Лекции по "Экономике организации"

19 гибкие автоматизированные  производства и гибкие производственные  системы 

     Процесс развития автоматизации на промышленных проводился в ряд этапов.

     На  первом этапе проводилась автоматизация  отдельных операций или их групп  с полным или частичным освобождением  рабочего от выполнения трудоемких, вредных, монотонных операций. В этих условиях создавались полуавтоматы и автоматы.

     Полуавтомат- это такая машина, цикл работы которой в конце выполняемой операции автоматически прерывается и для возобновления необходимо вмешательство рабочего.

     Автомат представляет представляет собой регулирующую машину, которая осуществляет все элементы обработки, кроме контроля и наладки.

     Второй  этап развития автоматизации характеризуется  появлением автоматической линии., т. е. автоматической системы машин, расположенных по ходу технологического процесс! и осуществляющих без непосредственного участия человека в определенной последовательности и с заданным ритмом технологические операции по изготовлению продукции. Человеком выполняются функции наладки и управления.

     Особое  направление научно-технического прогресса  в машиностроении связано с созданием  и внедрением гибких автоматизированных производств (ГАП), представляющих собой сложные технико-организационные системы, содержащие оборудование с ЧПУ, робото-технические комплексы, обрабатывающие центры, микропроцессорную технику, единые транспортно-материальные потоки, автоматизированные склады и транспортные системы.

     Комплексной автоматизации мелкосерийного и  серийного производства в условиях ГАП должно предшествовать выполнение следующих требований:

• резкое повышение уровня технологического проектирования (на основе САПР);
• создание программируемой технологии основных и вспомогательных процессов и процессов управления информацией;
• совершенствование инженерных разработок во взаимосвязи с решением широкого круга вопросов по стандартизации в целях достижения встраиваемости, сопряженности и надежности функционирования всех компонентов (модулей) ГАП;
• пересмотр состава, структуры, категории сложности и оценки труда с учетом того, что труд ИТР в условиях ГАП становится неотъемлемой и определяющей частью основного производственного процесса;
• обеспечение сопряженности и тиражируемости программ управления, быстрой переналадки и перепрограммирования компонентов ГАП.

     Из  основных и вспомогательных гибких производственных модулей комплектуются гибкие производственные комплексы, перенастраиваемые линии, участки, пролеты, цехи и заводы. ГАП первого поколения были созданы на базе многооперационных станков типа обрабатывающий центр. За основу построения этих ГАП был принят блочно-модульный принцип, характерный для средств вычислительной техники. Первичная единица комплексирования при создании ГАП — гибкий производственный модуль (ГП-модуль), представляет собой, например, совокупность токарных станков с ЧПУ, специализированных роботов — автооператоров и накопителей заготовок.

     На  уровне участка, поточной линии, пролета  ГАП может состоять из ГП-модулей, построенных на базе основного технологического оборудования и автоматизированной системы управления технологическими процессами и оборудованием; из модулей подготовки производства, обеспечения материалами, заготовками, деталями, приспособленияминструментами; из модулей обслуживания и обеспечения работы оборудования, удаления отходов производства.

     На  уровне цеха ГАП включает автоматизированные участки, пролеты и линии основного производства, автоматизированную систему управления и обеспечения, автоматизированные участки технологической подготовки производства, автоматизированные участки комплектования, транспортирования, складирования, технического обеспечения и удаления отходов производства.

     На  уровне завода ГАП состоит из автоматизированных цехов основного и вспомогательного производства, системы автоматизированного проектирования и интегрированной автоматизированной системы планирования, управления и обеспечения производства; интегрированной системы автоматизации технологических процессов, включая все стадии производства; автоматизированной системы технического обслуживания и ремонта оборудования; транспортной и складской системы.

     Автоматизированная  система управления технологическими процессами и оборудованием гибкого автоматизированного участка, линии, цеха состоит из модулей программного обеспечения и комплекса технических средств — электронно-вычислительных и управляющих машин и периферийной техники. Рассмотренная на рис. 2. структура ГАП охватывает все стадии производств: заготовительную, обрабатывающую, сборочно-сварную, отделочно-покрасочную.

     Сущность  ГАП может быть выражена характерными его особенностями.

     1. Высокая производственно-технологическая  гибкость, обеспечиваемая связью всех модулей, построенных на базе автоматического технологического оборудования, в единый производственный комплекс с помощью АСУ технологическими процессами и оборудованием; блочно-модульным составом основных и вспомогательных компонентов; максимальным использованием технических и эксплуатационных возможностей оборудования; программируемостью основных и вспомогательных технологических процессов; оперативностью выявления неисправностей оборудования с помощью средств вычислительной техники и

     замены  вышедших из строя элементов новыми унифицированными; применением автоматизированных систем на стадиях эксперимента, конструкторской и технологической подготовки и освоения производства.

     2. Постоянная мобильность производства, достигаемая компактной планировкой  оборудования, принудительной синхронизацией  его работы, осуществляемой системой управления, связью модулей технологического оборудования через автоматические накопители, а также тем, что при смене объекта производства не всегда требуется переналадка оборудования. При высоком уровне конструктивно-технологической унификации объектов бывает достаточно сменить программы функционирования и средства технологического оснащения ГАП.

     Перечисленные выше достоинства ГАП и их реализация представляют собой высокий уровень предпосылок перехода к гибким производственным системам (ГПС).

     Гибкая  производственная система - совокупность в разных сочетаниях технологического оборудования с числовым программным  управлением (ЧПУ), роботизированных технологических  комплексов, гибких производственных модулей и систем обеспечения  их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала  времени. Она обладает свойством  автоматизированной переналадки при  производстве изделий произвольной номенклатуры.

     По  организационной структуре ГПС  имеют следующие уровни:

     гибкая  автоматизированная линия (ГАЛ)гибкий автоматизированный участок или  гибкий производственный комплекс (ГАУ  или ГПК) гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).

     Гибкая  автоматизированная линия - гибкая производственная система, в которой технологическое  оборудование расположено в принятой последовательности технологических  операций.

     Гибкий  автоматизированный участок - гибкая производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена  возможность изменения последовательности использования технологического оборудования. Обе эти системы (ГАЛ и ГАУ) могут содержать отдельно функционирующие  единицы технологического оборудования.

     Гибкий  автоматизированный цех - гибкая автоматизированная система, представляющая собой в  различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких автоматизированных участков, роботизированных технологических  участков для изготовления изделий  заданной номенклатуры.

     Предусмотрены также гибкие производственные комплексы (ГПК), представляющие собой гибкую производственную систему, состоящую  из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, автономно  функционирующую в течение заданного  интервала времени и имеющую  возможность встраивания в систему  более высокой ступени автоматизации.

     В соответствии с ГОСТ 26228-85 в ГПС  имеются следующие составные  части.

     Гибкий  производственный модуль (ГПМ) - единица  технологического оборудования для  производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным  управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все  функции, связанные с их изготовлением, и имеющая возможность встраивания  в гибкую производственную систему.

     В общем случае средства автоматизации  ГПМ представляют собой накопители, спутники, устройства загрузки и выгрузки, устройства удаления отходов, устройства автоматизированного контроля, включая  диагностирование, устройства переналадки  и т.д. Частным случаем ГПМ является роботизированный технологический  комплекс при условии возможности  его встраивания в систему  более высокого уровня.

     Средства  обеспечения функционирования ГПС - совокупность взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной системой и автоматическое перемещение  предметов производства и технологической  оснастки.

     В ГПС входят также автоматизированная система управления производством (АСУП), автоматизированная транспортно  складская система (АТСС), автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО), система автоматизированного  контроля (САК), автоматизированная система  удаления отходов (АСУО) и т.д.

     ПРИНЦИПЫ  ПОСТРОЕНИЯ ГПС

     В своем законченном идеальном  виде ГПС являются высшей, наиболее развитой формой автоматизации производственного  процесса.

     Можно сформулировать основные принципы организации  ГПС.

     Принцип совмещения высокой производительности и универсальности предполагает на данном уровне развития электронного машиностроения создание универсальности  и автоматизации в программно-управляемом  и программно-перенастраиваемом  оборудовании. Гибкие производственные системы, сравнимые по производительности с автоматическими линиями, а  по гибкости - с универсальным оборудованием, открывают огромные возможности  для интенсификации производства. Например, автоматизация трансформаторного  производства в электронной промышленности осложнена большим конструктивно-технологическим  разнообразием его продукции. Именно это потребовало создания систем с гибко перестраиваемой технологией.

     Принцип модульности ГПС строится на базе гибких производственных модулей. Типовые  модули ГПС разработаны для основных видов производств изделий электронной  техники.

     Принцип иерархичности ГПС предусматривает  построение многоуровневой структуры. На самом нижнем уровне находятся  гибкие автоматизированные модули, на высших уровнях - гибкие автоматизированные линии, участки, цехи, предприятия в  целом. Модульность и иерархичность  позволяют разрабатывать ГПС  для самого высокого организационного структурного уровня.

     Принцип преимущественной программной настройки.

     Оборудование  ГПС, как основное, так и вспомогательное, при смене изделий перенастраивается  путем ввода новых управляющих  программ модулей. Перенастройка модулей  вручную допустима в минимальных объемах и только в случаях очевидной экономической неэффективности реализации программной перенастройки.

     Принцип обеспечения максимальной предметной замкнутости производства на возможно более низком уровне структуры ГПС  позволяет свести к минимуму затраты  на транспорт и манипулирование. Одновременно достигается снижение количества операций при общем повышении  гибкости ГПС.

     Принцип совместимости технологических, программных, информационных, конструктивных, энергетических и эксплуатационных элементов. Технологическая  совместимость обеспечивает технологическое  единство и взаимозаменяемость компонентов  автоматизированного производства. Она предопределяет необходимость  выполнения определенных требований к  изделию, технологии и технологическому оборудованию.

     Изделие должно быть максимально технологично с точки зрения возможности автоматизации  его производства. например, для  распознавания, ориентации и позиционирования деталей при автоматической сборке необходимо предусматривать в них  специальные отличительные признаки : реперные знаки, характерные отличительные внешние формы и др. Кроме того, изделия должны обладать высокой степенью конструктивного и технологического подобия, необходимого для организации группового производства.

     Достигается это требование унификацией технологии производства изделий и их полуфабрикатов, конструкции деталей, комплектующих  и изделий в целом.

     В свою очередь, все компоненты ГПС: приспособления, оснастка, автоматические устройства загрузки-выгрузки, оборудование - должны в наивысшей степени удовлетворять  требованиям гибкой автоматизации.