Глава 8 гнучкі автоматизовані виробництва і робототехнічні системи

Усе своє життя людство прагнуло полегшити працю людей, зробити його привабливішим, продуктивнішим, скоротити число учасників випуску тієї або іншої продукції, зробити виробництво по можливості безлюдним, доручити небезпечні операції машинам і механізмам. Особливо це торкалося масового виробництва, коли робітникові щодня впродовж багатьох місяців і років доводилося виконувати одні і ті ж операції. Це не могло не стомлювати рабо-чего і неминуче знижувало продуктивність праці. Автома-тизация виробництва вирішила ці проблеми: верстати-автомати стали виконувати основні операції, а працюючі в тісному контакті з ними роботи — допоміжні і транспортно-складські операції.

Проте інтенсивний розвиток суспільства поставив перед виробництвом нові завдання. Розробка нових видів товарів, по-стоянное вдосконалення виробів, швидкий розвиток науки і технологій привело до скорочення асортименту продукції масового виробництва і стрімкого росту об'ємів випуска виробів, що виготовляються малими партіями і потребуючими постійної переналадки устаткування. І час, і сто-имость переналадки стали помітним гальмом розвитку произ-водства і привели до появи гнучких виробничих сис-тем.

8.1. Гнучкі виробничі системи

8.1.1. Жорсткі і гнучкі системи

Перші автоматизовані і автоматичні системи дозволили автоматизувати окремі технологічні операції на верстатах, потім з'явилися верстати-автомати, працюючі без участі людини.

Об'єднання верстатів-автоматів, кожен з яких налаштований на виконання певної операції, в групу з єдиною системою управління стало основою побудови жорстких автомати-ческих ліній, що склали перший етап автоматизації.

У такій лінії верстати розташовуються по ходу технологічного процесу і пов'язані між собою єдиною транспортною системою, що дозволяє передавати заготівлі від одного автомата до іншого.

По характеру рухи заготівель уздовж лінії жорсткі автоматичні лінії можна підрозділити на три типи:

• синхронні, коли усі верстати працюють в єдиному такті, а заготівлі передаються від одного верстата до іншого за допомогою жорстких транспортних ліній. Вихід одного автомата з ладу ос-танавливает усю лінію;

• асинхронні, коли усі автомати працюють незалежно один від одного за часом, маючи у бункері певний запас загото-вок або деталей, і обслуговуються гнучкою транспортною системою. У такій системі відмова одного автомата впродовж визначеного часу (зазвичай декількох годин) не позначається на роботі лінії в цілому;

• роторні, в яких деталі обробляються в процесі їх переміщення від однієї роторної машини до іншої.

Автоматичні лінії дозволяють звільнити робітника від монотонної фізичної праці, підвищити продуктивність, понизити собівартість і підвищити якість продукції, що випускається.

В той же час жорсткі автоматичні лінії працюють з жорсткою логікою і налаштовані на випуск продукції однієї номенклатури.

Щонайменші зміни в конструкції деталі або технологічному процесі вимагають тривалої зупинки устаткування, переналадки і його, і системи управління.

Новий виток розвитку автоматизації став можливим після впровадження електронно-обчислювальної техніки, особливо керуючих ЕОМ. Це, у свою чергу, сприяло створенню оснащення з числовим програмним управлінням (ЧПУ).

Усі технологічні операції по виготовленню деталі на станку зводяться до переміщення робочих органів на певну відстань, в певному напрямі і з певною швидкістю.

Це означає, що кожен крок при обробці деталі можна закодувати і виразити усі операції у вигляді чисел, наступних один за одним. Якщо ці числа занести в пам'ять верстата (на перфолен, перфокарту, магнітні носії) у вигляді програми (тому така назва — «числове програмне управління»), то прочитуючий пристрій по командах программоносителя смо-жет управляти робочими органами верстата. При цьому последова-тельность чисел перетвориться в електричні сигнали, які робочі органи відпрацьовують, переміщаючись за допомогою испол-нительных механізмів на певну відстань, з опреде-ленной швидкістю і в певному напрямі.

У поєднанні з ЕОМ верстати з ЧПУ забезпечують:

• оптимальні режими під час обробки деталі;

• максимальні швидкості переміщення робочих органів у часі холостого ходу.

Саме впровадження устаткування з числовим програмним управлінням дало можливість відмовитися (за межами массо-вого виробництва) від жорстких автоматичних ліній, спрямованих на випуск виробів і продукції однієї номенклатури, і перейти до наступного рівня автоматизації.

Другий етап автоматизації — створення перепрограмованого устаткування — дозволив налагодити масовий випуск продукції широкої номенклатури, у тому числі невеликими партіями в дрібносерійному виробництві. Це стало можливим завдяки появі гнучких виробнича систем (ГПС) різних рівнів— від груп, що складаються з декількох одиниць технологічного устаткування, до повністю автоматизованих виробництв.

Основною одиницею ГПС можна вважати багатоопераційний верстат ЧПУ, в якому переналадка на випуск нового виробу зводиться в основному до перепрограмування вирішуваних завдань. Під управлінням мікро ЕОМ такі верстати автоматично виконують операції технологічного процесу, автономно виконуючі багатократні технологічні цикли. Вони забезпечуються сис-темами автоматичного контролю і виміру параметрів изде-лия в процесі обробки, пристроями діагностування стану устаткування, можуть включати пристрою для за-мены технологічного оснащення і так далі. Такі одиниці технологи-ческого устаткування дістали назву гнучких производствен-ных модулів (ТПМ).

З їх появою стало можливим на одному і тому ж устаткуванні випускати сотні нових зразків продукції, регулярно модернізувати її і покращувати якість.

Гнучкі виробничі модулі можуть працювати не лише автономно, але і у взаємодії з іншим технологічним устаткуванням. Група ГПМ, об'єднаних автоматизованою транспортно-складською системою і працюючих під управлінням центральною ЕОМ, утворює гнучку автоматизовану лінію. Декілька таких ліній, об'єднаних загальною системою управління, представляють гнучку автоматизовану ділянку, або гнучкий автоматизований цех.

Якщо в загальний процес виробництва продукції включити і такі етапи, як автоматизоване проектування продукції, технології її виготовлення і технологічної підготовки про-изводства, що можливо за допомогою сучасних ЕОМ, то вийде сучасне високоефективне гнучке автоматизоване виробництво {ГАВ).

Гнучке автоматизоване виробництво забезпечує:

• можливість швидкої зміни програми виробництва виробів;

• поєднання високої продуктивності з малими розмірамиі партій виробів і коротким періодом освоєння їх виробництва;

• різке скорочення собівартості продукції;

• значне скорочення чисельності працюючих, аж до впровадження безлюдних виробництв;

• підвищення продуктивності праці в 2-3 рази за рахунок неперервної цілодобової і цілорічної роботи оснащення;

• підвищення якості продукції.