5.2. Гибкие производственные ячейки (гпя).
5.2.1. Особенности компоновки.
ГПЯ для токарной обработки, для сверлильно-фрезерной и расточной обработки призматических деталей являются унифицированными и замкнутыми в себе высокопроизводительными
-19-
производственными системами. Их отличительная особенность в том, что несколько однородных, могущих полностью заменять друг друга обрабатывающих центров связаны в одну общую систему посредством общего автоматического снабжения заготовками и инструментами, а также интегрированного управления от ЭВМ (см. рис.5.2.1.1. и рис. 5.2.1.2.).
Рис. 5.2.1.1.
Управляемая с помощью ЭВМ гибкая производственная ячейка «ГПС 500-4» фирмы Вернер с 4 обрабатывающими центрами и автоматическим снабжением заготовками и инструментами
Общая
транспортная система инструмента
Общая
транспортная система изделий
Рис.5.2.1.2. Гибкая производственная ячейка.
-20-
Автоматическая обработка изделий на нескольких однотипных взаимно заменяющихся станках при гибком соединении потока материала, снабжении инструментами и интегрированном управлении при помощи ЭВМ
Таким образом, ГПЯ представляют собой автономные, практически независимые от других устройств обработки системы. Интегрированные составные части системы согласованы как по своей конструкции, так и по функциям. Этими компонентами являются обрабатывающие центры, система накопления и транспортировки деталей, система снабжения инструментами, управление системой, а также в качестве дополнительных
устройств: машины для мойки и координатно-измерительная машина, станок для подготовки технологических баз, прибор для измерения инструмента.
Независимость обслуживающего персонала от такта работы станков, обусловлена наличием накопителя паллет с зажатыми в приспособлениях заготовками и готовыми изделиями. В стандартных исполнениях палеты для изделий хранятся на местах ожидания, расположенных вдоль линейного пути перемещения транспортных тележек. Количество мест ожидания, а также временем обработки всех деталей, закрепленных на палетах в местах ожидания, определяется временем в течение которого установка может работать без обслуживающего персонала. Например, если такт линии составляет одна деталь в час и в 3-ю смену ГПС работает в малолюдном режиме, то необходимо иметь как минимум девять палет с зажатыми заготовками плюс одно пустое палетоместо для приема обрабатываемой детали.
5.2.2. Области использования гпя.
ГПЯ находят применение в особенности при обработке мелко- и среднесерийных деталей. Целью их применения является изготовление широкого спектра деталей. Производятся партии изделий наибольших размеров, в соответствии с потребностью и условиями наладки и ритмичности производства. Это обусловливает постоянно изменяющуюся последовательность заготовок.
Для структуры и работы ячейки характерны:
- одновременное управление большим количеством производственных нарядов (заданий) (синхронная работа).
- непосредственная передача программ ЧПУ и данных по инструменту между управлением ячеек и управлениями станка (УЧПУ).
- автоматическая и своевременная смена инструмента на станках с ЧПУ в полезное машинное время.
-21-
При этом преследуется цель перехода на партию обработки новых деталей без дополнительной подналадки и непрерывном производственном процессе обработки деталей. Это достигается за счет своевременной и целенаправленной смены инструмента. Заблаговременно, до истечения периода стойкости инструмента или перед сменой новой партии других изделий из магазина станка с ЧПУ забираются только те инструменты (автоматически), которые износились и не понадобятся для обработки новой партии других деталей. На смену этому циклу вводятся вновь понадобившиеся инструменты в рамках очередности их применения.
Это все происходит в реальном масштабе времени, что позволяет непосредственно учитывать актуальные в данный момент циклы. Такая смена инструмента производится одновременно с параллельно протекающим процессом обработки, не приводя, как правило, к остановке в работе. Способ смены инструмента роботом со склада имеет большое преимущество в том, что значительно уменьшает инструментальные фонды и существенный недостаток – система сложна и дорога.
Большое количество работающих на этой основе уже реализованных ГПС показала, что:
- автоматизация в малодоступной для рационализации области производства мелких и средних серий стала возможной и успешно реализуется;
- применение ячеек лишь с двумя обрабатывающими центрами экономичнее по сравнению с отдельными станками;
- ячейки с оптимальным расширением до шести обрабатывающих центров зарекомендовали себя в работе как хорошо функционирующие, надежные и рентабельные;
- на практике удалось достичь максимального использования времени загруженности, причем наряду с названными критериями значительную роль сыграло производство с малым числом обслуживающего персонала в третью смену, а также продолжение работы во время перерывов.
Типичными пользователями ГПЯ являются приборо- и аппаратостроение, станкостроение, а также электромашиностроение, транспортное машиностроение, производство двигателей. Ассортимент деталей охватывает все виды рычагов, крышек, фланцев, корпусов коробок передач и двигателей, которые автоматически изготавливаются обрабатывающими центрами в мелко- и среднесерийном производстве. Как правило, объем наряда (задания) составляет от 5-100 деталей, которые повторяются в разных вариантах. Для полной обработки некоторые детали приходится перезакреплять по два или даже три раза.
Поскольку благодаря автоматическому, управляемому от ЭВМ снабжению инструментами стала возможна смена обработки партий деталей без подготовительного времени, имеется возможность рентабельно производить партии изделий минимальных размеров, что позволяет
-22-
значительно повысить ритмичность производства, уменьшить объемы незавершенного производства на 20%.
Кроме того, выявляются и другие преимущества, например значительное снижение организационных помех, более рациональное использование оборудования, а также повышение качества производства. По сравнению с использованием не связанных между собой машин экономия, достигаемая за счет сокращения издержек производства, достигает 20-30%.