§ 43. Производительность автоматизированного оборудования деревообрабатывающих производств

Различают номинальную, техническую и фактическую произ­водительность.

Номинальная производительность — математическое ожидание количества годной продукции, выпускаемой оборудованием в еди­ницу времени при условии работы его без простоев, вызываемых внешними причинами. Номинальная производительность равна

где F (XI, Х2, .... ХК) — функция, зависящая от вида обору­ дования и его главных конструктивных и технологических пара­ метров XI, Х2 ХК; _F — коэффициент использования глав­ ных параметров оборудования в зависимости от характеристики обрабатываемой продукции и сырья; _T— коэффициент стабиль­ ности технологического процесса, определяющий процент годной продукции.

Техническая производительность — математическое ожидание количества годной продукции, выпускаемой оборудованием за еди-

ницу времени за некоторый период эксплуатации с учетом простоев, связанных с восстановлением работоспособности, техническим об­служиванием, наладкой на новый вид продукции, сменой инстру­мента, разворачиванием и завершением технологического процесса, отдыхом рабочих. Техническая производительность равна П_T =

, где _i—математическое ожидание потерь вре­мени по i-й причине за период эксплуатации Т.

Фактическая производительность — количество годной продук­ции, изготовляемое в единицу времени оборудованием в условиях производства в течение периода времени календарного планирова­ния (смена, месяц, год). Фактическая производительность равна

где Q — плановый объем продукции на период календарного пла­нирования T_K, N = [Q /T_KП_T] + 1 — число параллельно рабо­тающих единиц оборудования, предназначенных для одинакового преобразования заготовок в детали (для одинакового вида обра­ботки).

Рассмотрим, как меняется производительность оборудования при автоматизации. Деревообрабатывающее оборудование подразде­ляют по технологическим признакам: на конвейерное (проходное), позиционное, комбинированное; однооперационное и многоопера­ционное; с индивидуальной и групповой обработкой заготовок. Анализ номинальной производительности проведем при = 1 — оборудование имеет нормальную точность и техническое состояние. Тогда номинальная производительность оборудования равна: кон­вейерного

где В — ширина конвейера; Н — высота его рабочей зоны; U — скорость подачи (скорость конвейера); _V — коэффициент плотно­сти заполнения рабочей зоны конвейера, зависящей от набора раз­меров обрабатываемых деталей индивидуальной или групповой обработки ( _F= _V); позиционного

где Т_ц = Т_р + Т_x — время цикла; Т_р — рабочее время выпол­нения технологической операции; Т_х — время несовмещенных холостых ходов (загрузка, съем, базирование и фиксация загото­вок, подвод и отвод инструмента, контрольные операции и др.); В, Н, L — размеры рабочей зоны или максимальные размеры об­рабатываемой заготовки; _V — коэффициент заполнения рабочей зоны, зависящей от типоразмеров заготовок и индивидуальной или групповой обработки.

Производительность многооперационного оборудования равна производительности «худшего» агрегата технологического или вспомогательного. При этом для агрегатов с более высокой произ-

водительностью увеличивается Т_ц или ухудшается _V за счет уве­личения разрывов между заготовками. Формулы (33) и (34) позво­ляют определить производительность в 1 м³ продукции за единицу времени. Но для многих процессов (шлифование, облицовывание, обработка мест под фурнитуру, отделка и др.) не может быть ис­пользована вся высота рабочей зоны. Для этих процессов Н = 1, и производительность определяется в 1 м²/единица времени. Для перевода производительности в кубические метры за единицу вре­мени необходимо Н = h, где h — толщина заготовки (щита, бруска). При расчете производительности при Н = 1 _V = _S и определяется как коэффициент заполнения площади конвейера или рабочей зоны станка.

Для согласования работы смежных агрегатов бывает необхо­димо определить штучную номинальную произво­дительность — число деталей, изготовляемых в единицу времени, или ритм — время на обработку. Штучная производи­тельность равна

где П_Hv, П_Hs — номинальная производительность, вычисленная по формулам (32) и (33) и измеряемая, соответственно в м³/ед. времени и м²/ед. времени; v_cp и s_cp — соответственно объем и пло­щадь средней детали, характеризующей набор обрабатываемых заготовок.

Ритм можно определить по формуле R = 1/П_Ншт или R = = Т_ц/N, где Т_ц — время цикла; N — число одновременно обра­батываемых заготовок (при индивидуальной обработке N = 1, при групповой N 2). Для конвейерного оборудования время цикла можно определить по формулам: для фрикционных кон­вейеров Тц_{к ф} =(l_ср + a)/U; для конвейеров с упорами (жестких) Т_{Цк y} = D/U, где l_ср —размер в направлении подачи средней детали; а — разрыв между заготовками на конвейере; D — шаг между упорами. Число одновременно обрабатываемых заготовок для позиционного оборудования равно N_п = BL _s/s_cp или N_п = = BLH _v/v_гp, а число деталей, располагаемых параллельно на конвейере в один слой N_K = B/b_cp, где s_cp — площадь средней заготовки; b_ср — размер (ширина) средней заготовки.

Расчет штучной производительности через производительность в единицах объема или поверхности сделан намеренно, так как П_Н или П_Нs являются наиболее общими для всего производствен­ного потока. Кроме того, ориентация на штучную производитель­ность может привести к снижению использования технических воз­можностей оборудования и основных фондов предприятия. Коэффи­циент _F показывает, как используются технические возможности в условиях реального производства.

С помощью специальных алгоритмов и программ ЭВМ, входя­щих в АСУП, возможно распределить материальные потоки в про­изводстве так, чтобы обеспечить максимальные значения _F хотя бы

для ведущего оборудования. Это позволяет существенно интенсифи­цировать производство. Можно увеличить производительность за счет интенсификации режимных факторов.

Например, скорость подачи (посылки) лесопильных рам зави­сит от диаметра бревна и остроты инструмента. В этом случае ав­томатическое управление скоростью подачи в зависимости от уси­лия резания дает увеличение производительности (см. § 50). Од­нако скорость подачи регулируется в диапазоне, верхняя граница которого ограничена качеством пилопродукции и работоспособ­ностью пил (заполнение пазух зубьев, устойчивостью полотна пилы). У многих видов оборудования режимные факторы ин­тенсифицировать не удается. У фрезерующих станков скорость подачи определяется чистотой обработки, у шлифовальных — ра­ботоспособностью и производительностью инструмента. Скорость конвейеров сушильных установок определяется продолжитель­ностью сушки лака или другого материала и т. д. Как видим, ско­рость подачи не зависит от размеров обрабатываемой заготовки или имеет ограниченный диапазон регулирования. В то же время мощность механизмов подачи и резания рассчитывают по макси­мальной заготовке. Это еще более усилит важность увеличения _F, так как малозагружаемые электродвигатели ухудшают cos элек­троустановок и ведут к перерасходу электроэнергии предприятием.

Большое влияние оказывает автоматизация на техническую производительность, изменяя величину внецикловых потерь вре­мени. Внедрение систем программного числового управления обо­рудованием в режиме наладки, автоматизация смены инструмента, а также применение роботов и манипуляторов могут сократить простои на 50—80 %, что обеспечивает увеличение технической производительности оборудования на 20—50 %.

Простои, связанные с техническим обслуживанием, восстанов­лением работоспособности и ремонтом оборудования определяются главным образом его надежностью, а также численностью обслу­живающего персонала.

Деревообрабатывающее оборудование обычно выпускают гам­мами, т. е. оборудование определенного вида имеет ряд модифика­ций, различающихся производительностью, размерами обрабаты­ваемых заготовок и другими параметрами. Для каждой модифика­ции внецикловые потери времени имеют некоторую постоянную среднюю величину. Поэтому и техническая производительность будет (при неизменных условиях эксплуатации) постоянной. При­чем П_ф<П_т. По мере развития производства загрузка оборудо­вания возрастает и наступает момент, когда П_ф = П_т. При этом мы получаем наилучшее использование оборудования. Но для дальнейшего развития производства необходимо установить до­полнительное число единиц оборудования или заменить сущест­вующее более производительным. Путем автоматизации можно увеличить производительность действующего оборудования. Вы­бор лучшего варианта развития производства может быть сделан на основании реализации модели производства (см. главу 11).