3.4. Гибкие производственные системы

Рассматривая производственную систему как реализацию процесса, видим взаимосвязь всех элементов (предметы труда, средства труда и труд) производственного процесса.

Современное производство характеризуется широкой номенклатурой и частой сменностью изделий, что обуславливает большой удельный вес мелкосерийного и серийного производства.

Для ликвидации большого разнообразия продукции используется унификация и стандартизация элементов изделий, техники и технологий. Но удельный вес мелкосерийного производства все равно растет, поэтому реализация курса на всемерную интенсификацию требует новых методов и решений в области организации и управления производством.

Производственная система должна быть таковой, что бы обеспечить перестройку на выпуск новой продукции. Но производственная система имеет определенную техническую основу, которая в определенной мере стабильна. При переходе на новую продукцию необходимо перестраивать производственную систему.

Гибкость производства – способность без каких либо существенных изменений техники, технологий, организации производства обеспечить освоение производства новых изделий, выполнение новых видов работ в краткие сроки с минимумом затрат трудовых и материальных ресурсов вне зависимости от конструктивных и технологических характеристик изделий.

Такие системы называются гибкие производственный системы ГПС. Исходя из этого определения самым гибким элементом является человек. Самой гибкой системой является универсальное оборудование с высококвалифицированным рабочим.

До недавнего времени автоматизация осуществлялась в основном в крупносерийном и массовом производстве путем создания полуавтоматов, автоматов и автоматических линий с фиксированной программой их работы. Развитие техники (станки с ЧПУ, микроэлектроника) обусловили интенсификацию работ по

133

автоматизации средне- и мелкосерийного производства. Причем наибольший эффект автоматизации можно достичь при комплексной автоматизации, т.е. автоматизации основных, наладочных, контрольных, транспортно складских операций, т.е. создание условий функционирования производства без вмешательства человека. Эта задача решалась всегда, но решалась за счет высокой адаптивной способности человека.

В настоящее время решается задача обеспечения гибкости и комплексной автоматизации за счет создания ГАПов– гибкого автоматизированных производств.

ГАП – комплексно-автоматизированное производство с широкой номенклатурой изделий, обладающее способностью быстро и экономно переходить от выпуска изделий одного вида к другому в пределах установленной номенклатуры.

ГАП рассчитан на определенное семейство изделий, т.е.

широкую, но конкретную номенклатуру изделий. Поэтому основой ГАП является отбор номенклатуры деталей с помощью метода конструктивно-технологического анализа, которым занимаются технологи.

Второе условие ГАП – специализация производства.

ГАП базируется на групповой технологии и предметной и подетально-предметной специализации.

Создание ГПС может быть на любом уровне управления производственными системами – производственное объеденение, низко-производственное объеденение, цех, участок, поточная линия, рабочее место. Чаще всего ГАП создается на уровне участка, цеха, предприятия.

Создание ГАП должно обеспечить:

сокращение цикла изготовления изделий за счет уменьшения времени контрольных, транспортно – складских операций и межоперационного пролеживания, которое в общем времени цикла составляет 95 %;

повышение непрерывности производства и использования оборудования за счет организации работы во вторую и третью смены без участия рабочих;

134

уменьшение тяжести и повышение производительности труда;

сокращение дефицита рабочей силы.

При надежной работе оборудования и высокой стойкости инструмента ГАП обеспечивает повышение производительности труда в 3-5 раз.

Итак, ГАПы реализуют гибкий автоматический процесс производства и представляют собой систему, в которой взаимосвязаны станки с ЧПУ, автоматические транспортные средства, автоматические склады, центральные управляющие ЭВМ, промышленные роботы

По отношению к ГАП с внешней средой, которая дает информацию в ГАП – АСУ предприятия, САПР, АСТПП, а так же МТС, инструментальное обслуживание.

Схема управления ГАП приведена на рисунке 3.11.

ГПС создаются для определенных конструктивных типов деталей (призма, тела вращения, плоские детали) и базируются на групповой технологии. Наибольшее число ГПС ориентировано для деталей типа призма.

135

Регламент создания ГПС иллюстрируется в таблице 3.10.

Таблица 3.10.

Ориентировочные данные для создания ГПС

136

Основные компоненты ГАП

Станки с ЧПУ – встроенная программная система. Существует большое число станков с ЧПУ, но в ГАПах

применяются те, которые обеспечивают автоматическую смену деталей и инструмента. Этим требованиям отвечают многопозиционные и многоинструментальные (обрабатывающие центры) станки с ЧПУ. Многоинструментальная наладка, которая насчитывает до 120 инструментов, меняется по специальной программе.

В ГАПах роботы выполняют основные операции технического процесса – сборка, сварка, окраска.

Транспортные средства (автоматические) – подвесные и напольные транспортеры, тележки с захватными устройствами и управляемых от магнитных шин и ЭВМ; автоматические склады и накопители, которые хранят и автоматически распределяют предметы производства. Эта система включает: центральный склад, промежуточные накопители.

При этом обслуживание может происходить по схеме:

1.Центральный склад – рабочее место, когда склад

промежуточным складам (накопителям) и далее с помощью манипуляторов распределяется по рабочим местам.

Центральное управляющее ЭВМ интегрирует работу ГАПа, выполняя следующие функции:

оперативное планирование работы ГАП;

хранение, поиск, передача информации в локальное устройство соответствующих программ для станков с ЧПУ;

координация работы всех компонентов ГАП;

управление движения спутников с деталями по предусмотренной технологии;

управление измерительными установками, измерение принципов;

управление установками технического контроля и выдача данных о параметрах изделия;

137

контроль и выдача информации о состоянии устройств системы;

обнаружение ошибок и их оценка на всех позициях системы; подготовка и выдача документов о результатах работы

системы.

Создание ГАП приводит к:

сокращению числа работников, длительности производственного процесса; изменению характера труда работников.

При функционировании ГАП необходимы следующие профессии:

операторы-наладчики высокой квалификации; вспомогательные рабочиедляподготовкиоснастки, деталей для

запуска в систему, установку и снятие деталей со спутников, для уборки стружки. Эти работники достаточно низкой квалификации;

технологи-программисты (если разработка программ ведется децентрализовано) высокой квалификации.

Классификация, технико-экономическая характеристика и области применения ГАП

Виды ГАП по технологическому процессу:

механической обработки (обработки корпусных деталей); ГАП телвращения, ГАП зубчатых колес – все этопредметные ГАПы;

ГАП по изготовлению печатных плат; ГАП по сборке (подшипники в часовой промышленности,

сборка изделий электронной промышленности).

Виды ГПС по уровням организационной структуры производства:

1.Гибкий производственный модуль – ГПМ содержит от 1- 3

станков с ЧПУ с внутренним накопителем для 8 часов работы. Он должен обеспечить безлюдную технологию на 8 часов ГПМ имеет предметную специализацию.

2.Гибкий автоматический участок – ГАУ – предметный или технологический, состоит из нескольких ГПМ или 63 станков с ЧПУ, транспортные системы и ЭВМ. Примеров ГАУ – система АП

138

–1 внедрена на заводе станкостроения для обработки корпусных деталей (40 наименований). В АП-1 входит:

разметочная линия, контрольно – измерительная станция, инструментальное отделение, управляющее ЭВМ, 40 станков.

число станков уменьшилось в 5 раз.

3.Гибкий автоматизированный цех – ГАЦ – предметно – специализированная система, состоящая из предметных или технологических участков, либо смешанных специализаций. Эта система эквивалентна обычному цеху. Номенклатура широкая. Должна быть разработана регламентирующая система обхода станков. Примеров является АСК-10 ПРИЗМА-2. Система АСК-10 служит для обработки корпусных деталей и состоит из:

фрезерного станка,

6 инструментальных станков,

контрольно – измерительные машины,

транспортно – накопительные системы,

разметочная машина.

4.Гибкий автоматизированный завод – ГАЗ. Главное внимание уделяется системам управления:

управление от центральной ЭВМ, входящий в АСУ предприятия управление комбинированное, когда станок с ЧПУ и робот

имеют собственные системы управления на линии и микроЭВМ.

5.Гибкая автоматизированная линия – ГАЛ – состоит из нескольких ГПМ, объединенных автоматизированной системой управления.

Виды ГПС по степени приспособления к реальным ситуациям:

простые, в которых возможности оптимизации режимов обработки или отсутствуют или незначительны;

адаптивные – режимы обработки и количество проходов оптимизируются.

139

Габариты обрабатываемых деталей характеризуются широким диапазоном изменений, что ускоряет конструктивное решение комплексов. Следовательно, для повышения эффективности ГПС необходимо выдвинуть к составу гибких технологических комплексов (ГТК) следующие организационно-технические требования:

сокращение номенклатуры;

разработка новых ГТК, которые соответствуют объемам и специфике обрабатываемых деталей;

проведение унификации технических средств; применение комплексной механизации производственного

процесса.

При планировке оборудования на участке, цехе следует учитывать основные принципы организации производственного процесса, в т.ч. прямоточность. Расстановка оборудования должна предусматривать подетальную, замкнутую, групповую обработку, обязательно предусматривать многостаночное обслуживание.

При проектировании гибких участков необходимо гарантировать удобство и безопасность, возможность проведения ремонта, монтажа оборудования, на участках следует предусматривать рабочие места инженерно-технических работников, управляющих участком с помощью компьютеров. В настоящее время разработаны основы организации переналаживаемых линий для заготовительного, механического и отделочного подразделений.

Принципы организации ГАП:

однопоточные,

многопоточные – несколько видов движения предметов труда не связанных между собой,

смешанные.

Проблемы создания ГАП:

создание единой унифицированной технической основы ГАП,

подготовка квалифицированных кадров,

социально-психологическая адаптация людей,

создание систем станков с ЧПУ, подготовка технологов-программистов, операторов, ремонтников.

140

При организации ГАП возникают трудности: автоматизация сбора стружки,

доля простоя оборудования ГАП при смене инструмента – 60 %,

диагностика состояния инструмента.

Принципы создания ГАП:

1.Создание мобильной производственной единицы.

2.Гибкость техники, технологии, организации.

3.Модульность.

4.Иерархичность ГАП – многоуровневая структура.

5.Предметная замкнутость.

6.Интеграция ГАП с другими системами – создание интегрального производственного комплекса.

Структура ГАП определяется конкретными условиями производства. Порядок ее проектирования представлен на

рисунке 3.12:

Конструктивно-технологическая классификация изделий –

1.здесь дифференциация признаков большая: по функциональному назначению, выделение элементарных поверхностей рабочих переходов.

2.Установление конкретной номенклатуры изделий, для которых будет создаваться ГАП, в т.ч. обьем выпуска.

3.Разработка укрупненной структуры технологического процесса, т.е. типовой или групповой технология.

4.Выбор технологического оснащения.

5.Разработка детальной структуры технологического процесса каждой единицы номенклатуры.

6.Разработка программ работы станков с ЧПУ.

7.Разработка пространственной планировки ГАП и общей структуры транспортно-складской системы.

8. Выбор состава промышленных роботов.

141

12.Разработка центральной программы управления.

Рис. 3.12. Блок схема организационного проектирования ГАП

Экономические принципы формирования ГАПов:

при средней продолжительности выпуска изделия 1–5 лет,

5–50 типоразмеров,

годовой обьем производства 5–20 тысяч штук,

специализируется на обработке деталей в пределах определенного наименования деталей.

Организация ГАП устанавливается из перспективности изменения продукции в рамках 5–10 лет. Организация ГАПов – путь интенсификации производства.

142