1.5. Гнучкі автоматизовані виробництва

Принципово нові можливості підвищення ефективності промисло­вого виробництва у всіх його галузях відкриваються при переході до організації технологічних процесів за принципами гнучкого автомати­зованого виробництва (ГАВ) [43 - 47]. Основні принципи ГАВ можна сформулювати таким чином:

- використання обладнання, вузлів, а також схем і способів компо­нування та керування, що забезпечують високу гнучкість виробництва;

- використання на виробництві автоматизованих пристроїв керу­вання устаткуванням, технологічними лініями, ділянками, цехами і т.п., які являють собою програмовані комплекси, реалізовані на основі комп’ютерів та мікропроцесорів;

- створення і впровадження нових методів і засобів для підвищення надійності функціонування ГАВ у цілому і, насамперед, ділянок безлюдного виробництва.

У залежності від обсягів продукції, що випускається, розрізняють одиничне, дрібносерійне, серійне, великосерійне і масове виробництво.

До появи устаткування з ЧПК і створення ГАВ кожному типу ви­робництва відповідали певні тип та структура устатку­вання, а також форма організації праці. Якщо для одиничного і дрібносерійного виробництв характерне використання універсального обладнання, для обслуговування якого потрібні висококваліфіковані робітники, то в серійному і великосерійному виробництвах широко за­стосовуються спеціалізовані машини. Основу масового виробництва складає, як правило, спеціальне устаткування. Спеціалізоване устатку­вання призначене для виготовлення деталей певної номенклатури – одного найменування і різних габаритних розмірів. На основі даного обла­днання можуть створюватись верстатні лінії переналагоджуваного типу. Спеціальне устаткування забезпечує обробку деталей одного найменування та розмірів. Воно є непереналагоджуваним, то­му перехід до випуску продукції іншого виду вимагає його часткової або повної заміни, а іноді й реконструкції виробництва.

Згідно із наведеними визначеннями використання спеціалізованого й спеціального обладнання в одиничному і дрібносерійному виробниц­твах є нераціональним, а в більшості випадків і неможливим. Поява комп’ютерної техніки і верстатів з ЧПК, розробка нових форм автоматизації й організації праці відкрили широкі можливості для підвищення ефективності одиничного та серійного виробництва. Це обумовило необхід­ність розробки і впровадження нових технологічних процесів, основаних на принципах ГАВ. ГАВ дозволили ефективно вирішити проблеми одиничного та багатономенклатурного серійного виробництва на принципово новій основі. Однак, разом з тим, виникли і ряд інших серйозних проблем, деякі з яких розглянуті нижче.

До машинобудівного виробництва пред'являються такі основні вимоги: мінімізація термінів підготовки до випуску продукції, забезпечення заданої серійності її випуску, зменшення трудомісткості виготовлення і вартості при високій якості продукції.

Перша вимога може бути виконана за рахунок універсалізації устаткування і впровадження швидкопереналагоджу­ваних систем керування. Виконання інших вимог здійснюється на основні забезпечення виробництва необхідною для досягнення заданої продуктивності кількістю обладнання, яке має достатні технологічні можливості і точність. Крім цього, підвищенню ефективності виробничої бази сприяє впровадження на підприємстві комплексної автоматизації та програмного керування на основі комп’ютерів та мікропроцесорів. Причому це стосується не тільки виробничих цехів, а і допоміжних підрозділів. Одночасна реалізація вказаних засобів вимагає значних матеріальних витрат і, крім цього, вносить певні протиріччя в організацію процесу виробництва. Тому, для забезпечення їх максимально ефективного гармонійного сполучення слід пам’ятати про найважливіші характеристики сучасного виробництва:

- гнучкість - можливості до швидкої перебудови на випуск нової про­дукції;

- високий технічний рівень і достатня оснащеність новими тех­нологіями, устаткуванням, засобами керування й оперативного контро­лю, що дозволяють випускати високоякісну продукцію за умов максимальних надійності та ресурсу виробничої бази;

- економічність, що забезпечує прийнятну для ринку продажну ціну продукції і мінімізацію витрат усіх видів ресурсів для її виготовлен­ня.

ГАВ застосовують переважно в машинобудуванні, хоча вони є до­сить поширеними й у приладобудуванні, виробництві мікроелектроніки, а також в харчовій промисловості.

В структурі ГАВ виділяють:

- гнучкі виробничі модулі (ГВМ), що відносяться до спеціальних, або розробляються на базі існуючого устаткування з ЧПК шляхом їх додаткового оснащення роботами, накопичувачами, пристроями автоматичної зміни інструмен­та і т.д.;

- гнучкі виробничі лінії (ГВЛ), які комплектуються на основі типових ГВМ із верстатів типу "оброблювальний центр", автоматичних пристроїв подачі заготовок, завантаження-розвантаження і транспор­тно-складських систем;

- гнучкі автоматизовані ділянки (ГАД) і цехи (ГАЦ) основного і до­поміжного виробництв для випуску машин і технічної підготовки вироб­ництва;

- комплексні автоматизовані транспортні системи (АТС), що включають пристрої транспортування для здійснення зв'язку між автома­тизованими складами, гнучкими модулями і гнучкими ділянками;

- комплексні автоматизовані системи керування (КАСК), в яких використовується потужне організаційне, інформаційне, математичне і програмне забезпечення для розв'язання задач керування ГАВ, АСК ТП, а також автоматизовані системи керування виробництвом (АСКВ) нижнього рівня, призначені для здійснення планування, оперативного керуван­ня, обліку часу, розрахунків, пов'язаних з технічним забезпеченням ГАВ.

ГАВ механічної обробки розділюються на операційні і комплексні. Операційні ГАВ (ГВЛ, ГАД) забезпечують виконання операці визначеного виду, наприклад, токарних. Комплексні ГАВ (ГАД, ГАЦ) реалізують операції різних видів і додатково класифікуються за типом виробів: для виготовлення корпусів, валів, кілець і т.д.

Створення ГАВ, що відповідає всім вимогам конкретного підприємства можливо лише у випадку спеціальної розробки та виготовленні всіх виробничих та допоміжних підсистем, що входять до його складу. Тому, таке буває досить рідко. Найчастіше здійснюється реконструкція існуючої виробничої бази на основі принципів ГАВ з максимальним використанням наявного виробничого потенціалу. Найбільш економічним і швидко реалізованим підходом до розв'язання задачі реконструкції є побудова ГАВ на базі верстатів із ЧПК, що випускаються серійно і поетапне їх оснащення засобами робототехніки, транспортними і складськими комплексами.

У зв’язку із вже відміченою високою вартістю ГАВ, його потужність повинна обиратися на основі ретельного аналізу й оцінки сукупності різних факторів, таких як, сформована цехова струк­тура, технологічна підготовленість виробництва до застосування ме­тодів гнучкої автоматизації процесів механічної обробки, прогнозова­ний ступінь ризику і т.д. Створення ГАВ вимагає комплексного розв'язання задач технічного, організаційно-економічного і конструк­торсько-технологічного характерів: впровадження верстатів із ЧПК, ПР, автоматизованих складів, створення нової організаційно-технічної структури, якою керує комп’ютер, зміни технології виготовлення виробів на основі заміни універсального обладнання оброблювальними центрами.

Впровадження ГАВ значно підвищує продуктивність праці, дозво­ляє зменшити число працюючих. Для прикладу можна привести резуль­тати їх використання в автомобілебудуванні.

Фірма "Вольво" (Швеція) у 1983 р. випустила 105 тис. автомобілів при загальному числі зайнятих робітників 5800 чоловік, тобто в серед­ньому 18 машин у рік на одного зайнятого. На новому заводі фірми з великим числом ГАВ у 1990 р. було виготовлено 30 тис. ав­томобілів при загальному числі зайнятих 600 чоловік, тобто 50 машин на одного зайнятого.

Продуктивність заводу фірми "Дженерал Моторз" згідно із проек­том "Сатурн" на основі технології ГАВ складає 400...500 тис. автомобілів у рік при загальному числі зайнятих 6 тис. чоловік, що складає більше 80 машин у рік на один зайнятого.