ( при автоматической смене деталей – емкости магазина заготовок) , и ресурсом режущего инструмента ( наличием подготовленных инструментов – дублеров). При длительных циклах обработки емкость магазина заготовок у станка обычно невелика и запас заготовок может поддерживаться за счет автоматической доставки их из центрального склада. Обеспечению бесперебойной работы ГПС способствует склад изделий, где хранятся заготовки и детали. Склад представляет определенное количество ячеек. Вместимость ячеек может быть принята равной размеру партии детали. Для надежного функционирования и упрощения оснастки проводится специализация ячеек, закрепление их за определенным оборудованием.
В промышленности сформировались два основных направления создания ГПС: на базе вновь изготавливаемого или специально проектируемого. Второе -- на базе уже имеющегося на предприятии оборудования с числовым программным устройством. Пожалуй, в настоящее время это направление наиболее приемлемое по экономическим соображениям. Реконструкция существенно дешевле, чем проектирование и сооружение нового объекта.
Задания для самостоятельной работы.
1.По каким признакам, критериям, показателям различаются типы производства? 2.Имеются уравнения: Определить по какому из них можно определить : такт поточной линии; ритм поточной линии; темп поточной линии. Уравнения: а) N / Фд; б) Фд/N; в) N х р / Фд ; г) Фд х р / N, N – программа выпуска продукции, шт.; Фд – действительный фонд времени работы поточной линии, ч (мин); р – величина передаточной партии, шт. 3. Определить потенциальную и фактическую производительность поточной линии, если программа выпуска - 20 000 шт; Тц – 20 мин; tт.о. – 5 мин; tо.о. – 3 мин. 4. Основные параметры одно предметной непрерывно - поточной линии и оценка экономических преимуществ, методика расчета. 5.Характеристика и экономическая выгода от применения прерывно-поточной линии. 6. Перечислите основные показатели, характеризующие применение автоматической поточной линии. 7. Характеристика автоматической линии жесткой, полужесткой и гибкой связью, их преимущества и недостатки. 8. Характеристика роторных автоматических линий, их область применения. 9. Структура гибкой автоматизированной производственной системы и подсистем, критерии выбора и сферы материального производства применения. 10. Условия и технологические процессы, где эффективно их применение
Примерная тематика исследований и подготовки рефератов
1.Влияние уровня развития производства на элементы внешней среды (исследование проводится на основании принципов организации). 2. Характер воздействия машиностроительного производства на научно- техническую среду (позитивный, негативный). 3. Характер воздействия уровня развития производства социальную и экономическую среду (позитивный, негативный). Какие компромиссные решения могут приниматься при осуществлении принципов организации производства (идеального производства). Г.Форд основополагающим принципом эффективности производства видел в том, что рабочий должен выполнять лишь одну операцию и одним движением. Японский метод предлагает иную концепцию. 4. Преимущества и недостатки укрупнения операций и значение для более эффективного применения человеческого потенциала.
5. Лабораторная работа 1. Задание и методические указания по выполнению в источнике УМК «Организация производства и менеджмент в машиностроении» под ред. А.П. Кастрюк и А. А. Королько, стр. 203 -212
6. Лабораторная работа 2. Задание и методические указания по выполнению в УМК «Организация производства и менеджмент в машиностроении» под ред. А.П. Кастрюк, А..А. Королько, стр. 213 – 222.
|
|
|