4.2. Методы расчета и оценки производительности автоматизированных систем

Производительность определяют количеством годных деталей, изделий, комплектов, выпускаемых машиной в единицу времени. Время обработки детали машиной является обратной величиной производительности.При расчете, анализе и оценке производительности автоматизированного оборудования с учетом различных видов затрат времени используют различные виды производительности: цикловую, техническую и фактическую.

Цикловая производительность — теоретическая производительность машины с реальными холостыми и вспомогательными ходами.

(4.5),

где:

— время одного цикла обработки;

—рабочее время машины;

— время холостых ходов если не перекрывается .

— вспомогательное время на установку и снятие детали и ее измерение если оно не перекрывается , время управления станком, смену инструмента.

Техническая производительность — теоретическая производительность машины с реальными холостыми ходами и учетом ее собственных простоев, , связанных с выходом из строя инструментов, приспособлений, самого оборудования

(4.6)

Фактическая производительность — минимальная производительность, учитывающая все виды потерь:

(4.7)

где:

— суммарное время простоев;

— время простоев по организационно-техническим причинам, не связанным с работой оборудования;

— суммарное время переналадок оборудования.

Для количественной оценки фактической производительности необходимо общее количество деталей z разделить на период (в мин, час.) их изготовления .

(4.8)

Все показатели производительности в общем случае являются функциями времени и изменяются в процессе эксплуатации машин в результате действия различных факторов (износа, старения, повреждений, поломок и др.).

На рис.4.1. показаны типовые зависимости изменения коэффициента использования и коэффициента технического использования в процессе эксплуатации машин. Величина монотонно растет пропорционально производственной программе. Величина изменяется по более сложному закону в соответствии с основными периодами эксплуатации автоматов или ГПС.

Рис. 4.1. Изменение показателей оборудования в процессе эксплуатации: N1 — период пуска и освоения; N11 — период стабильной эксплуатации; N111 — период проявления износа.

5. Основные концепции построения гпс и область их применения

5.1. Классификация гпс по структурно-организационным уровням управления

В зависимости от отрасли и типа производства АПС могут создаваться на базе различного оборудования: универсального, агрегатного, специального и специализированного, автоматов, полуавтоматов, обрабатывающих центров, станков с ЧПУ, объединенного гибкими или жесткими транспортными устройствами.

Для серийного и мелкосерийного производства характерно применение автоматизированных систем из станков с ЧПУ, обрабатывающих центров с гибкой связью, предполагающих наличие межоперационных накопителей.

В рыночной экономике производители ставят на первое место все более полное удовлетворение спроса покупателей, а производительность и издержки производства считаются внутренними факторами предприятия, являются вторичными, но также весьма важным фактором с точки зрения их минимизации. В связи с этим в массовом и крупносерийном производстве появляется все большее количество модификаций изделий и наблюдается сдвиг в сторону уменьшения серийности, все более также используются гибкие системы, с различной степенью гибкости, на которых производится механическая обработка деталей, сборка изделий различных модификаций, с возможность реализации этих задач с минимальной переналадкой или без нее по ходу технологического процесса, используя управление с помощью ЭВМ верхнего уровня.

Переналадка оборудования в условиях многономенклатурного производства возможна за счет построения АПС по модульному принципу, когда и основное, и вспомогательное оборудование компонуют из типовых гибких производственных модулей (ГПМ), транспортно- складских систем и механизмов.

В зависимости от способа загрузки заготовок и инструмента ГПМ подразделятся на роботизированные и нероботизированные (с трансманипуляторами).

По структурно-организационным уровням управления и составу оборудования по классификации фирмы «Вернер», (ФРГ), основными структурными составляющими гибкого производства являются: гибкие производственные модули (ГПМ), гибкие производственные ячейки (ГПЯ), гибкие производственные острова (ГПО), гибкие производственные системы (ГПС).

По межстаночному транспорту различают следующие ГПС:

- со сквозным транспортом без перестановки изделия;

- с транспортной системой с перестановкой изделия;

- с транспортной системой с промежуточными накопителями.

Такие ГПС получили преимущественное развитие благодаря возможности создания переналаживаемых производств.

Число единиц и номенклатура применяемого оборудования в ГПС зависит от производственной программы, их подсчитывают и выбирают оптимальными с точки зрения получения наибольшей производительности и надежности. Критерием выбора различных компоновок, структуры, состава ГПС с учетом характеристик и функциональной взаимосвязи являются, в конечном счете производительность и гибкость.

Высокие темпы технического прогресса требуют такого технического оснащения производства, которое могло бы успевать за техническим прогрессом, т. е. иметь высокую мобильность (возможность выпуска широкой номенклатуры и типов деталей и изделий). Эта характерная черта серийного производства приобретает важную роль в машиностроении и в других отраслях промышленности.

С этой целью создают переналаживаемые производственные системы с автоматизированной переналадкой при производстве изделий произвольной номенклатуры.

Организационными уровнями гибкого производства (ГП) являются гибкие производственные участки (ГПУ), где производится обработка деталей в зависимости от вида технологического процесса (мехобработка, сварка, и т.д.), гибкие автоматизированные цеха (ГАЦ), где весь технологический процесс изготовления деталей производится на ГПУ, гибкий производственный завод (ГПЗ), который включает в себя несколько ГАЦ.

Гибкий производственный модуль (ГПМ) — система, состоящая из единицы технологического оборудования (обрабатывающий многооперационный центр), оснащенная устройством числового программного управления (УЧПУ) и средствами автоматизации технологического процесса (автоматическая смена инструмента и заготовок), которая автономно функционирует и ее можно встраивать в систему более высокого уровня. В модуль входит обрабатывающий центр с роботизированной или манипуляторной сменой инструмента и заготовок, имеющий возможность интеграции в погрузочно-разгрузочную и транспортно-накопительную системы, контрольно-измерительную систему и возможность управления от ЭВМ верхнего уровня.

Гибкая производственная ячейка (ГПЯ) содержит несколько однородных, могущих полностью заменять друг друга ГПМ связаны в одну общую, управляемую от ЭВМ верхнего уровня, систему посредством общего автоматического снабжения заготовками и инструментами, с единой транспортно-накопительной системой и системой измерения, с возможность встраивать в систему более высокого уровня.

Гибкий производственный остров (ГПО) содержит несколько одно- и разнотипных дополняющих друг друга в технологии производства металлообрабатывающих ГПМ (сверлильно-фрезерных токарных шлифовальных и т.д.) или иных ГПЯ и машин, например, моечных, для полной обработки одной или группы деталей, связаны в одну систему на основе общего снабжения заготовками и инструментом с интегрированным управлением на базе ЭВМ, с возможность встраивать в систему более высокого уровня.

Гибкая производственная система (ГПС) содержит ГПМ, ГПЯ и ГПО связаны в одну общую, управляемую от ЭВМ верхнего уровня, систему посредством общего автоматического снабжения заготовками и инструментами, с единой транспортно- накопительной системой и системой измерения, с возможность встраивать в систему более высокого уровня, для полной комплектной обработки группы деталей какого либо изделия.

Каждый структурный компонент гибких систем технически представляет собой законченное целое и имеет свою локальную систему управления, что позволяет ему эффективно функционировать как индивидуально, так и в составе переналаживаемого производства и прежде всего в составе гибкого автоматизированного цеха (ГАЦ), состоящего из ГПМ, ГПЯ, ГПО и ГПС, объединенных единой автоматизированной системой управления (АСУ), предназначенной для изготовления изделий заданной номенклатуры. В состав ГАЦ могут входить также отдельно функционирующие неавтоматизированные участки.

На базе крупных ГАЦ можно организовать комплексно-автоматизированное переналаживаемое производство с использованием САПР, автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированных систем управления производством (АСУП), автоматизированных систем научных исследований (АСНИ), автоматических систем контроля и измерения (АСКИО) и других систем, функционирующих на базе современных CALS-технологий.