Производственный процесс и типы производств

Однако следует заметить, что  любая универсализация требует  значительных дополнительных затрат и  при ее применении необходим взвешенный экономический подход на базе маркетинговой  информации и исследований.

Автоматические поточные линии эффективны в массовом производстве.

Состав автоматической поточной линии:

- автоматическое оборудование (станки, агрегаты, установки и т.д.) для  выполнения технологических операций; 
- механизмы для ориентировки, установки и закрепления изделий на оборудовании; 
- устройство для транспортировки изделий по операциям; 
- контрольные машины и приборы (для контроля качества и автоматической подналадки оборудования); 
- средства загрузки и разгрузки линий (заготовок и готовых деталей); 
- аппаратура и приборы системы управления АПЛ; 
- устройства смены инструмента и оснастки; 
- устройства удаления отходов; 
- устройство обеспечения необходимыми видами энергии (электрическая энергия, пар, инертные газы, сжатый воздух, вода, канализационные системы); 
- устройства обеспечения смазочно-охлаждающими жидкостями и их удаления и т.д.

В состав автоматических линий последнего поколения также включаются электронные  устройства:

1. "Умные супервизоры" с  мониторами на каждой единице  оборудования и на центральном  пульте управления. Их назначение  — заблаговременно предупреждать  персонал о ходе процессов,  происходящих в отдельных агрегатах  и в системе в целом и  давать инструкции о необходимых  действиях персонала (текст на  мониторе). Например:

- негативная тенденция технического  параметра агрегата; 
- информация о заделах и количестве заготовок; 
- о браке и его причинах и т.д.

2. Статистические анализаторы с  графопостроителями, предназначенные  для статистической обработки  разнообразных параметров работы  АПЛ:

- время работы и простоев (причины  простоев); 
- количество выпускаемой продукции (всего, уровень брака); 
- статистическая обработка каждого параметра обрабатываемого изделия на каждой автоматически контролируемой операции; 
- статистическая обработка выхода из строя (поломка, сбой) систем каждой единицы оборудования и линии в целом и т.д.

3. Диалоговые системы селективной  сборки (т.е. подбор параметров  относительно грубо (неточно)  обработанных деталей, входящих  в сборочную единицу, сочетание  которых обеспечивает высококачественные  параметры сборочной единицы).

На предприятиях машиностроения и  приборостроения применяются автоматические линии, отличающиеся между собой  как по технологическим принципам  действия, так и по формам организации. Классификация и характерные  особенности автоматических поточных линий приведены в табл. 7.5.

Таблица 7.5

Классификация автоматических линий

№	Признак	Наименование и краткая характеристика
1	Гибкость	1.1. Жесткие непереналаживаемые АЛ предназначенные для обработки одного изделия.  1.2. Переналаживаемые АЛ на определенную группу изделий одного наименования  1.3. Гибкие АЛ, состоящие из "обрабатывающих центров" гибких транспортно-складских систем с промышленными роботами и предназначенных для обработки любых деталей определенной номенклатуры и габаритов (например, корпусных деталей с габаритами от 100ґ100ґ100 до 600ґ600ґ600)
2	Число одновременно обрабатываемых изделий	2.1. Автолинии поштучной обработки  2.2. Автолинии групповой обработки
3	Способ транспортировки изделия по АЛ	3.1. АЛ с непрерывной транспортировкой обрабатываемых изделий  3.2. АЛ с периодической транспортировкой
4	Кинематическая связь агрегатов (оборудования) АЛ	4.1. АЛ с жесткой связью агрегатов(например, ротор-транспортер, желоб и т.д.)  4.2. АЛ с гибкой связью агрегатов (гибкость обеспечивается наличием перед каждым агрегатом устройства для накопления и выдачи запаса изделий (бункеры, кассеты, пеналы, накопительные башни и т.д.))
5	Особенности транспортной системы	См таблицу 7.3. "Классификация транспортных средств"

При проектировании автоматических поточных линий выполняется ряд расчетов. В основном они не отличаются от расчетов неавтоматизированных линий, но имеются некоторые особенности.

Такт АПЛ определяется по формуле

,

где r — такт АПЛ (мин); 
F_н — номинальный годовой фонд времени работы линии в одну смену (час); 
d_см — число смен работы; 
h — коэффициент технического использования АПЛ, учитывающий потери времени при различных неполадках в работе оборудования линий и затраты времени на подналадку; 
Q_вып — плановое задание (шт).

При величине нормы времени отдельной  операции линии больше такта линии  за такт принимают норму времени  лимитирующей операции.

В бункерных (гибких) АЛ образуются заделы :

- компенсирующие; 
- пульсирующие.

Компенсирующие заделы АПЛ (Z_k) образуются при разной производительности сменных участков АПЛ:

,

где Т_к — период времени для создания компенсирующего задела, т.е. промежуток времени непрерывной работы сменных участков АПЛ с разными тактами работы, мин; 
r_м и r_б — меньший и больший такты работы смежных участков (операций) АПЛ, мин.

Пульсирующие заделы создаются для поддержания ритмичности выпуска продукции. Их назначение — предупредить аритмию хода производственного процесса на отдельных операциях АПЛ.

7.8. Гибкое интегрированное  производство

Повышение нестабильности рынка, усиление конкурентной борьбы за потребителя  между производителями, практически  неограниченные возможности научно-технического прогресса привели к частой сменяемости  продукта. Главным фактором в конкурентной борьбе стал фактор времени. Фирма, которая  может за короткий срок довести идею до промышленного освоения и предложит  потребителю высококачественный и  относительно дешевый товар, становится победителем.

Быстрая сменяемость продукции  и требования ее дешевизны при  высоком качестве приводит к противоречию:

- с одной стороны, низкие производственные  издержки (при прочих равных условиях) обеспечиваются применением автоматических  линий, специального оборудования; 
- но с другой стороны, проектирование и изготовление такого оборудования нередко превышают 1,5—2 года (даже в настоящих условиях), то есть к моменту начала выпуска изделия оно уже морально устареет.

Применение же универсального оборудования (неавтоматического) увеличивает трудоемкость изготовления, то есть цену, что не приемлется рынком.

Такая ситуация возникла в 60-х годах  нашего столетия и, естественно, перед  станкостроительными фирмами стала  задача создания нового оборудования, которое бы удовлетворяло следующим  требованиям:

- универсальности, то есть легкой  переналаживаемости (функциональной инвариантности); 
- автоматизации; 
- автоматической переналаживаемости по команде с управляющей вычислительной машины (УВМ); 
- встраиваемости в автоматические линии и комплексы; 
- высокой точности; 
- высокой надежности; 
- автоматической подналадки (корректировки) инструмента в процессе выполнения операции и т.д.

И такое оборудование было создано. К нему относятся:

- "обрабатывающие центры" механической обработки с УВМ (с многоинструментальными магазинами (до 100 и более инструментов), с точностью позицирования изделия относительно инструмента 0,25 мкм, с "умными супервизорами" функционирования всех систем, с активным контролем и автоматической подналадкой инструмента); 
- промышленные роботы с программным управлением как универсальное средство манипулирования деталями, универсально-транспортные погрузочно-разгрузочные средства, а также переналаживаемые роботы-маляры, роботы-сварщики, роботы-сборщики и т.д.; 
- лазерные раскройные установки, заменяющие сложнейшие комплексы холодной штамповки, которые сами определяют оптимальный раскрой материалов; 
- термические многокамерные агрегаты, где в каждой отдельной камере производится термообработка или химико-термическая обработка по заданной программе; 
- высокоточные трехкоординатные измерительные машины с программным управлением (на гранитных станинах, с износостойкими (алмазными, рубиновыми) измерителями); 
- лазерные бесконтактные измерительные устройства и т.д.

Этот список можно продолжать довольно долго. На базе перечисленного оборудования созданы:

- вначале гибкие производственные  модули ГИМ (обрабатывающий центр,  робот-манипулятор, автоматизированный  склад, УВМ); 
- затем ГИК — гибкие интегрированные комплексы и линии; 
- гибкие интегрированные участки, цехи, производства, заводы.

При создании гибкой производственной системы происходит интеграция:

- всего разнообразия изготовляемых  деталей в группы обработки; 
- оборудования; 
- материальных потоков (заготовок, деталей, изделий, приспособлений, оснастки, основных и вспомогательных материалов); 
- процессов создания и производства изделий от идеи до готовой продукции (происходит слияние воедино основных, вспомогательных и обслуживающих процессов производства); 
- обслуживания за счет слияния всех обслуживающих процессов в единую систему; 
- управления на основе системы УВМ, банков данных, пакетов прикладных программ, САПР, АСУ; 
- потоков информации для принятия решения по всем подразделениям системы о наличии и применении материалов, заготовок, изделий, а также средств отображения информации; 
- персонала за счет слияния профессий (конструктор-технолог-программист-организатор).

В результате системы ГИП имеют  следующие структурные составные  части:

- автоматизированную транспортно-складскую  систему (АТСС); 
- автоматическую систему инструментального обеспечения (АСИО); 
- автоматическую систему удаления отходов (АСУО); 
- автоматизированную систему обеспечения качества (АСОК); 
- автоматизированную систему обеспечения надежности (АСОН); 
- автоматизированную систему управления ГПС (АСУ ГПС); 
- систему автоматизированного проектирования (САПР); 
- автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП); 
- автоматизированную систему оперативного планирования производства (АСОПП); 
- автоматизированную систему содержания и обслуживания оборудования (АССОО); 
- автоматизированную систему управления производством (АСУП).

Организация ГПС показана на примере  гибкой автоматической линии по изготовлению корпусных деталей фирмы "Тойота" (блоков цилиндров автомобильных двигателей) (рис. 7.13).

1 — обрабатывающий центр (с  инструментальным магазином для  40 инструментов);  2 — 3-х координатная измерительная машина с программным управлением;  3 — автоматическая моечная машина;  4 — робот-манипулятор;  5 — автоматизированный склад готовых изделий;  6 — автоматизированный склад заготовок;  7 — робот-штабелер;  8 — автоматизированный транспортер с приводными роликами;  9 — управляющая вычислительная машина линии и пульт управления;  10 — место подготовки инструментальных барабанов;  11 — автоматизированная система удаления отходов;  12 — транспортер подачи заготовок

Рис 7.13. Гибкая автоматическая линия  обработки корпусных деталей

Гибкая автоматическая линия предназначена  для обработки 80 наименований автомобильных  блоков цилиндров, изготавливаемых  по заказу в любой последовательности.

Линия состоит из следующих компонентов:

- 4-х обрабатывающих центров  (1) с инструментальными барабанами  с 40 инструментами; 
- трехкоординатной измерительной машины с программным управлением (2); 
- автоматической моечной машины (3); 
- автоматической транспортно-складской системы, состоящей из двух вертикальных ячеистых автоматизированных складов (5, 6) с двумя роботами-штабелерами (7), автоматизированного двухдорожечного роликового транспортера с автономным приводом на каждый ролик (8); 
- пульта управления линией с УВМ (9); 
- рабочего места подготовки инструментальных барабанов (10); 
- автоматизированной системы удаления отходов (11); 
- транспортера заготовок (12).

Заготовки с обработанными базовыми (технологическими) поверхностями поступают  по транспортеру 12 на шариковый стол, где с помощью ручного манипулятора устанавливаются на специальные  приспособления — "спутники" (палеты). На каждую заготовку приклеивается магнитный информационный носитель, в котором содержится информация о заготовке (номер, материал и т.д.). По команде оператора робот-штабелер устанавливает "спутник" с закрепленной на нем заготовкой в любую свободную ячейку склада заготовок. Считывающее устройство ячейки передает информацию на УВМ участка.

При освобождении от работы любого обрабатывающего  центра 1 УВМ линии, в соответствии с оперативным планом производства, переданным с УВМ участка изготовления блоков цилиндров, дает команду роботу-штабелеру 7 склада заготовок 6 на подачу в обработку очередной заготовки определенного типоразмера.

Робот-штабелер извлекает спутник с необходимой заготовкой из ячейки склада и устанавливает на одну из дорожек автоматического транспортера, который получает команду от УВМ о доставке "спутника" с заготовкой к свободному обрабатывающему центру (ОЦ). Остановка заготовки против заданного ОЦ достигается вращением роликов транспортера с автономными приводами от склада до заданного места, а остальные ролики остаются неподвижными.

Одновременно с командой роботу-штабелеру на подачу заготовки УВМ переписывает программу обработки указанной заготовки на программоноситель обрабатывающего центра, который за время движения заготовки по транспортной системе меняет инструмент для выполнения первого перехода операции и устанавливает необходимые режимы обработки, то есть полностью подготовлен для работы с новой (совершенно другой по параметрам обработки) заготовки.