Особенности организации автоматического и гибкого автоматизированного производства

ЧОУ ВПО «Институт экономики, управления и права (г. Казань)»

 

Экономический факультет

 

 

 

 

Контрольная работа на тему: Особенности организации автоматического и гибкого автоматизированного производства.

 

 

 

 

 

Выполнила: _______________________ студентка гр. д-101-з заочного отделения Канцыр Индира Фаязовна Научный руководитель: __________ к.э.н., доцент ХамидуллинаФанияРафиковна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань – 2014

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Значительная  роль при повышении технического уровня производства отводится комплексной автоматизации и механизации производственных процессов. Ставятся задачи резкого повышения уровня комплексной автоматизации при ремонте подвижного состава. Острая потребность разработки и внедрения средств автоматизации обусловлена сравнительно высоким еще уровнем ручного труда и необходимостью повышения производительности труда. 
Развитие  автоматизации производства можно  условно подразделить на три этапа. 
Первый  этап автоматизации охватывает период времени с начала XVIII до конца XIX столетия. В 20-е годы XVIII столетия в России А.Нартовым был разработан автоматический суппорт для токарно-копировального станка. В 1765 г. русским механиком И.И.Ползуновым – творцом первой паровой машины универсального назначения – был создан первый в мире промышленный автоматический регулятор для поддержания постоянного уровня воды в котле паровой машины. В 1784 г. английским механиком Дж. Уаттом также для паровой машины был разработан центробежный регулятор скорости. В течение всего XIX столетия происходило совершенствование регуляторов для паровых машин. На первом этапе развития автоматизации были попытки создания автоматических станков и линий с жёсткой кинематической связью. 
Второй  этап развития автоматизации производства охватывает период времени конец XIX и середина XX столетия. Этот этап связан с развитием электротехники и практическим использованием электричества в средствах автоматизации. В частности, важное значение имеет изобретение П.Л.Шиллнгом магнитоэлектрического реле (1850 г.) – одного из основных элементов электроавтоматики, разработка Ф.М.Балюкевичем и др. в 80-х г.г. XIX столетия ряда устройств автоматической сигнализации на ж.д. транспорте, создание С.Н.Апостоловым-Бердичевским и др. первой в мире автоматической телефонной  станции. 
К началу XX века относится широкое развитие и использование электрических систем автоматического регулирования. Индивидуальный привод отдельных рабочих органов машин и введение между ними электрических связей существенно упростили кинематику машин, сделали их менее громоздкими  и более надёжными. 
Сороковые-пятидесятые  годы XX столетия ознаменовались началом бурного развития радиоэлектроники. Электронные устройства обеспечивают более высокие быстродействия, чувствительность, точность и надежность автоматических систем. Наступил третий этап развития автоматизации с широким использованием управляющих ЭВМ, которые для каждого момента времени рассчитывают оптимальные режимы технологического процесса и вырабатывают управляющие команды по всем автоматизируемым операциям. 
Переходом к третьему этапу развития автоматизации  послужили новые возможности  числового программного управления, основанные на применении микропроцессорной  техники, что позволило создавать  принципиально новую систему  машин, в которой сочетались бы высокая производительность автоматических линий с требованиями гибкости производственного процесса. Современные микроэлектроника и ЭВМ позволяют достичь высшего уровня автоматизации.

 

 

 

 

 

 

 

1.ХАРАКТЕРИСТИКА  АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

 

1.1. Виды автоматических линий

Автоматизация производства – это процесс, при  котором функции управления и  контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация – это  основа развития современной промышленности, генеральное направление научно-технического прогресса. Цель автоматизации производства заключается в повышении эффективности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, в создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства. Различают автоматизацию производства частичную, комплексную  и полную. 
При частичной  автоматизации часть функций  управления производством автоматизирована, а часть выполняется рабочими-операторами (полуавтоматические  комплексы).

Как   правило, такая автоматизация осуществляется в тех случаях, когда управление процессами вследствие их сложности или скоротечности практически  недоступно  человеку. 
При комплексной автоматизации все функции управления автоматизированы, рабочие-операторы только налаживают технику и контролируют её работу (автоматические комплексы). Комплексная автоматизация требует применения таких систем машин, оборудования, вспомогательной техники, работа которых превращает исходные материалы в готовый продукт без физического вмешательства  человека. 
Полная  автоматизация производства – высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу всех функций управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим системам  управления. 
Автоматическая  линия – это система согласованно работающих и автоматически управляемых станков (агрегатов), транспортных средств и контрольных механизмов, размещенных по ходу технологического процесса, при посредстве которых производится обработка деталей или сборка изделий по заранее заданному технологическому процессу в строго определенное время (такт автоматической  линии). 
Роль  рабочего на автоматической линии сводится лишь к наблюдению за работой линии, наладке отдельных механизмов, а иногда к подаче заготовки на первую операцию и снятию готового изделия на последней операции. Это позволяет рабочему управлять значительным числом  машин  и  механизмов. 
В соответствие с функциональным назначением автоматические линии могут быть механообрабатывающими, механосборочными, сборочными, заготовительными, контрольно-измерительными, упаковочными и др. 
Развитие  и расширение области применения автоматических линий привело к  большому разнообразию их конструктивных решений. В машиностроении применяют   линии с поштучным вводом  заготовки  и поштучной выдачей обработанной детали. Для изготовления некоторых исходных материалов и полуфабрикатов машиностроительного производства применяют линии с непрерывной подачей материала и непрерывной выдачей готовой продукции. При производстве метизов, металлокерамических и пластмассовых изделий применяют линии с непрерывной подачей исходных материалов (проволоки из бунта, порошков) и поштучной выдачей готовых изделий. 
По принципу работы автоматические линии с поштучной подачей заготовок и поштучной выдачей готовых деталей разбиваются на два класса: синхронные (жесткие) и несинхронные (гибкие). В синхронных линиях обрабатываемые заготовки передаются непосредственно от одного станка к другому при помощи транспортного устройства жесткого типа. Наиболее часто используют шаговые транспортные устройства, перемещающие одновременно все находящиеся на линии заготовки на величину шага. Линии синхронного типа применяют для крупных, преимущественно корпусных деталей. Их основной недостаток в том, что при отказе одного станка останавливается вся линия. При большой длине линии коэффициент ее использования сильно снижается. Поэтому линии такого типа часто расчленяются на короткие, независимо работающие  друг  от друга участки. 
В линиях несинхронного типа используются промежуточные  бункера или магазины накопители для обрабатываемых заготовок. Таким образом, линия состоит из нескольких независимо работающих участков; при вынужденной остановке одного участка последующие продолжают работать, расходуя имеющийся запас заготовок из бункеров или магазинов накопителей. Такие линии более производительны, так как простои  их  удается существенно  уменьшить. 
По характеру установки обрабатываемых заготовок автоматические линии делят на спутниковые и безспутниковые. На линиях первого типа заготовки  устанавливают в приспособлениях спутниках  и с ними вместе передаются транспортирующим устройством от станка к станку по всей трассе линии от позиции загрузки до позиции съема готовой детали. На линиях этого типа заготовки обрабатывают с одной установки, при одной схеме базирования и без изменения своего положения на различных станках. Приспособления спутники на исходную позицию автоматической линии возвращаются специальным транспортером, расположенным параллельно линии снизу или сбоку от нее. Количество спутников на линии превышает число рабочих позиций, а сами спутники часто представляют собой достаточно сложные устройства, имеющие точные установочные элементы для перемещения спутников в заданные положения на станках линии. Помимо того на каждом станке должно иметься зажимное устройство для закрепления спутника вместе с заготовкой на каждой рабочей позиции автоматической линии. Все это вызывает усложнение и удорожание линий с приспособлениями спутниками на 30%. Тем не менее, эти линии широко применяют для обработки сложных по своей конфигурации заготовок, неудобных для автоматического перемещения от станка к станку и автоматической установки и закрепления в стационарных приспособлениях. Линии со спутниками выполняют синхронного типа, так как спутники непригодны для передачи их в бункера  и  магазины  накопители. 
В линиях безспутникового типа автоматическое транспортирование осуществляется наиболее просто в тех случаях, когда сами заготовки имеют достаточно развитую и чисто обработанную нижнюю плоскость или цилиндрическую поверхность, которыми они могут скользить или катиться по направляющим элементам транспортного устройства. При обработке крупных корпусных деталей нет надобности в приспособлениях спутниках. Операции обработки базовых поверхностей обычно выносят из автоматической линии на отдельные станки из-за трудностей их автоматизации. Приспособления безспутниковых линий выполняются стационарного типа; они постоянно закреплены на каждом станке линии. Устанавливают заготовки в эти приспособления и удаляют их оттуда после обработки транспортирующими устройствами, автооператорами (механическими руками), по лоткам и другими способами. 
По расположению транспортирующего устройства автоматические линии делят на линии со сквозным и несквозным передвижением заготовок. При сквозном перемещении заготовки проходят через рабочие зоны станков; такие линии наиболее просты по конфигурации. При несквозном перемёщении заготовки проходят в стороне от расположения их зон обработки; в таких линиях используют дополнительные загрузочные устройства (автооператоры, питатели) для перемещения заготовки с транспортера в приспособление и обратно, что усложняет линию. На линиях со сквозным перемещением заготовок обрабатывают крупные корпусные детали, а также детали в приспособлениях спутниках. Линии с несквозным перемещением заготовок чаще встречаются при обработке деталей типа тел вращения (валы, зубчатые колеса). 
По характеру  движения заготовок автоматические линии делят на однопоточные и  с разветвляющимся потоком; первые применяют там, где длительность обработки на отдельных позициях линии одинакова, вторые в том случае, когда на отдельных участках линии длительность обработки из-за технологических условий возрастает, в результате чего возникает необходймость дублирования станков  на  этих  участках. 
Большая часть используемых в машиностроении автоматических линий представляет собой линии периодического (дискретного) действия. На этих линиях обрабатываемые заготовки транспортируются периодически с одной рабочей позиции на другую и во время своего перемещения не обрабатываются. Время перемещения заготовок на этих линиях затрачивается непроизводительно. В автоматических линиях непрерывного действия обрабатываемые заготовки перемещаются непрерывно по всей трассе линии, подвергаясь обработке в процессе этого перемещения (роторные и цепные линии). Технологические возможности этих линий по размерам и сложности обрабатываемых деталей, по характеру обработки значительно уже линий периодического действия. Их преимущество — большая производительность и возможность комплексного осуществления технологических  процессов. 
Основным  параметром автоматической линии является производительность. Производительность линии считают по производительности последнего выпускного станка. Различают: 1) технологическую, 2) цикловую, 3) фактическую, 4)  потенциальную  производительность  линии. 
Технологическая производительность определяется по формуле , где - машинное  время обработки детали, т.е. основное время .  
Цикловая  производительность рассчитывается по формуле , где - длительность рабочего цикла ( ), мин; - время холостых ходов рабочей машины, связанных с загрузкой и разгрузкой, межстаночным транспортированием, зажимом и разжимом деталей, т.е. вспомогательное время . 
Для большинства  автоматических линий длительность рабочего цикла и всех его элементов  остается неизменной в процессе работы машины, поэтому технологическая  и цикловая производительности являются постоянными величинами. В реальных условиях периоды бесперебойной работы рабочей машины автоматической линии чередуются с простоями, вызванными различными организационными причинами. Вследствие этого фактическая производительность автоматической линии определяется по формуле , где - коэффициент использования рабочей машины (станка, автомата, линии) во времени, может быть рассчитан по формуле , где - время внецикловых простоев (обслуживания рабочего места), приходящееся на единицу продукции, может быть определено по формуле , где tтех – время, затрачиваемое на техническое обслуживание, связанное с регулировкой механизмов, наладкой и текущим ремонтом оборудования, сменой инструмента и др.; tорг – время, затрачиваемое на организационное обслуживание, обусловленное внешними причинами, функционально несвязанное и независящее от конструкции автоматической линии (это отсутствие заготовок, несвоевременный приход и уход рабочего, брак предыдущих операций и  др.). 
С учетом потерь времени только по причинам технического обслуживания определяется потенциальная производительность автоматической  линии.  
Технический уровень автоматической линии (коэффициент технического использования) определяется по  формуле  
Организационно-технический  уровень (коэффициент общего использования) автоматической линии определяется по  формуле.  
Важнейшим календарно-плановым нормативом автоматической линии, характеризующим равномерность выпуска продукции, является такт (или ритм потока). Он определяется суммарным временем обработки изделия ( ), временем установки, закрепления, раскрепления и снятия, а также транспортировки его с одной операции на другую.  
Автоматическая  линия с гибкой связью оснащаются, как правило, независимым межоперационным транспортом, позволяющим передавать детали с операции на операцию независимо от другой. После каждой операции на линии создается бункерное устройство (магазин) для накопления межоперационного задела, за счет которого осуществляется непрерывная работа станков.

 

1.2. Понятие и характеристика гибких производственных систем (ГПС)  

 

Дальнейшим развитием автоматизации производства является комплексная автоматизация технологических процессов, базирующаяся на применении оборудования с числовым программным управлением, робототехнических комплексов, гибких производственных систем, а также систем автоматизированного проектирования (САПР) и других автоматизированных систем управления производством.

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

ГПС связаны с изготовлением конструктивно и технологически однородной продукции в подетально-специализированных (предметно-замкнутых) производственных подразделениях. Внедрение ГПС повышает производительность труда в 5 раз, позволяет сократить время производственного цикла в 6 раз, сроки и затраты на освоение новых видов изделий – в 2 раза. Однако эта выгода может быть получена при условии рациональной организации производства, труда и управления при использовании ГПС. Простои по организационным причинам в 3 – 5 раз превышают простои по техническим причинам. Значительная часть их не обеспечивает комплексную автоматизацию производства и внедрение в полном объеме «безлюдной» технологии.

ГПС – не есть нечто конкретное, одинаковое во всех производствах. Это обобщенное понятие самых различных по своему уровню автоматизации производственных систем. Естественно не может быть и однозначных рекомендаций по организации труда работников, их обслуживающих. Поэтому рассмотрим типы самих ГПС.

Основу составляют высокопроизводительное технологическое оборудование, средства механизации и автоматизации погрузо-разгрузочных и транспортно-складских работ, автоматизирования инструментального обеспечения и контроля, средств вычислительной техники и программного обеспечения. Главный принцип организации ГПС – параллельность и непрерывность выполнения различных производственных процессов. 

Классификация по организационным признакам: ГАЛ (линия), ГАУ (участок), ГАЦ (цех) как совокупность ГАУ.

Гибкость бывает разной степени. В зависимости от номенклатуры продукции, обрабатываемой на протяжении года и стабильности производственной программы: мало адаптивные (крупносерийное производство); средней гибкости (мелко серийное и серийное производство); большой гибкости (мелко серийное и единичное производство).

По конструктивно-технологическим признакам:

- гибкие автоматизированные  линии с предметно-замкнутым циклом  обработки, оборудование которых  связано общим ритмом работы  по жесткому технологическому  маршруту (крупно серийное и средне  серийное производство);

- гибкие автоматизированные  участки, в которых оборудование  связано общим ритмом работы  в принятой последовательности  технологического маршрута (мелко  серийное и средне серийное  производство);

- ГАУ, где оборудование  или его группы работают в  автономном режиме и не связано  общим ритмом работы (единичное, мелко серийное и средне серийное  производство).

Все перечисленные характеристики в значительной степени определяют организацию труда, производства и управления, содержание труда и профессионально-квалификационную структуру обслуживающего  персонала, нормирование труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПОТОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

 

2.1. Расчет показателей поточных линий

 

Развитие  предметной формы специализации цехов приводит к созданию поточного производства – наиболее прогрессивной и эффективной формы организации производственных процессов, основанных на ритмичной повторяемости согласованных во времени основных и вспомогательных операций. Производственный процесс обработки детали или сборки изделия расчленяется на равные по продолжительности операции, выполняемые на специализированных рабочих местах (позициях). Позиции располагаются в последовательности технологического процесса, при этом перемещение изделий с позиции на позицию осуществляется при помощи специальных транспортных средств. 
К числу  основных признаков, характеризующих  поточное производство, относятся:

Принцип прямоточности предусматривает размещение оборудования и рабочих мест в порядке следования операций технологического процесса. Прямоточность обеспечивает кратчайший путь движения изделия в производстве. 
Принцип специализации воплощается в создании специализированных поточных линий, предназначенных для обработки одного закрепленного за данной линией изделия или нескольких технологически родственных изделий. 
Принцип непрерывности проявляется в виде непрерывного (без межоперационного пролеживания) движения изделий по операциям при непрерывной работе рабочих и оборудования. Подобные линии называются непрерывно-поточными. Непрерывность является прямым следствием принципа пропорциональности, в частности равной производительности на всех операциях линии. Если такого равенства нет, то линия называется прерывно-поточной или  прямоточной. 
Принцип параллельности предусматривает параллельное движение изделий, при котором они передаются по операциям поштучно либо небольшими транспортными  партиями. 
Принцип ритмичности характеризуется ритмичным выпуском продукции на линии и ритмичным повторением всех операций на каждом ее рабочем месте. На непрерывно-поточных линиях с поштучной передачей выпуск (запуск) каждого изделия осуществляется через один и тот же интервал времени, называемый тактом линии (или поштучным ритмом).

     Характерные признаки  организации поточного производства:расчленение процесса изготовления продукции на ряд составных частей, на более или менее простые операции и закрепление их за отдельными рабочими местами (станками) или за группой одинаковых рабочих  мест; 
повторение одних и тех же процессов на каждом рабочем месте; 
оснащение рабочих мест поточной линии специальным оборудованием, приспособлениями, обеспечивающими высокопроизводительное выполнение закрепленных  операций; 
транспортная направленность, регламентирующая все производство во времени и  в пространстве; 
высокая степень механизации и автоматизации процессов производства; 
непрерывно повторяющееся единообразие всех производственных факторов качества и форм материалов, инструментов и приспособлений и т. п.; 
равномерность выпуска продукции на основе единого расчетного такта поточной  линии;одновременное выполнение всех составных частей процесса.

Для того чтобы выполнять эти условия, необходимо:расположить оборудование и рабочие места по ходу технологического процесса; 
непрерывно и равномерно перемещать предметы труда по рабочим местам поточной линии, с предыдущей операции на последующую, поштучно или небольшими партиями, по мере их обработки на предыдущей с помощью специальных  транспортных  средств; 
согласовать, то есть синхронизировать продолжительность выполнения всех технологических операций на линии. Синхронизация означает равенство или кратность выполнения всех технологических операций на линии.

Условие синхронизации, выравнивания длительности всех операций необходимо для того, чтобы каждое предыдущее рабочее место потока непрерывно давало работу каждому последующему рабочему месту без пролеживания предметов труда и простоев оборудования. Это условие является наиболее характерной особенностью поточного производства. Поточное производство представляет собой основную форму организации производственного процесса на предприятиях массового типа производства, где от потока может  быть  получен  наибольший эффект. 
Условиями для перехода на поточные методы производства являются:достаточный объем выпуска однотипных изделий, для чего максимально унифицируют конструкции  выпускаемых  изделий; 
углубление специализации завода, цехов, участков и рабочих мест; 
отработку конструкций изделий с точки зрения требований поточной технологичности; 
разработка технологического процесса, обеспечивающего наибольшую пропорциональность в потоке, а в серийном производстве - унификация технологии и применение групповой обработки.

Важным  элементом поточного производства является поточная линия. Поточная линия - это ряд взаимосвязанных рабочих мест, расположенных в порядке следования технологического процесса и объединенных общей для всех нормой производительности. Производительность всей поточной линии определяется производительностью ведущей машины производственного процесса. Ее определяют такие ведущие процессы труда, выполнение которых максимально приближает полуфабрикат к стадии готового продукта. 
Производительность  поточной линии определяется производительностью  ведущего оборудования. Это означает, что исходя из производительности ведущей машины, устанавливают производственные задания каждому рабочему  месту  потока. 
Конфигурация  поточных линий в зависимости  от планировки цеха, участка, количества рабочих мест и других условий предполагает следующие виды, в зависимости  от  следующих  признаков: 
По типу производства: однопредметные и многопредметные. Однопредметные поточные линии - это линии, на которых постоянно выпускается один вид продукции в большом количестве, в течение длительного периода времени. Характерные черты однопредметных поточных линий:производство одного вида продукции в течение длительного периода времени до смены объекта  производства  на  заводе; 
постоянно действующий, несменяемый технологический процесс; 
большой масштаб производства однотипной продукции.