Основы гибкой автоматизированной технологии

Содержание

 

 

 

 

 

Введение

Рост конкуренции, а также постоянное  повышение цен на сырье и энергоресурсы, заставляют предприятия поддерживать рентабельность своего производства на  высоком  уровне. На практике существует много способов, которые позволяют улучшить финансовые показатели компаний. Но, пожалуй, самый важный из них – это совершенствование технологических   процессов.

Очевидно, что в современном мире именно наукоемкие технологии являются определяющим фактором экономического развития, главным источником пополнения бюджетных средств ведущих мировых государств, фундаментальной основой обеспечения их национальной безопасности. Кроме того, производство высокотехнологической продукции сейчас становится еще и одним из основных условий успешной интеграции той или иной страны в складывающуюся систему международных отношений. Учитывая эти факторы, даже не важнейшей задачей, а жизненной необходимостью для Беларуси становится успешное овладение и эффективное использование самых современных технологий и инновационных разработок.

Среди множества различных прогрессивных технологий, выделяют такие перспективные направления, как гибкие автоматизированные технологии, роботизация технологий, лазерные технологии, биотехнологии, мембранные технологии, радиационно-химические и информационные технологии, о которых и пойдет речь в данной работе. Однако, это лишь небольшая часть современных технологий производства. Благодаря невероятным темпам развития науки и техники в мире постоянно разрабатываются и внедряются новейшие технологии, призванные создавать принципиально новую продукцию или продукцию, обладающую новыми или улучшенными свойствами, существенно снижать затраты на производство в сравнении с отбывшими свой срок технологиями, а также влияние на окружающую среду. Прогрессивные технологии играют решающую роль в развитии как экономики, так и всего общества в целом.

 

 

1 Основы гибкой автоматизированной технологии

 

Гибкая производственная система - совокупность технологического оборудования и системы обеспечения его функционирования в автоматическом режиме, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в пределах установленных диапазонов их характеристик.

Гибкая технология — способность к структурным изменениям, быстрой адаптации элементов производства в условиях динамизма и интенсификации. Гибкость может быть тактической или стратегической.

     Тактическая  обеспечивается за счет эластичности  внутриорганизационной технологической  структуры производства при его  неизменных производственно-технологических  функциях, а стратегическая связана  с обеспечением работоспособности  системы за счет ее многофункциональности.

 

Назначение и особенности гибких технологий производственных систем

 Производство средних  серий продукции, как правило, осуществляется  с применением станков с автоматизированным  циклом обработки и ручной загрузкой и разгрузкой оборудования, а применение накопителей или магазинов заготовок позволяет устранить зависимость обслуживания от такта станка. Однако поток заготовок, как и при мелкосерийном производстве, направляется преимущественно в ручную, а ограниченная гибкость традиционного автоматизированного оборудования для среднесерийного производства приводит к большой длительности подготовительно-заключительного времени и к значительным величинам межоперационных запасов и времени прохождения изделий.

 Крупные серии изготавливаются  на поточных автоматических линиях  с прерывным или непрерывным  ритмом, на которых обработка  и транспортировка объектов осуществляются автоматически. При этом высокая производительность и короткий цикл обработки изделий сочетаются с ограниченной гибкостью как по номенклатуре, так и по устранению возникающих время от времени сбоев и отказов оборудования. Жесткий линейный принцип организации потоков приводит в таких случаях к простоям всего комплекса технических средств, входящих в линию.

 Таким образом, мелкосерийное  и серийное производства создают  ряд трудноустранимых при традиционной обработке проблем, а именно:

• низкий уровень использования капитальных вложений и медленный оборот средств. Действительно, трудности организации работы во вторую и третью смены, потери времени на выходные и праздничные дни, потери времени на загрузку и разгрузку станков и другие факторы приводят к уменьшению машинного времени до 6% от общего фонда времени, что составляет менее 1 ч. работы за 17 ч. при трехсменной непрерывной нагрузке. Таким образом, первая задача новой технологии - улучшение использования капитальных вложений без дополнительного привлечения работающих;
• сложность обработки в связи с многооперационностью и многономенклатурностью, а также большим разнообразием станков, используемых на различных операциях. По этому вторая задача - уменьшение сложности обработки, что также достижимо только в условиях новой технологии;
• сложность календарного планирования серийного производства из-за задержек поставок заготовок и инструмента, поломок оборудования и т.п. . Установка накопителей не решает проблемы, так как это приводит к увеличению капитальных вложений, расширению незавершенного производства, а также снижению эффективности производства.

 Эти проблемы решаются  при переходе к новой технологии  на основе гибких автоматизированных  производств, управляемых ЭВМ.

 Гибкое автоматизированное  производство - это производственная  система (линия, участок, цех, завод), в  которой реализуется комплексно-автоматизированное  групповое многономенклатурное  производство, оперативно перестраиваемое  в определенном параметрическом  диапазоне продукции, а работа  всех функциональных комплексов  синхронизируется как единое  целое многоуровневой автоматизированной  системой управления.

 Таким образом гибкое  автоматизированное производство - организационно-техническая производственная  система, позволяющая в мелкосерийном  и серийном многономенклатурном  производстве заменить с минимальными  затратами и в короткий срок  выпускаемую продукцию на новую.

 

Перспективы развития гибких производственных систем

 

 В настоящее время  во многих странах ведутся  научные исследования и практическая  работа по созданию завода  будущего.

Завод будущего это:

• высочайшая производительность машин и труда;
• высокая степень гибкости перехода на производство новой продукции и приспособляемости к постоянно меняющейся продукции и растущей многономенклатурности;
• кратчайший производственный цикл изготовления изделий;
• обеспечение выпуска только продукции высокого качества;
• малое энергопотребление, высокий коэффициент использования сырья и машин;
• безотходная технология, полная утилизация отходов путем превращения стружки в исходный материал, выработки вторичного сырья или побочной продукции;
• высокая надежность работы машин, оборудования и всего завода путем использования самодиагностики, предупреждающей выход оборудования из строя или обеспечивающей восстановление его работы в кратчайшие сроки;
• условия труда, удовлетворяющие всем требованиям сохранения здоровья человека, ликвидация физического труда и полная компьютеризация умственного труда;
• обеспечение сохранности окружающей среды;
• мобильность в отношении применения новых достижений науки и техники, новейшей технологии и оборудования, самообновление.

 Для создания завода  будущего необходимо осуществить  следующее:

• отказ от дифференциации обработки деталей и сборки изделий в несколько операций и переход к централизации обработки и сборки в одну операцию, на одном станке, на одной обрабатывающей или сборочной системе;
• переход к использованию машин для выполнения комплекса работ, обеспечивающих непрерывность производственных процессов:
• интеграция различных процессов производства и управления в единую производственную систему;
• децентрализация управления производством;
• переход к имитационному моделированию испытаний образцов изделий и производственных процессов;
• углубление технологической и подетально-поузловой специализации производства, сокращение серийности, индивидуализации выпускаемой продукции;
• совмещение профессий, повышение квалификации рабочих при общем сокращении высококвалифицированного и любого другого труда;
• электронизация производства и труда, развитие средств связи и информатизации производства;
• совершенствование организации производства по принципу “ все только тогда, когда нужно”

 Создание завода будущего  потребует новых усилий ученых, инженеров, техников и рабочих, по  приоритетным направлениям фундаментальных  и прикладных научно-исследовательских  работ по развитию гибкого  интегрированного автоматизированного  производства.

 

 

2 Основы роботизации промышленного производства

 

Роботизация и автоматизация промышленности – одно из наиболее прогрессивных направлений в комплексной механизации производства, широкое применение автоматических манипуляторов (промышленных роботов), встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров, позволяющее создавать полностью автоматизированные участки производства, цехи, заводы. Основное направление работ в этой сфере состоит в создании новых промышленных технологий, рассчитанных на безлюдное производство, где все основные производственные задачи будут решаться интеллектуальными системами.

 Роботизация производства является самым эффективным методом развития любой отрасли. Промышленные роботы значительно повышают производительность участка, в который были внедрены, с их помощью исключают влияние человеческого фактора на производственный процесс, а гибкость робототехнической системы делает их незаменимыми в развитии бизнеса.

Роботизация производственных процессов позволяет решать задачи различного технического уровня и выполнять максимальное количество производственных манипуляций – перемещение изделий, резка, сварка и др. Основное предназначение промышленных роботов не только в развитии промышленности, но также замены человеческого труда на вредных производствах, а так же там, где большую часть времени занимает монотонный ручной труд с высокой концентрацией внимания.

Роботизация производства включает использование интеллектуальных робот систем, а это гарантия качественного выполнения технических и производственных процессов. Программные и исполнительные возможности роботов позволяют совершать контрольные режимы обработки, и, при необходимости, корректировки всех процессов, связанных с поставленными Вами задачами.

Помимо перечисленного, применение интеллектуальных робот систем позволяет намного сократить энергозатраты, избежать всевозможных погрешностей и использовать оптимальную программу, в зависимости от типа выполняемой работы.

 Использование новейших разработок  позволяет минимизировать время, затрачиваемое на подготовку  оборудования к запуску новой  номенклатурной позиции в производство.

За последние годы не только в Европе, но также в России и странах СНГ  робототехника позволила многим производителям максимально поднять уровень своего предприятия. Это происходит за счет хорошей производительности (один робот может справляться с работой нескольких человек), экономии денежных средств при этом, изготовлении продукции наивысшего качества  и за счет оптимизации других процессов.

Роботизация производства – это идеальное решение с широкими возможностями для усовершенствования и постоянного развития любого предприятия. При появлении новых задач, роботизация производства позволяет в самые кратчайшие сроки переоборудовать роботизированное место для выполнения других технологических операций, в независимости от типа работы. Например, со сварочных работ на сборочные.

Рассмотрим конкретные задачи, которые роботы решают в настоящее время на промышленных предприятиях. Их можно разделить на три основных категории:

1. Манипуляции изделиями и заготовками;
2. Обработка деталей и заготовок;
3. Сборка.

 

Манипуляции изделиями и заготовками.

При разгрузочно-загрузочных и транспортных операциях робот заменяет пару человеческих рук. В его обязанности не входят особенно сложные процедуры.         Он всего лишь многократно повторяет одну и туже операцию в соответствии с заложенной в нем (роботе) программой. Рассмотрим типичные применения таких роботов.