Лекция 3

План:

1. Основные этапы и перспективы развития гибкого производства.

2. Опыт промышленного внедрения ГПС.

3. Понятие гибкости ГПС.

4. Структура ГПС.

1. Основные этапы и перспективы развития гибкого производства

В развитии гибкого производства можно выделить три основных этапа.

1). Первый этап - утверждение концепции гибкого производства (1967-1985 г.г.). Частичная реализация его элементов относится к концу 60-х и началу 70-х годов. Однако только в 1978году в журнале ''IRON-AGE'' был опубликован первый отчёт о работах в этой области: "Представление обществу гибкости производства", в котором была сделана попытка осмыслить эту важную и быстрораспространяющуюся тенденцию в металлообработке. В отчёте содержалось немало утверждений и оценок, признанных впоследствии ошибочными. К ним относится, в частности, суждение об ограниченных перспективах развития гибких производств в Европе.

После признания заслуг итальянской фирмы "Komay" на конкурсе, объявленном компанией "General motors", где фирмой была выставлена малогабаритная система из трёх обрабатывающих центров по изготовлению шестерён и осей автомобиля "Шевроле", и последовавших затем разработок японских фирм, стало ясно, что ГПС получат всемирное распространение.

В начале 80-х годов в мире, по зарубежным данным, насчитывалось около 125 ГПС, в том числе в Японии - 40, в США - 26, в странах Западной Европы - 26. Наиболее активно в области освоения ГПС работают машиностроительные фирмы Японии.

В ряде западных стран (ФРГ, Япония, Англия) работы по созданию ГПС ведутся по национальным программам, финансируемым правительствами. Кроме того, отдельным фирмам для проведения разработок в указанном направлении и для внедрения ГПС предоставляются безвозмездные государственные субсидии.

Многие первые ГПС, внедряемые в производство отдельно, к сожалению не показали улучшения работы всего предприятия, т.к. их эффективность терялась из-за отставания смежных участков, главным образом сборочных. Это объясняется тем, что на первом этапе ГПС находились ещё в экспериментальной стадии, на которой проходили отработку технология и организация производства.

2). Второй этап - дальнейшее развитие и тиражирование ГПС, интеграция ГПС различного назначения а также систем САПР в единые производственные системы, решение проблем искусственного интеллекта (1980-2000 г.г.).

На этом этапе ГПС нового поколения становятся проще, легче управляемыми, более эффективными и гибкими для перепрограммирования при переходе на новую продукцию. Так, например, на одном из мировых центров гибкого производства, каким является новое предприятие фирмы "Fanuc", использование 29 мини-ГПС позволило организовать круглосуточную работу предприятия силами 100 человек вместо 500, необходимых для функционирования обычного предприятия того же масштаба.

Согласно прогнозам к 2000 году можно ожидать, что годовой выпуск станков будет включать:

25-30% универсальных станков,

20-25% станков с ЧПУ,

30-35% - ОЦ, из которых более 50% будут объединены в ГПС,

выпуск жёстких автоматических линий не превысит 8-10%.

В 2000 г. в мировом машиностроении должны работать порядка 14 тысяч ГПС. Около 20% всех выпускаемых ОЦ и станков с ЧПУ будут объединены в ГПС и смогут обеспечивать "безлюдную" работу в течение 8-10 часов в сутки. Примерно 70-80% машиностроительных компаний будут использовать ЭВМ для решения конструкторских или производственных задач. Однако доля компаний, которые будут иметь полностью интегрированные системы составит не более 5%.

Анализ работающих ГПС показывает, что целесообразность использования различных видов автоматизированного оборудования определяется, в основном, годовым выпуском продукции и количеством типоразмеров деталей (рис. 2.1). Так выявлено, что ГПС наиболее эффективны при изготовлении от 8 до 100 типоразмеров деталей.

На втором этапе развития ГПС оснащаются автоматическими зажимными приспособлениями, а станки - надёжными и практичными контрольными датчиками (сенсорами). Дальнейшее развитие получает адаптивный контроль размеров и качества поверхности при обработке. Причём делается уклон на использование устройств бесконтактного контроля с быстрореагирующей обратной связью. ГПС оборудуются диагностическими датчиками, которые связаны с ЧПУ и своевременно реагируют, внося необходимые изменения в работу системы.

3). Третий этап развития гибкого производства начнётся с внедрения первых полностью интегрированных гибких автоматизированных заводов - заводов будущего. Первый такой завод, по все видимости, будет введён в строй после 2000-го года.

Дальнейшие перспективы развития ГПС связываются с последними достижениями в области электронных устройств, которые обеспечивают создание станков с интеллектом. Такие станки наиболее пригодные для ГПС и будут способны понимать свои действия, “переговариваясь” друг с другом в системе. С другой стороны будут развиваться и недорогие автоматизированные системы и ячейки для “безлюдных” операций, включающие один-два станка. Такие системы могут внедряться с малым риском на небольших заводах.

В ГПС все большее распространение получают роботы. Специально сконструированные для ГПС они используются для загрузки и выгрузки станков. В настоящее время сферу их использования в ГПС расширяют, применяя для подачи паллет с инструментами с управляемых автоматических тележек на станок или в инструментальные магазины на станки, для выполнения контрольных операций, операций перегрузки и транспортировки и т. д.

Наряду с роботами в ГПС расширяется практика использования автоматических тележек (робокаров), которые еще находятся в начале своего развития. Последние получают наибольшее распространение в ГПС. Основные проблемы их использования связаны с конструкцией ходовой части тележки и ее ориентацией в движении. Обеспечение тележек энергией является еще одной проблемой. Аккумуляторы, которые являются сейчас практически единственным источником энергии робокаров, должны быть заменены на более практичные источники автономного питания.

Большинство разработчиков ГПС ведут исследовательские работы по применению лазеров для контроля. Основное преимущество их состоит в том, что они позволяют бесконтактно контролировать размеры в широком диапазоне одним устройством без переналадки.

Дальнейшее развитие ГПС потребует налаживания четкой системы связи. Организация и управление производством, а также делопроизводство должны осуществляться без бумажной документации. Оптические волокна станут главным средством связи на производстве. Развитие этой техники уже сейчас достигло стадии, когда она может успешно применяться в ГПС. Такие каналы связи могут использоваться для передачи цифровой информации, а также для контроля измерений. Например оптические волокна могут “оглядывать”предметы размером 0,2 - 0,3 мм (так называемое техническое зрение). Типичным примером применения оптоволокон станут измерения, ощупывание, счет, фиксация деталей, обнаружение сломанной кромки инструмента и т. д.

Говоря о достоинствах и преимуществах ГПС нельзя не отметить и присущие им недостатки. К ним можно отнести: большие капитальные затраты при внедрении, сложность обслуживания, необходимость наличия высококвалифицированного обслуживающего персонала.