Лекции по "Производственный менеджмент"

tз – время закрепления заготовки и подвод инструмента (угол a3), мин.;

tм – машинное время непосредственной обработки детали (угол a4), мин.;

tои – время на отвод инструмента (угол a5), мин.;

tр – время раскрепления изделия (угол a6), мин.;

tс – время на снятие и передачу изделия с рабочего ротора в транспортный (угол a7), мин.;

tхд – время холостого движения инструментального блока (угол a8), мин.;

 

Период холостого хода, соответствующий углу a8 обычно используется для осуществления ручных или автоматических процессов смены инструмента, контроля и очистки агрегата от отходов производства.

 

3. Цикловая производительность роторной машины (пара роторов – рабочий и транспортный) определяется по формуле:

 

;

(9.2.7)

 

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

 

Цикловая производительность роторной линии определяется как величина, обратная ее такту:

 

;

(9.2.8)

 

Фактическая производительность РЛ рассчитывается по формуле:

 

;

(9.2.9)

 

где Ки.в – коэффициент использования линии по времени.

Важным достоинством роторной линии является относительная простота получения синхронного процесса, которая обеспечивается варьированием числа позиций (n) на рабочих и транспортных роторах, чтобы выдерживалось условие:

 

;

(9.2.10)

 

Надежность функционирования таких линий оценивается вероятностью сохранения при их работе установленного проектом уровня цикловой производительности.

Роторные линии отличаются определенным уровнем гибкости и позволяют получать достаточно высокие технико-экономические показатели производства. Например, по сравнению с отдельными автоматами нероторного типа, РЛ позволяют сократить производственный цикл со в 10-15 раз, уменьшить межоперационные заделы в 20-25 раз. Кроме того, при использовании РЛ высвобождаются производственные площади, достаточно существенно снижаются трудоемкость и себестоимость выпускаемой продукции.

 

Вопрос №3. Робототехнические комплексы и их эксплуатация

 

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

Промышленный робот - это механическая система, включающая манипуляционные устройства, систему управления, чувствительные элементы и средства передвижения. С помощью промышленных роботов можно объединять технологическое оборудование в отдельные робототехнические комплексы различного масштаба, не связанные жестко планировкой и числом комплектующих агрегатов. Принципиальными отличиями робототехники от традиционных средств автоматизации являются ее 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. Они способны воспроизводить некоторые двигательные и умственные функции человека при выполнении ими основных и вспомогательных производственных операций без непосредственного участия рабочих. Для этого их наделяют своеобразными сенсорными способностями, а также способностью к самоорганизации, самообучению и адаптации к внешней среде.

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

В историческом развитии промышленных роботов выделяются три базовых ступени. Роботы первого поколения (автоматические манипуляторы), как правило, работают по заранее заданной «жесткой» программе (например, в жесткой связи со станками, оснащенными ЧПУ). Роботы второго поколения оснащены системами адаптивного управления, представленными различными сенсорными устройствами (например, техническим зрением, очувствленными схватами и т.д.) и программами обработки сенсорной информации. Роботы третьего поколения наделены искусственным интеллектом, позволяющим выполнять самые сложные функции при замене в производстве человека.

Разнообразие производственных процессов и условий производства предопределяют наличие различных типов роботизированных технологических комплексов (РТК) - ячеек, участков, линий и т. д.

Классификация РТК по типу роботизированного подразделения основывается на количественной характеристике выполняемых комплексом технологических операций.

Простейшим типом РТК, который положен в основу более крупных комплексов, вплоть до целых роботизированных предприятий, является роботизированная технологическая ячейка (РТЯ), в которой выполняется небольшое число технологических операций. Примером РТЯ может быть роботизированная единица технологического оборудования с ЧПУ.

Более крупным роботизированным комплексом является роботизированный технологический участок (РТУ). Он выполняет ряд технологических операций и включает несколько единиц РТЯ. Если операции осуществляются в едином технологическом процессе на последовательно расположенном оборудовании, то в таком случае комплекс представляет собой роботизированную технологическую линию (РТЛ).

Структурно РТК может быть представлен в виде цеха, состоящего из нескольких РТУ, РТЛ, автоматизированных складов и связывающих их транспортных промышленных роботов (робоэлектрокаров). Высшей формой организации производства является создание комплексно роботизированного завода.

В зависимости от вида роботизированного производственного процесса, РТК могут быть предназначены для получения заготовок, механической обработки деталей, выполнения процессов сборки, либо для реализации контрольно-сортировочных и транспортно-перегрузочных операций, в том числе - для внутрицехового транспортирования и складских операций.

Проектирование РТК осуществляется в два этапа. На первом осуществляется анализ производственных проблем, выбираются возможные объекты роботизации, состав основного технологического оборудования, вид движения деталей, система рационального автоматизированного управления технологическим процессом и функциональными задачами. На втором этапе осуществляется непосредственное проектирование РТК, предполагающее:

1. формирование структуры, определение количества и характеристик промышленных роботов и технологического оборудования;
2. разработку рациональных планировок оборудования РТК в производственном помещении;
3. составление и отлаживание алгоритмов и программных систем управления РТК..

Компоновочные варианты РТК зависят от решаемых технологических задач, уровня автоматизации, числа и типажа промышленных роботов, их технических и функциональных возможностей. Как правило, компоновочные варианты РТК основываются на принципах индивидуального и группового обслуживания оборудования промышленными роботами.

Возможны три основных варианта индивидуального обслуживания:

1. робот встраивается в технологическое оборудование;
2. робот размещается рядом с оборудованием;
3. несколько роботов обслуживают единицу оборудования.

При групповом обслуживании робот взаимодействует с несколькими единицами технологического оборудования, при этом возможны два варианта компоновки:

1. линейное расположение оборудования вдоль робота;
2. круговое расположение оборудования вокруг робота.

Выбор оптимальных параметров и рациональных конструкторских решений в период проектирования РТК производится с учетом ряда организационно-экономических факторов, таких, в частности,  как производительность РТК, ожидаемый уровень его надежности и эффективности функционирования и т.д.

К числу основных параметров РТК относятся:

1. проектная потенциальная производительность;
2. фактическая производительность;
3. уровень надежности;
4. такт РТК.

Потенциальная производительность РТЯ с учетом собственных простоев оборудования определяется по формуле:

 

;

(9.3.1)

 

где Nц – число деталей, обрабатываемых РТЯ за один рабочий цикл, шт.;

Тц – продолжительность рабочего цикла РТЯ, мин.;

tр – время работы оборудования РТЯ без перерывов в рамках одного цикла, мин.;

tто – время простоев, связанных с регулировкой, сменой и подналадкой инструмента, с отказами устройств РТЯ и т.д.:

 

;

(9.3.2)

 

где tоб, tпр, tво – потери времени из-за простоев соответственно основного технологического оборудования, промышленных роботов и вспомогательного оборудования.

 

Соотношение (9.3.3) называется коэффициентом технического использования РТЯ. Соответственно, выражение (9.3.1) можно переписать в форме (9.3.4):

 

;

(9.3.3)

 

;

(9.3.4)

 

Необходимо учитывать, что помимо собственных перерывов, технологическое оборудование также может простаивать и из-за организационно-технических причин. Для учета общей величины простоев используется т.н. коэффициент суммарных внецикловых потерь рабочего времени, рассчитываемый по формуле:

 

;

(9.3.5)

 

где (tтр + tи + tто) = tоб – время простоев основного оборудования в связи с текущим ремонтом (tтр), сменой и наладкой инструментов (tи), техническим и организационным обслуживанием (tто), мин.

 

Учитывая этот коэффициент, можно рассчитать фактическую производительность РТК:

 

;

(9.3.6)

 

Одним из важных показателей, характеризующих эффективность функционирования РТК является уровень его надежности.  Этот показатель рассчитывается по формуле:

 

;

(9.3.7)

 

где tом – время, затрачиваемое на техническое и организационное обслуживание РТК в анализируемом периоде;

tотк – наработка РТК на отказ за период;

tвос – среднее время восстановления работоспособности РТК в случае его отказа.

 

Повышение надежности РТК позволяет снизить потери времени на планово-предупредительные ремонты и ликвидацию аварийных отказов, а также уменьшить затраты на ремонт всех видов и техническое обслуживание оборудования. Обеспечение ритмичности производственного процесса в условиях РТК и синхронизация операций являются одной из наиболее сложных организационных задач. Для РТК принято устанавливать величину усредненного такта или ритма и за счет группировки и подбора операций обеспечивать равенство или кратность между продолжительностью операций и тактом. Усредненный такт определяется по формуле:

 

;

(9.3.8)

 

где tшт.i – штучное время на i-й операции, мин.;

ЧРТЯ – число РТЯ в составе РТК, ед.

 

За счет синхронизации такта и продолжительности операций, простои основного оборудования РТК сводятся к минимуму, при этом повышаются его производительность и эффективность.

 

Вопрос №4. Сущность и особенности использования

гибких производственных систем

 

На сегодняшний день 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 относительно невелика и постоянно уменьшается под воздействием ряда факторов, порождаемых научно-техническим прогрессом. К числу таких факторов относятся частая сменяемость выпускаемых изделий, возрастание многономенклатурности производства изделий, деталей и сборочных единиц 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 массовому внедрению гибких производственных систем (ГПС).