48. Гибкие производственные системы (гпс). Сущность, классификация, элементы. Эффективность применения гпс.

Гибкая автоматизированная система (ГПС) — это система станков и механизмов, предназначенных для обработки различных конструк­тивно и технологически сходных деталей небольшими партиями или поштучно без непосредственного участия человека. Составными частями ГПС являются подсистемы: технологическая, транспортно-накопитель­ная, инструментального обслуживания и автоматизированного управ­ления с помощью ЭВМ.

Центральным элементом ГПС является гибкая технологическая система (ГТС), которая представляет собой совокупность многоопе­рационных станков с ЧПУ (типа обрабатывающего центра), непосред­ственно осуществляющих обработку предметов.

В зависимости от количества станков в ГПС различают: гибкий производственный модуль (ГПМ); гибкую производственную линию (ГПЛ); гибкий производственный участок (ГПУ); гибкое производство цеха (ГПЦ) и завода (ГПЗ).

Гибкий производственный модуль — это технологическая единица оборудования (станок с ЧПУ), оснащенная манипуляторами или робо­тами для загрузки- вы грузки деталей и магазином для инструмента. Главная особенность ГПМ — возможность работы без участия челове­ка и способность встраиваться в систему более высокого ранга. Гибкая линия состоит из нескольких модулей, оборудованных транспортной и инструментальной системами и управляемых микроЭВМ. Гибкий уча­сток — разновидность ГПЛ; он отличается составом и взаимозаменяе­мостью технологического оборудования и видом транспорта. Гибкие модуль, линия, участок, представляющие собою самостоятельнее про­изводственные подразделения с взаимосвязанным технологическим оборудованием, являются основными звеньями для построения гибких производств более высокого порядка (цеха, завода).

Транспортно-накопителъная подсистема представляет со­бой совокупность автоматизированных складов заготовок и деталей, накопителей у станков с автоматической загрузкой-выгрузкой и авто­матических транспортных средств, служащих для перемещения обраба­тываемых предметов со склада к станкам и обратно (роботы-тележки, конвейеры, рольганги и т.д.).

Подсистема инструментального обслуживания включает склады инструментов и приспособлений, отделение подготовки инст­румента к работе (заточки, сборки, комплектации магазинов и т.д.) и гибкую автоматизированную систему установки, снятия и перемеще­ния инструмента со складов и обратно.

Подсистема автоматизированного управления — это ком­плекс технологических средств с ЭВМ, способных воспринимать инфор­мацию от автоматизированных систем предприятия: АСУП (календарные планы-графики), САПР (чертеж детали), АСТПП (технологический про­цесс обработки и контроля детали), преобразовывать ее с помощью управляющих программ, передавать команды непосредственно испол­нительным органам оборудования всех подсистем ГПС.

Таким образом, в ГПС функционируют два потока ресурсов: мате­риальный и информационный. Материальный поток обеспечива­ет выполнение всех основных и вспомогательных операций процесса обработки предметов: подачу заготовок и инструмента и установку их на станках; механическую обработку деталей; снятие готовых деталей и перемещение их на склад; замену инструмента и его перемещение; контроль обработки и состояния инструмента; уборку стружки и пода­чу смазочно-охлаждаюшей жидкости. Информационный поток обеспечивает: очередность, сроки и количество обрабатываемых пред­метов, предусмотренные планами работы ГПС; передачу программ об­работки непосредственно исполнительным органам станков, программ работы роботов, установочных и перекладочных механизмов, программ обеспечения заготовками, инструментом, вспомогательными материа­лами, программ управления всем комплексом и учета его работы, а также групповое управление станками, транспортно-накопительными меха­низмами, системой инструментального обслуживания. Схема ГПС для механической обработки деталей приведена на рис. 5.19.

Экономическая эффективность ГПС непосредственно связана с со­циальной. При этом определяющими факторами экономии при замене универсальных станков являются рост производительности оборудова­ния и труда и, как следствие, высвобождение большого количества станков и станочников, а также возможность работы ГПС в третьи смены и выходные дни по безлюдной технологии. Следует учитывать и такое социальное последствие, как возможность использования вы­свобождаемых работников в условиях нехватки трудовых ресурсов на других производствах.

Главным недостатком ГПС является их высокая стоимость (на один-два порядка выше стоимости универсального оборудования). По­этому в себестоимости обработки деталей в ГПС основную долю состав­ляют амортизационные отчисления и расходы, связанные с ее эксплуа­тацией, а в случае применения универсальных станков — затраты на заработную плату работников и цеховые расходы. С ростом объема производства амортизационные отчисления при использовании ГПС остаются относительно постоянными, а заработная плата и расходы на эксплуатацию оборудования будут возрастать на сравнительно неболь­шую величину. При использовании универсального оборудования все затраты увеличиваются пропорционально росту выпуска продукции (рис. 5.21). Зависимости построены с учетом следующих предположе­ний. При незначительной загрузке ГПС потребуется небольшое коли­чество универсальных станков и станочников; это количество будет резко возрастать при повышении степени использования оборудования

При сравнении эффективности ГПС с эффективностью автономных станков с ЧПУ определяющим фактором экономии является снижение затрат времени на переналадку при переходе к обработке других деталей. Эти затраты времени в случае применения ГПС практически отсутст­вуют, а при использовании станков с ЧПУ доходят до 50 % общего вре­мени, затрачиваемого на обработку деталей. Благодаря этому потребность в технологическом оборудовании в первом случае уменьшается вдвое, а численность рабочих — еще больше. Это полностью компенсирует дополнительные капитальные затраты, необходимые для приобретения транспортно-накопительного оборудования, системы инструменталь­ного обслуживания, управляющего вычислительного комплекса.

Все эти факторы обеспечивают значительное снижение стоимости обработки деталей в ГПС по сравнению с обработкой на автономных станках с ЧПУ при экономии капитальных вложений. Следовательно, при прочих равных условиях (одинаковой номенклатуре закрепленных деталей и полной загрузке) экономические преимущества ГПС очевид­ны. При высокой степени надежности и работе в безлюдные смены ис­пользование ГПС может обеспечить рост производительности труда

Применение роботов эффективно:

• при манипуляциях тяжелыми для человека заготовками и деталями в ходе основных операций, а также операций, выполняемых в экологи­чески вредных и дискомфортных условиях (при высокой или низкой температуре, запыленности, загазованности и т.п.);

• выполнении однородных, одинаковых, простых, часто повторяю­щихся действий с одинаковой траекторией движения, выполняемых в высоком темпе (подача, наклон, сталкивание, поворот, съем, разво­рот, качание, вытягивание и др.);

• высокой надежности робота (несколько десятков часов);

■ низкой стоимости робота, что достигается упрощением и адапта­цией его для определенного круга операций и номенклатуры деталей по размерам и массе;

• большой программе выпуска (обработки) одинаковых предметов, обеспечивающей сравнительно длительную (не менее одного рабочего дня) работу робота без переналадок;

• высоком уровне организации производства и производственной дисциплины.

Там, где при выполнении разнообразных вспомогательных операций приходится постоянно чередовать физические движения и действия с умственными и принимать решения, применение роботов крайне не­эффективно, поскольку для таких операций пришлось бы использовать сложные, дорогостоящие и малонадежные роботы, требующие частой и сложной переналадки.